Hidrogén Robbanásveszélyes gáz, mint a jövőbeli BR ismeretek energiahordozója
Égve a hidrogén gyakorlatilag nem hagy kipufogógázokat. Ezáltal a gáz ideális helyettesítője a szénnek, olajnak és földgáznak az iparban és a közlekedésben. Németországnak vezető szerepet kell betöltenie a hidrogén technológia területén.
A nagykoalíció akarata szerint Németországnak világszerte példaképpé kell válnia az új, éghajlatbarát hidrogénenergia felhasználásában. Ennek érdekében a szövetségi kabinet 2020. június 9-én Berlinben elfogadott egy stratégiát, amely milliárdos támogatásokat, jogi segítséget és konkrét termelési célokat biztosít.
A folyamatban lévő finanszírozási programok mellett hétmilliárd eurót kell elérni annak biztosítására, hogy a hidrogén érvényesüljön a piacon. További két milliárdot különítenek el nemzetközi partnerségekre. A hangsúly az úgynevezett zöld hidrogénre irányul, amelyet kizárólag megújuló energiából nyernek.
A hidrogén, mint hozzájárulás az energiaátmenethez
A hidrogén energiahordozóként érdekes, mert szinte emisszió nélkül ég. A H2 molekula szétválasztásához azonban sok energiára van szükség. Ezenkívül a technológiához szükséges infrastruktúra még mindig nagyrészt hiányzik. A hidrogén szállítására és tárolására vonatkozó jogi kérdéseket szintén tisztázni kell.
"Végső soron a társadalmi elfogadottságtól, a technológiai haladástól és a gazdasági hatékonyságtól függ, hogy a gáztüzelésű erőművek, az akkumulátorok, a hidrogén és a lehetséges egyéb technológiák hogyan fognak kiegyenlíteni."
Thomas Fritz, tanácsadó az energiaellátás területén
Hidrogén az űrben
Hidrogén nélkül elképzelhetetlen lenne az űrrepülés. A gáz az 1960-as évek óta az űrutazások üzemanyaga. Az 1970-es és 1980-as években a kutatók kísérletezni kezdtek a hidrogénnel, és kidolgozták a "hidrogéngazdaság" gondolatát. Célja a hidrogén energiahordozóként való fejlesztése volt annak érdekében, hogy függetlenné váljon a fosszilis energiahordozóktól, a kőszéntől és az olajtól.
Tárolja és szállítsa az áramot
Nap hidrogénrendszer a Felső-Pfalzban
A jövőkép az, hogy nap- és szélerőművekkel villamos energiát állítsunk elő, amelyet aztán hidrogén előállítására használnak fel. A gáznak lehetővé kell tennie az energia tárolását és szállítását, ezáltal országos ellátást az ipar és a fogyasztók számára egyaránt.
A rajongók kritikussá válnak
A hidrogéngazdaságnak kezdettől fogva megvoltak a kritikusai - és nem csak: Az évek során sok rajongó lett ellenfél. Így volt ez például Ulf Bossellel is. Kezdetben a képzett gépészmérnök lelkesedésből építette saját üzemanyagcelláit, de most azt gondolja, hogy a hidrogéngazdaság már nem jó ötlet, mert nem old meg semmilyen energiaproblémát.
"Ha ezután elemzi és kiszámítja az összes veszteséget, akkor gyorsan arra a következtetésre jut, hogy miért nem létezett a hidrogéngazdaság a múltban, miért nehéz ma és miért nem fog soha a jövőben: ez alapvetően hatalmas energiaveszteség-játék. És nincs veszteni való energiánk, be kell látnunk, hogy a megszerzett energiát okosan használjuk fel. "
Ulf Bossel, svájci gépészmérnök és üzemanyagcellás szakértő
Hidrogént kell előállítani
A laptop üzemanyagcellája üzemanyagként hidrogénnel működtethető.
A hidrogén a víz és szinte minden szerves vegyület összetevője. A hidrogén a leggyakoribb kémiai elem az univerzumban, ezért bőséges. Ennek azonban hátránya, hogy csak kötött formában fordul elő. Annak érdekében, hogy a hidrogént energiahordozóként lehessen használni, a gázt először vízből vagy metánból kell kinyerni. Ez például elektrolízissel történik: Ebben a folyamatban az elektromosságot használják fel a víz elválasztására az alkotórészeire, az oxigénre és a hidrogénre, és az emelkedő gázokat befogják.
Problémák a hidrogéntermeléssel
Ha a hidrogén találkozik az oxigénnel, robbanékony keverék alakulhat ki. További probléma, hogy egyes hidrogén-gazdaságtechnológiák fosszilis tüzelőanyagokkal, például földgázzal működnek. A konverziós folyamatok során szén-dioxid keletkezhet. Ily módon a környezetbarát alapanyag kis ökológiai végtermékké válik.
Ahol hidrogént használnak
Repülés
A zeppelineket hidrogén hajtja.
A hidrogén nemcsak az űrsiklókat működteti, hanem például a cepelineket is. A Hindenburgi léghajó 1937-es zuhanása óta sok embernek kényelmetlenné vált a hidrogén kémiai reaktivitása miatt. De e reaktivitás nélkül a hidrogén haszontalan lenne: üzemanyagcella segítségével nem lehet elektromos energiává és hővé alakítani. De csak ezekkel a kis erőművekkel lehetséges a zárt vízciklus, amelyben nem keletkeznek káros kipufogógázok.
I. autó: hidrogén autók
Csak néhány hidrogén töltőállomás van Németországban.
Az 1970-es évek végén Németországban az egyik első hidrogénkocsit megépítették a Német Repülésközpontban - kézzel. Szinte az összes nagy autógyártó kutatja a hidrogén meghajtását. Sokan kifejlesztettek olyan motorokat, amelyek hidrogénből származó villamos energiával működnek. Ez így működik: Ha a vezető felgyorsul, az üzemanyagcella átalakítja a hidrogént elektromossággá, amelyet aztán elektromos motor meghajtására használnak. Kipufogógázok helyett a hidrogénkocsikban víz csöpög a kipufogócsőből. Ezenkívül egy akkumulátor töltődik fékezéskor - a Formula 1 technológiája. Energiát szolgáltat a motor beindításához és rövid távolságok vezetéséhez. Az elektromos motor általában a motorháztető, az üzemanyagcella és a hidrogéntartályok alatt található a jármű padlóján. A tartályok nagy, 700 bar körüli nyomás alatt vannak. A kritikusok arra panaszkodnak, hogy rengeteg energia veszik el a hidrogénes autók tankolásakor. Németországban eddig is csak néhány megfelelő töltőállomás található.
Auto II: elektromos autók
Az elektromos autókkal jelenleg a hidrogénes autók alternatívájaként kereskednek. Ezzel a technológiával a hidrogéntermelés kitérője már nem szükséges, és az áramot közvetlenül az autóba töltik - akkumulátorral. Ez az utóbbi években hatékonyabbá és olcsóbbá vált, de az elektromos autók eddig csak rövid távolságokat tudtak megoldani. Ha az akkumulátor üres, akkor azt be kell dugni, és legalább három órán keresztül nem használható. De otthon is feltöltheti garázsában. Míg az elektromos autók csak viszonylag rövid távolságokra alkalmasak és lényegesen többe kerülnek, mint a hagyományos autók, a hidrogén autók hosszabb ideig működhetnek, de speciális hidrogén töltőállomásokra van szükségük, és még nem állnak készen a sorozatgyártásra.
fűtés
Hidrogénüzemű üzemanyagcellás fűtőberendezéseket teszteltek terepen. Körülbelül 100 német háztartás vett részt a teszten. A hidrogénfűtés előfeltétele, hogy földgáz csatlakozása legyen a házban. Mert hidrogén helyett földgáz jön a csöveken keresztül. Mielőtt azonban ezt az üzemanyagcellában felhasználhatnánk, először hidrogénné kell átalakítani, például gőzreformálás útján. A hidrogént gőz segítségével osztják szét. Ez azonban az éghajlatra káros szén-dioxidot hoz létre!
Az üzemanyagcellás fűtés áramot és hőt szolgáltat, de fűtéskor csak 1,7 kilowattot termel. Mivel ez nem elegendő a téli fűtéshez, a készülék egy hagyományos földgázégőt is tartalmaz, amelynek teljesítménye 20 kilowatt. A háztulajdonosok számára azonban előny, hogy a fűtéssel is képesek villamos energiát előállítani, amely még nem áll készen a sorozatgyártásra.
erőmű
Sok megújuló energiával van probléma: a megtermelt villamos energia nem tárolható hosszú távon. Az egyik kiút lehet a hidrogén hibrid erőművek, amelyekben a felesleges energiát hidrogén formájában kell tárolni. Szükség esetén a hidrogén visszaalakítható villamos energiává. Ha a hidrogénkocsik technológiája érvényesülne, az erőművekben termelt hidrogént a töltőállomásokra is el lehetne szállítani. De a megfelelő infrastruktúra még mindig hiányzik.
A hidrogén-hibrid erőművek hátránya, hogy rosszul hatékonyak: először energiát kell felhasználni a hidrogén előállításához. Az energia körülbelül háromnegyede elvész a termelésből a fogyasztásba.
Villamos energia hidrogéngazdaság helyett?
Az alternatív energiákat közvetlenül az elektromos hálózatba kell táplálni. A hidrogéntermelés során sok energia veszít.
Az olyan energiaszakértők, mint Ulf Bossel, kitérőt látnak a hidrogéngazdaságban. A hidrogéntermelés során bekövetkező nagy energiaveszteség miatt azt javasolják, hogy jobb, ha azonnal villamos energiára váltunk. Ha kibővítenék az elektromos hálózatot, és az autókat és az elektromos berendezéseket akkumulátorokkal látnák el, akkor több energiát lehetne közvetlenül az elektromos hálózatban tárolni, és az áramingadozásokat kompenzálni lehetne.
Hidrogén az autóiparban
Körülbelül 100 nyilvános hidrogén-töltőállomás működik Németországban.
Energiahordozóként a hidrogénnek valószínűleg a jövője van az autóiparban. A hidrogénüzemű autók töltőállomás-hálózatát azonban Németországban még nem bővítették. A hagyományos elektromos autókhoz képest az üzemanyagcellás autók még mindig alszanak. A közlekedési ágazatnak ma 30% -os részesedése van a végső energiafogyasztásban, és továbbra is 95% a fosszilis tüzelőanyagok alapján. A globális felmelegedés idején a mobilitás következetes újragondolása egyre sürgetőbb. В
Hidrogén az acélgyártásban
A hidrogén környezetbarátabbá teheti az acélgyártást.
A hidrogén felhasználása az acélgyártásban nagy lehetőséget kínál. A Német Energia Ügynökség szerint ez a CO2-kibocsátás körülbelül 95 százalékát takarítaná meg a hagyományos kohóképes módszerhez képest, a zöld hidrogén iránti igény kielégítése érdekében Németországnak külföldről származó importra kell támaszkodnia. Németország megtalálhatja azt, amit keres, például Hollandiában, amely hidrogén-exportőrként kívánja megalapozni magát a világpiacon.