FUELS OF THE FUTURE
Wasserstoff -
Eine saubere Energiequelle
Wasserstoff ist ein natürlich vorkommendes chemisches Element und ein entscheidender Baustein für eine klimafreundliche Energieversorgung der Zukunft.
FAQ
Wasserstoff ist ein natürlich vorkommendes chemisches Element und ein entscheidender Bestandteil der zukünftigen klimafreundlichen Energieversorgung. Wasserstoff liegt meist als Molekül vor und kann als Energieträger in gasförmiger Form oder flüssig gespeichert, transportiert und zur Energieumwandlung (Rückverstromung) genutzt werden. Wasserstoff kommt meist in der Natur in Form von Verbindungen vor und muss daher unter Energieeinsatz aus einem wasserstoffreichen Ausgangsstoff abgespalten werden. Das können unter anderem sein:
- Erdgas
- Andere Kohlenwasserstoffe, wie Erdöl
- Biomasse
- Wasser
- Sonstige Verbindungen, die Wasserstoff enthalten (z.B. Ammoniak NH3)
Mittels chemischer, elektrischer, thermischer oder solarer Energie können diese Stoffe getrennt und reiner ungebundener Wasserstoff erzeugt werden. Je nach Herstellungsverfahren wird der erzeugte Wasserstoff umgangssprachlich mittels verschiedener Farben beschrieben.
Wasserstoff ist ein leicht entzündliches Gas. Je nach Herkunft werden ihm jedoch verschiedene Farben zugeordnet.
Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser erzeugt. Dazu wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet, die grundlegend keine CO2 in die Atmosphäre abgeben. Bei der Herstellung von grünem Wasserstoff wird kein CO2 freigesetzt.
Grauer Wasserstoff wird meist aus fossilem Erdgas durch Dampfreformierung hergestellt. Dabei entstehen pro Tonne Wasserstoff etwa 10 Tonnen CO2. Das CO2 gelangt in die Atmosphäre. Dieser Wasserstoff muss durch klimafreundlichen Wasserstoff ersetzt werden.
Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, bei dessen Herstellung das CO2 nicht in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern gespeichert wird (CCS, Carbon Capture and Storage). Bei diesem Verfahren werden bis zu 90 Prozent des CO2 gespeichert.
Orangefarbener Wasserstoff ist Wasserstoff aus Abfall- und Reststoffen produzierter Wasserstoff. Er gilt als CO2-neutral.
Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der durch thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wird. Statt CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff, der entsprechend nicht in die Atmosphäre entweicht. Das Verfahren der Methanpyrolyse befindet sich derzeit noch in der Entwicklung.
Weißer Wasserstoff kommt in natürlichen Lagerstätten vor. Es ist noch unklar, ob dieser in Zukunft nutzbar gemacht werden kann. Die Entstehung von weißem Wasserstoff sowie sein Transport in der Erdkruste ist bisher wissenschaftlich noch weitgehend unverstanden.
In reiner Form kann Wasserstoff gasförmig komprimiert in Druckbehältern oder flüssig tiefkalt in isolierten Behältern gespeichert werden. Darüber hinaus kann er chemisch gebunden und in Form von synthetischen Kraftstoffen oder LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier) gespeichert werden. Auf diese Weise kann der gebundene Wasserstoff unter Normalbedingungen auch in herkömmlichen Tanks für Erdöl und Erdölprodukte gespeichert werden.
Als stationäre Wasserstoffspeicher für gasförmigen und chemisch gebundenen Wasserstoff kommen auch bestehende unterirdische Poren- oder Salzkavernenspeicher in Frage. Diese werden derzeit für die Speicherung von Erdgas und Erdöl genutzt.
Grundsätzlich ist der Wasserstoffmotor ein Gasmotor. Er basiert also auf den gleichen Prinzipien wie herkömmliche Verbrennungsmotoren. Sprich: auf dem klassischen Ottoprinzip. Anstatt Benzin oder Diesel wird eben Wasserstoff verbrannt – zu Wasser.
Ein Druckregelventil am Motor bringt den vom Tank kommenden Wasserstoff auf einen stabilen Betriebsdruck und dosiert die einströmende Kraftstoffmenge. Zusammen mit der Ansaugluft wird der gasförmige Wasserstoff über eine Ladeluftleitung in den Kolbenraum gesaugt. Hier verdichtet der Kolben das Gemisch, wodurch Temperatur und Druck steigen. Die Zündkerze entzündet das verdichtete Wasserstoff-Luft-Gemisch, was eine schnelle Ausdehnung der Gase bewirkt und den Kolben nach unten drückt. Mit dieser Bewegung wird die chemische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Sie treibt den Motor an. Der Kolben bewegt sich wieder nach oben und drückt die Verbrennungsgase, hauptsächlich Wasserdampf, aus dem Zylinder in den Auspuffkrümmer.
Trotz der Unterschiede zwischen Wasserstoff und üblichen Kraftstoffen wie Benzin, Gas (z. B. LPG, CNG) und Diesel bleiben also zentrale Komponenten wie Triebwerk, SAE-Gehäuse und Kundenvarianz (z. B. Klimakompressor, Lichtmaschine etc.) unverändert. Lediglich H2-spezifische Anbauteile wie die Kraftstoffführung sowie der Frischluft- und Abgasstrang einschließlich Aufladung, Sensorik und Software müssen angepasst werden, um eine optimale Verbrennung des Wasserstoffs zu gewährleisten. Dank des höheren Luftdurchsatzes im Magerbetrieb können diese Stränge etwas größer gestaltet werden, jedoch bleiben Größe und Gewicht des Motors nahezu unverändert
