Ist Wasserstoff der Energieträger der Zukunft ?

[S_a_S]

Energieinhalt H2: 33kWh/kg, Aufnahme 41,5kWh/kg, Effizienz 79%
Wie rechnen die?

die rechnen mit dem Brennwert (also inklusive Wärmeentzug aus dem bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampf) bei 39,40 kWh/kg. Und 39,4/40,4 sind die 97,53% (noch weiter aufgerundet: 98%).

Das wäre dann die Verwendung in einer gut optimierten Heizung.

Der Heizwert liegt niedriger (33,33 kWh/kg).

Grüße Stefan

 

[Christian Lucas]

Hi,
zum Verstehen. 1 kg Wasserstoff hat 39,4 kwh für die effektif 41,5 kwh Energie benötigt werden, das sind 95% Wirkungsgrad ohne Brennwertnutzung . Hier etwas ausführlicher, https://www.nature.com/articles/s41467-022-28953-x .
Das führt zu 1,5 Dollar pro 1 kg Wasserstoff . Der Trick ist dass an den Elektroden durch Kapillaren Blasenbildung vermieden wird wodurch der Zellenwiderstand gesenkt wird . Dazu noch leitfähigere (durlässigere) Membranen senkt die Verluste. Geht an sich auch bei Brennstoffzellen nur hat man da noch das Zellengewicht mit im Auge , es muss so leicht wie möglich sein. Bei der Elektrolyse ist das nicht die oberste Priorität. Bei Fluganwendungen steht das ganz Oben. Wir haben dazu eine Lösung die sehr ähnlich funktioniert , dabei wird das Graphit so hoch verdichtet das nur noch feinste Kapillarspalte entstehen die auch nur noch soviel,Sauerstoff an die Membranfläche und den Katalysator heran lässt wie für die Maximale Leistung bei 50% Wirkungsgrad nötig ist. Maximale Leistung von Elektrischen Zellen ist immer bei durch die Last gedrückter 1/2 der Leerlaufspannung . Bei Lithium Zellen sind das wenn bis auf 1,87 Volt pro Zelle bei Nicad 0,6 Volt und bei Brennstoffzellen wie bei Nicad 0,6 Volt pro Zelle. Je mehr entlastet wird bei Brennstoffzellen desto höher steigt der Wirkungsgrad. Je größer die Teillast desto höher der Wirkungsgrad.

Happy Amps Christian

 

[Hans Schelshorn]

Hi,
nach dem Strom langsam in nutzbarer Menge Solar hergestellt wird , fehlt halt immer noch der Speicher wenn es dir nächsten Tage Wolken übers Land pustet. Da es ja weitergehet mit Wasserstoff für den Individual Verkehr im PKW wurde in Australien der Wirkungsgrad zur Wasserstoff darstellung um 20% gesteigert von 75% auf jetzt 95% , https://hysata.com/our-technology/ .
...

Ist ja wunderbar, Christian, wo kann ich das kaufen?
In dem vom elektroniktommi verlinkten Artikel wird bereits im August 2022 über dieses Verfahren berichtet.
Wo bleiben denn nach fast zwei Jahren die konkreten Anwendungen?

Servus
Hans

 

[Hans Schelshorn]

...
Die haben 98%:

Effizienz-Durchbruch bei Wasserstoff-Elektrolyse

Australischen Forschern gelingt der Durchbruch bei der Effizienz von Herstellung von Wasserstoff. Ihre Elektrolyse hat einen WIrkungsgrad von 98 Prozent.

edison.media

In den Kommentaren zu diesem Link steht ein Beitrag:

Stephan Szasz am 14. August 2022 um 8:14

Die Preisstruktur wäre noch interessant. Aktuell bezahle ich im EK 111.000 USD für einen PEM H2-Elektrolyseur mit 12 kW (max. 34 LPM)

Wenn ich diese Kosten überschlagsmäßig umrechne:
Mit 12 kW schafft der Elektrolyseur keine 2.000 Kg Wasserstoff im Jahr. Wenn der 10 Jahre ohne weitere Kosten durchläuft und ich 4% Kapitalverzinsung ansetze, dann entfallen auf ein Kg Wasserstoff bereits 7,50 Euro Kapitalkosten.
Ja, Christian, Wasserstoff ist ist ganz offensichtlich konkurrenzlos günstig ...

Servus
Hans

 

[S_a_S]

Hans,

das darfst Du dann noch durch die 33kWh Heizwert teilen, um dann auf Wandlungskosten von 22,7ct/kWh zu kommen (Brennwert noch etwas weniger). Speichern tun wir das im vorhandenen Erdgasnetz.

Ein 12kWh LiIon Stromspeicher hat aktuell einen Marktpreis von 4000€, wenn der 10 Jahre (so lange ist Garantiezeit) täglich 100% puffert, ergibt das mit Verzinsung auch 12,8ct/kWh.

Allerdings das eben nur untertägig und noch nicht von Sommer auf Winter.

Rechne da mal mit dem Akkukonzept weiter, dann reduziert sich die Zyklenzahl von 365 auf 1/Jahr und dadurch wegen Kapitalverzinsung von 160€ / 12kWh = 13,33 €/kWh. Selbstentladung und Abschreibung noch gar nicht eingepreist.

Ok, beim Speichern muss man nur die Batterie vergrößern, Wechselrichter und Lader sind nur einmalig anzusetzen - nur Akkus (888€/7,17kWh) liegen bei 124€/kWh sind damit bei knapp 5€/kWh Verzinsung. Oder in H2 Äquivalent 163,50€/kg.

Grüße Stefan

 

[JRehm]

Allerdings das eben nur untertägig und noch nicht von Sommer auf Winter.

Ja genau, untertägig, und mehr will auch niemand.
Somit sind alle Berechnungen darüber hinaus sinnlos.

Die Firma Hysata muß jetzt beweisen, dass deren „sehr interessante Technologie“ hält was sie verspricht.
Zumindest sind die Reviewer des nature-Papiers begeistert.
110 Mio. Startkapital konnte schon mal generiert werden.

Denke wir sollten Biogas eher als Langzeitspeicher einsetzen und nicht kont. verstromen.

Jörg

 

[Christian Lucas]

Hi,
erst herumdieseln und dann die Milchmädchenrechnung zur Rettung …. . Warte mal ab was da noch an Kosten beim Recycling von Solarzellen und Lithium ect. dazu kommt usw. . Kauf mal erst ein paar Solarpannele. Da schauts noch recht Leer aus auf dem Dach und dem Grundstück , guck mal Google Earth.

Happy Amps Chrisitan

 

[Hans Schelshorn]

Ach, gehen mal wieder die Argumente aus, Christian, dann wern ma halt persönlich?

Servus
Hans

 

[Christian Lucas]

Hi,
nein das sind Argumente die eine vernünftige Wasserstoffnutzung seit Jahrzehnten verhindert haben.

Happy Amps Christian

 

[postler]

Hallo,
die vernünftige (oder konsequentere) Nutzung von Wasserstoff liegt wohl an mehreren Punkten im "Argen".
Leider funktioniert die Erzeugung von genug Wasserstoff nicht wie im Chemieraum in der Schule, was wohl jeder selber durchgeführt hat bzw. vom Lehrer gezeigt bekommen hat. (mit Strom oder chemisch mit Zink und Salzsäure)

Um es industriell und für die ganzen Fahrzeuge zu nutzen muss es wirtschaftlich in großen Mengen hergestellt werden können.
Mit wirtschaftlich meine ich nicht nur die Stromkosten sondern auch Verschleißteile bzw. Betrieb/Wartung der Elektrolyseure.

Diese KoH-Lösung ist recht aggressiv und anscheinend gibt es noch nicht wirklich viele Dichtungsmaterialien, welche auf Dauer mit den Temperaturen, Drücken und Umgebungsmedien standhalten.
Dadurch Wartungskosten inkl. Ausfallzeiten, wo nicht produziert werden kann.
Zumindest ist das meine Erfahrung aus einem Projekt, wofür wir Teile für einen Hersteller von Elektrolyseure liefern.
Dort wird mit hohem Druck (40-50 Bar) die Flüssigkeit durch das System gepumpt und die Wasserstoffatome auch leicht durch andere Materialien hindurch diffundieren, da sie halt die kleinsten Atomkerne sind...

Daher wird es mit Sicherheit in Zukunft Verbesserungen (an beständigen Materialien und Herstellungsverfahren) geben müssen.
Wie man an dem Bericht über die australischen Forscher sieht, tut sich ja aber auch etwas.
Nur das alles wohl Hand in Hand mit Materialhersteller und Entwickler für Elektrolyseure gehen muss....
Es braucht wie immer Zeit.

Gruß Heinrich

 

[Christian Lucas]

Hallo Heinrich,

eben , so ist es und Momentan wird durch die Grünen wieder wie schon zuvor mit der Diesel Dynastie jetzt mit Akkuzellen Zeit vertrödelt. Aber es ist eh schon egal , mit der andauernden Polarisierung kommt es sowieso zu Spät. Die Leute haben keine Ahnung wie viel Entwicklungen z.B. bei den Solarzellen durchgeführt wurden bis heute die Zellen im großen Masstab billigst hergestellt werden können. Ich kenne vier Projekte die bei Siemens in München Neu Perlach in der Entwicklung waren die aber Alle keine Produktion erreicht haben. Damals war China noch gar kein Thema. Zum Thema Wasserstoff gibt es keine Alternativen derzeit , die Darstellung wird immer Billiger und es gibt keinen Grund weshalb nicht auch der normale Bürger davon profitieren soll. 29% der Stahlproduktion wird in Deutschland direkt per Lichtbogenofen durchgeführt. Wasserstoff ist dafür nicht zwingend notwendig , es wird halt billiger im Hochofen wie im Lichtbogenofen der zwar direkt Strom verbraucht aber die Technik der Elektroden , nachregelung ect. macht es nicht billiger. Mit Akkuzellen erst recht nicht.

Happy Amps Christian

 

[elektroniktommi]

29% der Stahlproduktion wird in Deutschland direkt per Lichtbogenofen durchgeführt. Wasserstoff ist dafür nicht zwingend notwendig , es wird halt billiger im Hochofen wie im Lichtbogenofen der zwar direkt Strom verbraucht aber die Technik der Elektroden , nachregelung ect. macht es nicht billiger. Mit Akkuzellen erst recht nicht.

Happy Amps Christian

Im Lichtbogenofen wird das Roheisen aus dem Hochofen oder aus dem H2 betriebenen DRI zu Stahl umgeschmolzen.

 

[S_a_S]

Ja genau, untertägig, und mehr will auch niemand.
Somit sind alle Berechnungen darüber hinaus sinnlos.

für dieses Szenario macht Wasserstoff auch keinen Sinn, genauso wenig wie der Akku für den Wintervorrat oder den Import über lange Strecken taugt.

Denke wir sollten Biogas eher als Langzeitspeicher einsetzen und nicht kont. verstromen.

Kontinuierlich verstromen tun wir auch deshalb, weil der regenerative Anteil noch nicht bei 100% ist und es noch nach jedem Tag Nacht wird.
Biogas ist vom Wirkungsgrad her deutlich schlechter, als die Wandlung von elektrischem Strom in Wasserstoff. Und mehr Fläche braucht es auch...
Aber es bringt dem Bauern mehr Geld, als wie wenn er Lebensmittel anbaut.

29% der Stahlproduktion wird in Deutschland direkt per Lichtbogenofen durchgeführt. Wasserstoff ist dafür nicht zwingend notwendig

Ist ohnehin die Frage, ob Deutschland, das Energie und Erz importieren muss, zukünftig noch mit dem Weltmarkt konkurrieren kann. Als im Pott noch Energie gefördert wurde, hat das vielleicht Sinn gemacht.

Grüße Stefan

 

[JRehm]

Biogas ist vom Wirkungsgrad her deutlich schlechter

Es geht mir um die einfachere Speicherfähigkeit von Biogas und den Rückverstromungs-Eta von H² sollte man nicht einfach so vergessen.
Biogas hast eh schon und ich sag ja nicht, daß wir alles mit Biogas machen sollten.
Jörg

 

[S_a_S]

ich weiß, Jörg, Du magst keinen Wasserstoff.
Du kannst auch wunderbar aus der Luft noch das CO2 mit dem Wasserstoff reduzieren, dann bleibt Dein Biogas und Sauerstoff übrig. Die dabei freiwerdende Prozesswärme verstromen, dann brauchst Du auch dazu kein Biogas und kannst es speichern.

Aber warum muss man Wasserstoff zwingend wieder verstromen?

Grüße Stefan

 

[Hans Schelshorn]

Schon wieder die sattsam bekannte Leier, Christian: die Politik ist schuld und hat vertrödelt.
Tatsache ist aber, daß die Techniker und Physiker bis heute keine wettbewerbsfähige Technik zuwege gebracht haben.
Wo ist das denn, wo die Herstellung von Wasserstoff schon so billig ist, daß der normale Bürger davon profitieren kann?
Ich würde mir wünschen, daß Du mal konkrete, im Einsatz befindliche Technik mit Kosten und Nutzen darstellen würdest.

Servus
Hans

 

[JRehm]

ich weiß, Jörg, Du magst keinen Wasserstoff.

...das ist Unfug.
Ich bin sehr wohl für Wasserstoff aber nur dort wo es Sinn macht, wo es keine bessere Alternativen gibt wie z.B. Langzeitspeicher, für die sagenumwobenen Dunkelflauten oder Industrieanwendungen.
Wasserstoff dürfte in den nächsten Jahrzehnten relativ kostbar bleiben.

Aber warum muss man Wasserstoff zwingend wieder verstromen?

Muß man natürlich nicht aber wir haben oben von untertägig, Sommer und Winter gesprochen. (Stromspeicherung)

Jörg

 

[S_a_S]

"Wasserstoff" (in allen möglichen Ausprägungen) sehe ich als chemischen Langzeitspeicher. Den werden wir für die Jahreszeitspeicherung oder den Import brauchen, weil die "Rohform" Wind-/Solarstrom mit der verfügbaren Technologie wirtschaftlich weder lange speicherbar noch über weite Strecken transportfähig ist. Und die erste Wandlungsstufe ist bei aktueller Technologie die Elektrolyse.

Aber da ist dann wieder das Henne-Ei-Problem.
Gibt es keinen "günstigen" Wasserstoff, wird keiner seine Verbrauchsprozesse danach ausrichten, weil die anderen Energieformen derzeit noch zu günstig oder nach wie vor "legal" verfügbar sind.
Braucht keiner Wasserstoff, wird sich auch keiner die Mühe machen, den Erzeugungsprozess zu optimieren oder Geld in Großanlagen ohne Abnehmer investieren.

Für Photovoltaik hat man bei Kosten und Wirkungsgraden damals auch gesagt, dass sich damit nie wirtschaftlich Strom im großen Maßstab erzeugen lässt, höchstens für Inselanlagen (Berghütten, Hochsee, Weltall).

Aber die installierten Anlagen für H2 werden auch von Jahr zu Jahr größer. Manches als politisches Vorzeigeprojekt, wie die 20MW-Anlage für die olympischen Spiele 2022, ist da sicher auch darunter... Aber ohne Pilotanlagen wird man nie herausfinden, ob das trägt. Und solange jeder Akteur auf das big business hofft, gibt es dazu auch nur sehr wenig transparente Zahlen.

Grüße Stefan

 

[e-yello]

für die Jahreszeitspeicherung

Ein interessanter Ansatz hierzu wäre auch der "Sockenspeicher"...für Nutzer mit eigener PV-Anlage durchaus einfach darstellbar:

Saisonale Energiespeicherung: Der Sockenspeicher

Aufgabe: Wie speichert man saisonal den Solarstrom aus dem Sommer für den Winter?Hier mal ein absurdes Konzept gerechnet zur Unterhaltung….Anstelle St...

www.akkudoktor.net

 

[cap-1]

"Wasserstoff" (in allen möglichen Ausprägungen) sehe ich als chemischen Langzeitspeicher. Den werden wir für die Jahreszeitspeicherung oder den Import brauchen, weil die "Rohform" Wind-/Solarstrom mit der verfügbaren Technologie wirtschaftlich weder lange speicherbar noch über weite Strecken transportfähig ist. Und die erste Wandlungsstufe ist bei aktueller Technologie die Elektrolyse.

Das ist genau der Konsens den die Netzagentur neulich auch bejahte.
Da Strom aus Wind und Sonne in dünn besiedelten Gebieten hierzulande mangels Stromtrassen nicht einfach kurzfristig dahin
transportiert werden kann, wo der große Verbrauch stattfindet, werden diese Anlagen öfters bei Überkapazität abgeschaltet.
Bezahlt wird aber den Eignern der Anlage so. als ob sie liefern würden.
Das ist in unseren Strompreisen voll eingerechnet.
Würde man die Ausfallzeiten für die Gewinnung und Speicherung von H² nutzen können,
würde das den Strompreis drücken und natürlich H² günstiger machen.
Aber auch die sind erst im Ausbau begriffen, der Zappelstrom muß aufwendig gesteuert werden.
Gruß Günther