die Notwendigkeit eines Stromnetzes ersetzen?
6. Januar 2021
Ad van Wijk
Professor für zukünftige Energiesysteme an der Technischen Universität Delft.
Als Lösung für den Klimawandel zieht Wasserstoff zunehmend Aufmerksamkeit und Investitionen auf sich. Das Element ist die am häufigsten vorkommende chemische Substanz im Universum und wird bereits als Rohstoff in Raffinerien und der chemischen Industrie verwendet. Das Potenzial von Wasserstoff als Energieträger, der große Energiemengen über große Entfernungen transportieren kann, sorgt jedoch für die größte Aufregung.
BRINK sprach mit Professor Ad van Wijk, der als einer der Pioniere der Wasserstoffwirtschaft bezeichnet wurde und Professor für zukünftige Energiesysteme an der Technischen Universität Delft ist, über den aktuellen Stand der Technik.
AD VAN WIJK: Derzeit wird der größte Teil des Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen erzeugt, hauptsächlich aus Erdgas, aber auch aus Kohle. Das erzeugt Kohlendioxidemissionen, wenn Sie den Wasserstoff produzieren. Dies nennt man grauen Wasserstoff. Wasserstoff wird hauptsächlich als Ausgangsmaterial in der chemischen Industrie verwendet, beispielsweise zur Herstellung von Ammoniak / Düngemitteln und auch in Raffinerien zum Cracken und Entschwefeln von Öl.
Die Zukunft von Wasserstoff liegt jedoch als Energieträger.
Eine der besten Anwendungen ist der Schwertransport - als Kraftstoff in Schiffen, Fernlastwagen und Zügen, die nicht elektrifiziert sind. Sie können Ammoniak, ein Wasserstoffprodukt, in einen Dieselmotor einfüllen und sogar Wasserstoff selbst direkt in den Lufteinlass eines Dieselmotors einspritzen. Zum Beispiel haben wir vor zwei Monaten in den Niederlanden die ersten Traktoren mit direkt eingespritztem Wasserstoff in den Motor eingeführt.
Für ein Schiff ist es etwas anders, weil es schwierig ist, genug Wasserstoff in komprimierter Form für lange Reisen zu transportieren. Aber für die meisten Küstenschiffe können Sie genug Energie speichern, und die ersten Schiffe werden jetzt umgebaut.
Kein Stromnetz erforderlich
BRINK: Wie machbar ist es heute, Wasserstoff so zu erzeugen, dass er ohne CO2-Emissionen skaliert?
AD VAN WIJK: Wasserstoff kann durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt werden, wobei das Wassermolekül in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten und der Wasserstoff eingefangen wird. Wenn der Strom dafür von Sonne oder Wind kommt, dann ist er völlig sauber - sogenannter grüner Wasserstoff - aber wenn der Strom aus fossilen Brennstoffen wie Kohlekraftwerken stammt, wird er grauer Wasserstoff genannt.
Sie benötigen eine Kombination aus großen Solar- und Windanlagen, die an den Elektrolyseur angeschlossen sind, um grünen Wasserstoff zu erzeugen. Diese Wasserstoffproduktionsanlagen, wie wir sie nennen, müssen nicht an das Stromnetz angeschlossen werden. Der Strom aus Sonne oder Wind wird direkt in Wasserstoff umgewandelt, der anstelle von Strommasten zum Transport der Energie über große Entfernungen verwendet wird.
Wenn Sie dies in großem Maßstab an guten Rohstoffstandorten tun, beispielsweise in Solarparks in Nordafrika, erzielen Sie einen sehr hohen Ertrag. Heute ist es möglich, mit Solarenergie Strom für fast 1 Cent pro Kilowattstunde zu erzeugen. Wenn dies in Wasserstoff umgewandelt wird, beträgt der Preis für den Wasserstoff etwa einen Euro oder 1 US-Dollar pro Kilo, was selbst mit dem grauen Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen konkurrenzfähig ist.
Wasserstoffpotential als Energieträger
BRINK: Wie bewegen Sie den Wasserstoff aus den Solarparks?
AD VAN WIJK: Per Pipeline. Das ist das Interessante: Der Transport von Energie über eine Wasserstoffleitung ist etwa zehnmal billiger als über ein Elektrokabel. So ist es beispielsweise möglich, Strom sehr günstig von Nordafrika zu den Nachfragezentren in Europa zu transportieren.
AKTIE
Wasserstoff ist eine sehr modulare Technologie: Es gibt keine rotierenden Teile und keine hohen Temperaturen; es verspricht daher viel billiger als die Verbrennungstechnik zu sein.
Am Bestimmungsort können Sie den Wasserstoff direkt als Kraftstoff verwenden. Sie können den Wasserstoff aber auch zu einem Kraftwerk transportieren, wieder in Strom umwandeln und dann den Strom über das lokale Netz verteilen.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es viel besser, Energie durch Moleküle über große Entfernungen zu transportieren. Wenn Sie Wasserstoff über eine Entfernung von ungefähr tausend Meilen per Pipeline transportieren, betragen die Kosten ungefähr einen halben Cent pro Kilowattstunde. Wenn Sie dasselbe mit Strom tun, sind es ungefähr 5 Cent pro Kilowattstunde.
Das Versprechen von Wasserstoffbrennstoffzellen
BRINK: Sie haben Brennstoffzellen erwähnt. Wie fortschrittlich ist die Technologie zu ihrer Erstellung?
AD VAN WIJK: Die Brennstoffzellentechnologie ist der umgekehrte Prozess der Elektrolyse, könnte man sagen; Brennstoffzellen und Elektrolyseure machen das Gegenteil. Sie sind mehr oder weniger dieselbe Technologie - das einzige ist, dass Sie den Prozess umkehren.
Brennstoffzellen sind vielversprechend für die Mobilität, da Sie keine Auspuffemissionen haben und einen viel höheren Wirkungsgrad als Verbrennungstechnologien bieten. Mit Wasserstoff können Sie Ihr Auto in vier oder fünf Minuten tanken, genau wie Diesel- oder Benzinmotoren.
Deshalb entwickeln Autohersteller Brennstoffzellentechnologie für ihre größeren Autos - und insbesondere für Busse und Lastwagen. Sobald dies in großem Maßstab erfolgt ist, werden die Kosten für diese Brennstoffzellen auf etwa 30 bis 50 USD pro Kilowatt-Brennstoffzellensystem sinken.
Wasserstoff ist eine sehr modulare Technologie. Es ist wirklich eine ganz einfache Sache. Im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor gibt es keine rotierenden Teile und keine hohen Temperaturen. es verspricht daher viel billiger zu sein als die Verbrennungstechnologie, die viele kostspielige Materialien enthält.
Brennstoffzellen bereit für die Massenproduktion
In fünf bis zehn Jahren werden Brennstoffzellen die Verbrennungstechnologie wie Dieselmotoren ersetzen . Eine Brennstoffzelle wandelt Wasserstoff elektrochemisch in Elektrizität um, und die Elektrizität wird dann verwendet, um das Auto oder die Propeller des Schiffes anzutreiben. Sie haben also keine anderen Emissionen wie das Stickoxid, das Sie mit einem Verbrennungsmotor haben.
Vor zehn Jahren waren die Brennstoffzellen zu schwer und zu groß und hatten nicht die richtige Lebensdauer. In den letzten Jahren haben Autohersteller wie Toyota und Hyundai Brennstoffzellen entwickelt, die für die Massenproduktion bereit sind.
Die Brennstoffzellentechnologie kann auch zum sogenannten Stromausgleich eingesetzt werden, wenn nicht genügend Strom aus Sonne und Wind erzeugt wird. Und heute stellt Panasonic in Japan sogar sehr kleine Brennstoffzellen für Privathaushalte her, wenn Ihre Solarmodule nicht ausreichen. Sie können möglicherweise auch zum Heizen zu Hause verwendet werden.
Klimawandel Investition Erneuerbare Energie
Ad van Wijk
Professor für zukünftige Energiesysteme an der Technischen Universität Delft
@advanwijk
Ad van Wijk ist Teilzeitprofessor für zukünftige Energiesysteme an der TU Delft in den Niederlanden. Er ist außerdem Sonderberater von Hydrogen Europe und vertritt die europäische Industrie, nationale Verbände und Forschungszentren bei der Entwicklung der europäischen Wasserstoffpolitik mit der EU-Kommission. Van Wijk promovierte über Windenergie und Stromerzeugung an der Universität Utrecht in den Niederlanden.
https://www.brinknews.com/...n-replace-the-need-for-an-electric-grid/ |
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