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THEMA: Wasserstoff Technologie

Wasserstoff Technologie 16 Mär 2019 07:55 #49811

Damit dieses aus meiner Sicht wichtige Thema in dem großen Greta Thread nicht untergeht, mache ich damit einen neuen Thread auf.

Martin-O schrieb: @ ClausS ad: Wasserstoffautos
Habe ich hier im Thread auch so vertreten. Inzwischen hat mir jemand, der kompetent schien, erklärt, dass der Wirkungsgrad grottenschlecht ist, dass der Transport aus der Sahara zu uns sich nicht lohnt usw. Ich kann das nicht beurteilen, bei wikipedia klingt das zwar auch ähnlich kritisch, aber moderater. Kann jemand fundiert beurteilen, ob dies eine sinnvolle Alternative sein kann?


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Wasserstoff Technologie 16 Mär 2019 08:11 #49812

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Nachdem sich Wasserstoff speichern lässt (nicht so wie beim Strom, denn man unmittelbar nach seiner Gewinnung verbrauchen muss), ist man nicht unbedingt auf die Sahara angewiesen. Wie viel m2 Fläche benötigt man für Solarzellen, um in Deutschland bei einer mittleren Sonneneinstrahlung mit einem Auto, dass 5 Liter Wasserstoff auf 100 km verbraucht, jährlich 12 000 km fahren zu können? Kann man das irgendwie errechnen?

Mit einem 5 Liter Auto jährlich 12 000 km fahren, ist nicht unbedingt die große Welt, es reicht jedoch aus, um sich die Mobilität zu erhalten.
.

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Wasserstoff Technologie 16 Mär 2019 10:45 #49818

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Die Umrechnung ist etwas problematisch, denn Wasserstoff wird nicht in Liter gerechnet, sondern in kg. Das hat einen bestimmten Grund, doch dazu später.
Lt. ÖAMTC (österreichische Version des ADAC) benötigt man ca. 1kg bis 1,5 kg pro 100 km und 1kg kostet rund € 9,00. Wobei 1kg rund 3l Benzin entspricht.

Der Vorteil dieser Technologie ist, dass der Tankvorgang für rund 300 bis 400 km nur 4 Minuten (manchmal auch 15) dauert und die Reichweite nur vom jeweiligen Tank abhängig ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass man ein Elektroauto fährt, das eben nicht den Wasserstoff verbrennt, sondern aus einer chemischen Reaktion aus Wasserstoff elektrische Energie erzeugt (Brennstoffzelle) und nur Wasser ausstößt. Ebenso ein Vorteil, wenn das Erdöl irgendwann verbraucht ist, kann man das vorhandene Rohrnetz (allerdings mit größeren Adaptionen) für den Wasserstofftransport nutzen. Und die Umwandlung von Solarenergie (allerdings gibt es dort ein Wasserproblem) in Wasserstoff ist bei südlichen Ländern effektiver als bei uns.

Ein Nachteil ist das verfügbare Tankstellen-Netz (OK, ist nur eine logistische Herausforderung, kann sich also ändern.)
Der größte Nachteil ist jedoch, dass Wasserstoff im Normalfall flüchtig ist und in diesem Zustand mit Luft hochexplosiv ist. Deshalb muss der Wasserstoff mit 700 bar komprimiert (deshalb auch nicht in Liter umrechenbar) und (zumindestens an der Tankstelle) gekühlt werden. Im Auto-Tank wird der Wasserstoff zwar nicht mehr gekühlt, aber da gibt es zu wenig Erfahrungswerte, was bei hohen Außentemperaturen und nach einigen Jahren mit dem Tank (Dichtungen) passiert. Ebenso muss die Brennstoffzelle selbst gekühlt werden. Und beim Transport im adaptierten Rohrleitungsnetz müsste der flüssige Wasserstoff ebenso gekühlt werden (in der Wüste....), oder aber das Risiko von Wasserstoffexplosionen in Gasleitungen getragen werden. An der Tankstelle müsste der Wasserstoff jedoch permanent gekühlt werden, da hier der Druck nur bei 50 bar liegen darf und beim Tankvorgang auf rund 1.000 bar erhöht werden muss. Und ein Tankzug kann durch dem geringen Druck nur maximal 50 Autotankladungen transportieren.
Auch der Preis ist jenseits von Gut und Böse. Er kostet für einen Mittelklassewagen soviel wie ein großer Tesla S.

Bezüglich Erzeugung von Wasserstoff:
Der wird zur Zeit am rationellsten chemisch aus Erdgas oder Methan erzeugt, eine Möglichkeit ist auch Biowasserstoff.:unsure: Bei der Elektrolyse ergibt das Verfahren energiewirtschaftlich nur dann einen Sinn, wenn auch der erzeugte reine Sauerstoff verwendet werden kann und nicht einfach an die Luft abgegeben wird. Der energetische Wirkungsgrad der Elektrolyse von Wasser liegt bei über 70 %. Ähnlich der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle, auch da gibt es einen Energieverlust von rund 20 bis 30 Prozent. Dazu kommt noch die Energie für die Kühlung der Brennstoffzelle selbst...
Also wäre die Rechnung 70% von 70% wären somit rund 49% der hineingesteckten Energie, dann noch die entsprechenden sonstigen Verlusten, die man hier nachlesen kann.

Bei den Brennstoffzellen bleibt es aber nicht nur bei den (Strom-) Energie-Verlusten von ca.50% die bei der H2-Herstellung mit entsprechend hohen CO2-Emissionen im Stromkraftwerk entstehen, sondern es kommen noch folgende Verluste hinzu:
Weitere ca. 50% Energieverluste aus dem Rest der Primärenergie (Strom), (Wirkungsgradverluste der Brennstoffzelle) die bei der Reaktion (Rückumwandlung) von Wasserstoff in Elektrizität entstehen. Damit verbleiben nur noch ca. 25% aus der ursprünglichen Menge der Primärenergie Elektrizität.
Weiterer (Strom-) Energieaufwand und Primärenergieverluste für Wasserstoff-Tiefkühlung und Kompression bei Herstellung und Lagerung in H2-Tankstellen.
Energieaufwand für Transport des Wasserstoffes zu den Tankstellen mit Verbrennungsmotor-LKWs.
Zusätzliche Wasserstoffverluste durch Diffusion bei den H2-Tanks in Autos und Tankstellen. (H2-Tanks entleeren sich nach kurzer Zeit).
Indirekte CO2-Emissionen für die Herstellung und Errichtung von mindestens 1.000 H2-Tankstellen, die mit Kosten von "mindestens" 1,7 Milliarden Euro anzusetzen sind. Außerdem sind bundesweit 1.000 H2-Tankstellen ein Minimum.
Eine objektive "well-to-wheel" Betrachtung liefert folgendes für Brennstoffzellen-Autos absolut desaströses Ergebnis:
Von einer bestimmten zum Fahrzeugvortrieb verwendeten Strommenge X kann das batteriebetriebene Elektroauto ca. 95% in kinetische "Fahrenergie" umsetzen und hat nur ca. 5% Verluste. Nach dem "EU-Strommix" werden diesem dabei 87,0 g/km CO2-Emissionen zugerechnet aus der Stromherstellung mit Kohlekraftwerken.
Bei dem Brennstoffzellen-Autos sieht dagegen die Energie- und CO2-Bilanz um ein vielfaches schlechter aus, was häufig (aus Unkennnis oder möglicherweise absichtlich?) verschwiegen wird.
Gesamtverluste bei Primärenergie durch Brennstoffzellen: ca. 90%
Die Primärenergie-Verluste beim Brennstoffzellen-Fahrzeug betragen mindestens 90% mit nur ca.10% Nutzenergie für den Vortrieb mit entsprechenden CO2-Emissionen. Diese errechnen sich wie folgt:
Das Brennstoffzellen-Fahrzeug hat bei identischer Fahrtstrecke einen weit höheren Primärenergie-Verbrauch (Strom) als das reine Elektroauto mit Energiespeicherung im Akku.

Beispiel: (mit etwas vereinfachten Durchschnittswerten)
Annahme: Fahrtstrecke: 1.000 km
Energieverbrauch E-Motor im E-Auto: Ca. 20 kWh pro 100 km Fahrt. Gesamt-Energieverbrauch E-Auto auf 1.000 km: 210 kWh (bei 5% Verlusten) CO2-Anteil Elektroauto: 87,0 g/km (Quelle: Daimler/Protoscar). Gesamt CO2 Emission pro 1.000 Km: 87,0 Kg.
Energieverbrauch des Elektromotors im Brennstoffzellen-Auto: Ca. 20 kWh pro 100 km Fahrt. Gesamt-Primärenergieverbrauch des Brennstoffzellen-Autos auf 1.000 km: 2.000 kWh (bei durchschnittlich 10% kinetischer Nutzenergie aus der Primärenergie Strom).
Die von der Brennstoffzelle benötigte Gesamtmenge an Primärenergie und die bei der Stromherstellung nach dem "EU-Strommix" anfallende CO2-Emission beträgt somit sage und schreibe 870,0 g/km (entspricht 870 Kg pro 1.000 Km) für das Brennstoffzellen-Fahrzeug auf 1.000 km Fahrt, da wegen der hohen H2-Umwandlungsverluste eine ca.10-fache Menge an Primärenergie Strom eingesetzt werden muß um die beispielhaften 1.000 km zu fahren.
Das ist ein enorm schlechter, um das circa 10-fache höherer CO2-Wert als beim reinen Elektroauto, was gerne unterschlagen wird, wenn die nötige Primärenergie betrachtet wird und im Vergleich des Batterie-Elektroautos gegenüber H2-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen auf die tatsächlich zurückgelegte Fahrtstrecke umgelegt wird.
Bei dieser durchaus realistischen und nachvollziehbaren Tatsache wird der in Werbeanzeigen der Autoindustrie verbreitete griffige Slogan "Nichts als Wasser" bei Brennstoffzellen- Elektroautos vollkommen absurd und dient bestenfalls einer kontraproduktiven Desinformation der potentiell beworbenen Kunden ohne die geringste Übereinstimmung mit den technisch- physikalischen Fakten.

Die Seite kommt somit auf nur 10% Effektivität von Brennstoffzellenautos gegenüber Elektroautos...
Ob dies allerdings seriös ist, kann ich leider nicht sagen.

MfG
WL01

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MfG
WL01

Wasserstoff Technologie 16 Mär 2019 16:19 #49831

Das Problem ist das es hier noch zu wenige Fakten gibt , anders als z.b zum Klimawandel .

Beim Klimawandel handelt es sich um einen globalen und bedrohlichen Vorgang der von entsprechend vielen anerkannten Wissenschaftlern und Organisationen untersucht wird wie z.b NASA oder Forschungsinstitute .
Aber selbst da gibt es für den normalen Leser widersprüchliche Meldungen z.b
www.epochtimes.de/umwelt/erstes-jahr-unt...bilanz-a2383937.html
www.tagesschau.de/ausland/klima-trump-usa-101.html
www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/co2-a...iegen-a-1247128.html


Beim Thema Wasserstoff geht es vorwiegend um Wirtschaftliche und Politische Interessen , und die Wissenschaftler , Journale oder Verlage die zu diesem Thema publizieren stehen teilweise in einem Abhängigkeitsverhältnis zur Wasserstoff Lobby .
Die Deutsche und teilweise auch Weltweite Autoindustrie wurde von Problemen abgeschirmt und die Politik scheute sich vor den nötigen kosten für die Infrastruktur darum gab es keinen Entwicklungsdruck .
Erst durch die Klimadebatte und die Wohlstandzunahme der gehobenen Mittelschicht die sich E-Auto und Private Ladestation Leisten konnte wurde ein Umfeld geschaffen in dem Autohersteller mit alternativen Antrieben erfolgreich sein konnten wie Tesla .

Da der Elektroautobereich jetzt besetzt ist überlegen sich manche Marktanteile am Potentiellen E-Auto Markt durch einen anderen Alternativen antrieb zu sichern . Sie Rechnen damit das sich kein Land den Luxus einer Elektro- und Wasserstoff Infrastruktur leisten wird . Eine von beiden Seiten hat dann Nachteile beim Marktzugang . Linde z.b hat ein Interesse am Wasserstoffantrieb . Die Akku Industrie befindet sich großteils außerhalb von Europa

Und eine Förderung oder schon das wegfallen der Behinderung der Richtigen E-Mobilität , wie den Elektrifizierten Schienenverkehr der auch teilweise schon selbstfahrend ist würde den Autoabsatz Gefährten .

Wasserstoff diffundiert durch Material , wird ein Fahrzeug lange nicht gefahren ist der Tank entleert . Es darf nicht in Parkhäuser eingefahren werden . Herstellung , Lagerung und Transport benötigt Energie die immer noch von Kohlekraftwerken kommt .

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.

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Wasserstoff Technologie 24 Mär 2019 12:41 #50192

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Es ist bei H2 Technologien immer von Brennstoffzellen die Rede. Ich kann kaum erkenen, dass man durch eine direkte Verbrennung von Wasserstoffs Energie gewinnt. Gibt es Wasserstoffmotoren und wenn, sind sie nicht effektiver als die Umwandlung durch Brennstoffzellen in Strom?
Vielleicht hab ich es auch überlesen.

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Wasserstoff Technologie 24 Mär 2019 19:00 #50210

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Marvin schrieb: Es ist bei H2 Technologien immer von Brennstoffzellen die Rede. Ich kann kaum erkenen, dass man durch eine direkte Verbrennung von Wasserstoffs Energie gewinnt. Gibt es Wasserstoffmotoren und wenn, sind sie nicht effektiver als die Umwandlung durch Brennstoffzellen in Strom?
Vielleicht hab ich es auch überlesen.

Die Brennstoffzelle selbst ist sehr effektiv und die Umwandlungeffizienz von Brennstoffzelle zu Strom liegt bei ca. 70%. Beim Verbrennen wäre der Wasserstoff etwa leicht unterhalb eines Diesels (ca. 30 % Effektivität). Das Problem ist einerseits die Erzeugung von Wasserstoffs (die derzeit am Rationellsten aus Erdgas oder Methan erzeugt, eine Möglichkeit ist auch Biowasserstoff, erfolgen würde) und primär der Transport des Wasserstoffes mit Tankwagen. Da der Wasserstoff nicht in dem Umfang komprimiert transportiert werden (nur 50 bar) darf wie er in Autos gespeichert wird (700 bar). Deshalb reicht ein Tankwagen für maximal 50 Autoladungen.

MfG
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