Antriebstechnick der Zukunft

Das Wasserstoffzeitalter

29.01.2015

Wasserstoff bietet eine neue Antriebsart, die nicht nur Zukunftspotenzial hat, sondern haben muss. Unsere Ressourcen an Erdgas und Erdöl sind begrenzt, das heißt langfristig gesehen werden wir an Wasserstoff nicht vorbei kommen.

Das Erdölzeitalter neigt sich unweigerlich dem Ende zu. Das nächste Zeitalter könnte das Wasserstoffzeitalter werden. Wasserstoff ist das dritthäufigste Element der Erde. Man kann es aus einer chemischen Verbindung künstlich gewinnen. Unabhängig von bestimmten Lieferländern ist Wasserstoff jederzeit frei zugänglich und quasi unerschöpflich. Aber wozu brauchen wir das eigentlich? Wasserstoff dient beispielsweise als Antriebsart für Autos. Wie das genau im Fahrzeug funktioniert erfahrt ihr hier:

So funktioniert der Wasserstoffantrieb

Quelle: Janina Malaschewski & Lisa Herfurth

Bevor man Wasserstoff nutzen kann, muss man ihn erst mal gewinnen, aber wie?

Wie gewinnt man Wasserstoff?

Es gibt mehrere Möglichkeiten Wasserstoff zu gewinnen. Die zwei Verfahren, die in der Welt am häufigsten genutzt werden, sind die Elektrolyse und die Dampfreformierung.

Elektrolyse

Vier Prozent des weltweiten Wasserstoffs wird durch die Elektrolyse von Wasser gewonnen. Durch elektrische Spannung oxidiert das Wasser (H2O) und zerlegt sich in seine Komponenten. Pro geteiltes Wassermolekül entstehen zwei Wasserstoff (H2) und ein Sauerstoff (O) Molekül. Am positiven Pol, der Anode, entsteht Sauerstoff, am negativen Pol, der Kathode, entsteht Wasserstoff. Bei einem gut funktionierenden technischen Prozess braucht man für die Herstellung von einem Kubikmeter Wasserstoff in etwa 4,5 Kilowattstunden Strom. Wenn man den gewonnen Wasserstoff wiedervereinen würde mit Sauerstoff würde man in etwa 3 Kilowattstunden Strom gewinnen. Es entsteht also ein Verlust von 1,5 Kilowattstunden Strom. Da die Elektrolyse sehr lange dauert und viel Geld kostet lohnt sich diese nur in Ländern, deren Infrastruktur zur Gewinnung von Strom durch Wasserwerke ausgelegt ist. Beispielsweise in Island oder Ägypten.

Dampfreformierung

Eine schnellere und billigere Alternative ist die Dampfreformierung. 90% des weltweiten Wasserstoffs wird durch die Dampfreformierung gewonnen. Ausgangsstoffe bei der Dampfreformierung sind Kohlenwasserstoffe zum Beispiel Erdgas, Methan, Biomasse, Erdöl. Durch Hinzugeben von Wasserdampf bei einer Temperatur von bis zu 500° C und unter Druck spalten sich die Kohlenwasserstoffe in Methan (CH4), Wasserstoff (H2O), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) auf. Die restlichen sechs Prozent Wasserstoff werden aus anderen Verfahren gewonnen, die gegenüber der Dampfreformierung und der Elektrolyse nicht ergiebig sind.

Wasserstoffherstellung (Grafik: Lisa Herfurth & Janina Malaschewski)

Wasserstoff als Treibstoff

In Deutschland gibt es momentan erst 16 Wasserstoff Tankstellen, aber das soll sich ändern. Wasserstoff wird in Kilo getankt. Ein Kilo Wasserstoff kostet zurzeit neun Euro. In einen Tank passen bis zu vier Kilo Wasserstoff, je nach Fahrzeugtyp. Anders als bei Elektroautos, wo das vollladen ca. drei Stunden dauert, dauert der Tankvorgang von Wasserstoff nur rund drei bis fünf Minuten. Die Reichweite eines voll betankten Fahrzeuges liegt bei rund 400 km.

Kritik

Für die Herstellung von Wasserstoff wird Storm benötigt. Der Wasserstoff muss komprimiert, transportiert, zwischengelagert und an der Tankstelle umgefüllt werden. Es wird kritisiert, dass die energetische Kette von der Herstellung bis zur Tankstelle zu lang ist und der Strom bereits vor dem Tanken verloren geht. Warum also den Strom nicht direkt in das Fahrzeug einspeisen?

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Über die Autoren

Lisa Herfurth

CR/PR Bachelor
Eingeschrieben seit: SS14

Janina Malaschewski

Crossmedia Redaktion/PR Bachelor
Eingeschrieben seit: Sommersemester 14