Wasserstofffabrik der Zukunft: Wasserstoff dezentral produzieren und verteilen

Wasserstofffabrik der Zukunft: Wasserstoff dezentral produzieren und verteilen

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Wasserstoff oder Batterieelektrische Zukunft – über diese Fragestellung wurde hier auf Elektroauto-News.net schon mehr als einmal diskutiert. Dabei scheint es kein falsch oder richtig zu geben, sondern kommt immer auf die Begleitumstände an. Selbst die Bundesregierung streitet über Wasserstoff-Strategie, einzelne Hersteller verwehren sich dem Brennstoffzellen-Antrieb komplett, andere wie BMW sehen es gar langfristig als Säule im Antriebsportfolio. Kommt wohl immer auf die Umsetzung und die Gedanken dahinter an.

Wasserstoff ist nur grün, wenn auch grüner Strom bei der Produktion verwendet wird

Das Fraunhofer Institut gibt seinerseits zu verstehen: „Wasserstoff ist unverzichtbar für das Gelingen der Energiewende und das Erreichen der Klimaziele. Für die Sektorenkopplung ist er der dringend benötigte Baustein. Für die Industrie bietet er die umweltschonende Möglichkeit, mit Strom, Wärme und Mobilität versorgt zu werden.“ Dabei wird allerdings auch betont, dass der Energieträger nur umweltfreundlich ist, wenn er mit regenerativen Energien erzeugt wird. Um dieser Anforderung gerecht zu werden bietet das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF eine bedarfsgerechte, dezentrale, modulare Lösung zur Produktion und Verteilung von grünem Wasserstoff an.

Die sogenannten Power-to-X-Technologien gelten als vielversprechend, um den Ausstoß von Treibhausgasen zu minimieren. Power-to-X steht hierbei für die Gewinnung synthetischer Brenn-, Kraft- und Grundstoffe aus Strom. Dies zeigt sich beispielsweise dadurch, dass Strom aus regenerativen Energien in Wasserstoff umgewandelt wird, um damit beispielsweise Brennstoffzellenfahrzeuge anzutreiben. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IFF in Magdeburg gehen noch einen Schritt weiter: Mit der Wasserstofffabrik der Zukunft etablieren sie ein Konzept, um grünen Wasserstoff dezentral und modular für Industrie, Gewerbe und Verkehr entlang der Wertschöpfungskette zu produzieren und zu verteilen.

„Mit dem Strom aus Sonne und Wind wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Diesen Vorgang bezeichnet man als Elektrolyse. Der Wasserstoff wird gespeichert und kann mithilfe von Brennstoffzellen in Fahrzeugen wieder in elektrische Energie zum Fahren umgewandelt werden. Hier denken wir vor allem an Fahrzeugflotten mit Kleintransportern und Gabelstaplern, die in Industrie- und Gewerbeparks unterwegs sind.“ – Dr. Torsten Birth, Wissenschaftler am Fraunhofer IFF

Birth gibt allerdings auch zu verstehen, dass man darüber hinaus weiterdenkt. So wolle man die Industrie mit Strom, Gas und Wärme versorgen. „Der bei der Elektrolyse entstehende Wasserstoff lässt sich ins Gasnetz einspeisen, als Treibstoff nutzen, in Methan oder Methanol umwandeln und der Industrie als Rohstoff zur Verfügung stellen“, so der Wissenschaftler weiter.

Wasserstofffabriken im Zusammenspiel mit anderen Anlagen

Um das angedachte Konzept der Wasserstofffabrik umsetzen zu können, entwickeln die Forscherinnen und Forscher modular erweiterbare Teilkomponenten, die – miteinander vernetzt – in Gewerbe- und Industrieparks realisiert werden. Hierbei wird ersichtlich, dass je nach Gegebenheiten vor Ort entscheiden wird, ob für die Erzeugung des Wasserstoffs elektro- oder biochemische Verfahren genutzt werden.  Denn es sei nicht überall möglich, Wind- und Photovoltaik-Anlagen zu bauen. Daher setze man auf standortabhängige Lösungen und nutze gegebenenfalls Biogasanlagen für die Produktion. Das Endergebnis ist aber immer grüner Wasserstoff.

Entsprechende Erfahrungen in der Praxis werden bereits gesammelt. So arbeitet man im Rahmen des Projekts HyPerFerMent I an der regenerativen Wasserstoffproduktion aus Biomasse. Durch ein spezielles Gärungsverfahren, ähnlich dem der Biogasproduktion, und unter Einsatz bestimmter Mikroorganismen könnte direkt aus organischen Reststoffen Wasserstoff erzeugt werden. Als Stoffwechselprodukt bestimmter Bakterien entsteht ein Gasgemisch aus H2 und CO2 mit 50 bis 60 Prozent Wasserstoffgehalt, das durch nachfolgende CO2-Abtrennung problemlos aufgereinigt werden kann.

Mobile Wasserstofftankstelle für Industrie- und Gewerbeparks

Nicht nur die Erzeugung des grünen Wasserstoffs steht im Mittelpunkt der Forschung, auch die Verteilung im Nachhinein wird betrachtet. Hierzu hat man mit dem Kleinverteilsystem Mobile Modular H2 Port (MMH2P) eine mobile, modulare Wasserstofftankstelle für Kurzstrecken unter 200 Kilometer realisiert. Auf einem Kleinanhänger befinden sich erweiterbare Druckspeichersysteme mit Kompressoren, die betankt werden können und zudem in der Lage sind, Wasserstoff abzugeben. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF fördert das Vorhaben.

Wichtig ist den Forschern eine systemisch integrierte Wasserstoffproduktion. Das heißt, sie nutzen nicht nur den bei der Elektrolyse erzeugten Wasserstoff, sondern auch den Sauerstoff – etwa für Schweißprozesse oder zur Ozonierung für Kläranlagen. Mit der Zufuhr von Ozon lassen sich problematische Mikroverunreinigungen wie Pharmaka, Pflanzenschutzmittel oder Kosmetika aus Abwässern entfernen. Ein weiteres Anwendungsszenario: In der Landwirtschaft kann der Sauerstoff für die Entschwefelung der Biogasanlage verwendet werden.

„Mehrere, komplementäre Lösungen sind wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll“

Je nach Einsatzzweck und Art des Fahrzeugs seien „mehrere, komplementäre Lösungen wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll. Für PKWs und größere Vehikel mit geringer Reichweite sind Batterien besser geeignet; für Züge, Fernbusse und LKWs haben Brennstoffzellensysteme Vorteile; für Langstreckenflugzeuge sind definitiv Gasturbinen mit nachhaltigen Flüssigtreibstoffen die Wahl“, sagt Batterieexperte Prof. Dr. Olivier Guillon, Direktor des Instituts für Energie- und Klimaforschung am Forschungszentrum Jülich. Am wichtigsten sei, „dass der Anteil an fossilen Energieträgern und die daraus resultierende Treibhausgasemissionen drastisch abnehmen.

Quelle: Fraunhofer Institut – Wasserstofffabrik der Zukunft

Über den Autor

Sebastian hat Elektroauto-News.net im Juni 2016 übernommen und veröffentlicht seitdem interessante Nachrichten und Hintergrundberichte rund um die Elektromobilität. Vor allem stehen hierbei batterieelektrische PKW im Fokus, aber auch andere Alternative Antriebe werden betrachtet.

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Wenn sich die Batterietechnik entsprechend den angekündigten Fortschritten weiterentwickelt, wird für den PKW Bereich der Zug für Wasserstoff abgefahren sein. Eine E-Infrastrukur ist einfach wesentlich leichter zu installieren. Die Lobby der Ölindustrie versucht mit aller Macht den E-Antrieb schlecht zu reden, bzw. als den verkehrten Weg darzustellen. Genauso wie die EVU’s versuchen eine dezentrale Stromversorgung zu verhindern. Der bereits heute… Weiterlesen »

Was schreibst du hier nur für Käse. Wasserstoff ist viel leichter zu integrieren als die der E-Mobilität. Bei Wasserstoff lassen sich die vorhandenen Tankstellen mit wenig Aufwand für Wasserstoff nutzen, was bei E-Mobilität nicht der Fall ist. Da würde man auf Dauer sehr viele alte verlassene Tankstellen sehen. Mal nicht die Tatsache verdrehen und vorher mal richtig mal richtig informieren… Weiterlesen »

Lieber Steffen 86 Das ist kein Käse sondern Realität. Wasserstoff wird es in der Mobilität mit Personenkraftwagen nur für eine Klientel geben, die ein Geldproblem hat und das einfach loswerden will. Die Infrastruktur für Batterie-elektrische Fahrzeuge zu erstellen ist wesentlich einfacher. Und in grossen Teilen existiert sie schon mit jeder Steckdose. Allein die Herstellung des Wasserstoffs ist derartig energieintensiv, dass… Weiterlesen »

Zusammengefasst:
Wasserstoff ist toll, solange man ihn nicht transportieren muss.

Yep – oder ein Auto beladen muss. Dann wird es „arschkalt“.

Es ist effizienter, den Strom direkt zu verbrauchen als in als H2 zwischen zu lagern. Auch wenn deshalb viele zusätzliche starke 380kV – Leitungen gebaut werden müssen. Dezentral geht in dünn besiedelten Landkreisen, in Industrie-Städten geht nur zentral. Methan ist leichter zu behandeln als H2. Deshalb Deutschland ist zu klein und zu dicht besiedelt, um eine Umstellung seiner Energie auf… Weiterlesen »

Derzeit gibt es einen regelrechten Hype um E Autos, Dabei fehlt vielen Emobilfahrern leider Physikalisches Basiswissen. Wenn alle Autofahrer nur auf reine E Mobil umsteigen bricht das Stromnetz zusammen. Der theoretische Transport von Strom, welcher von Windräder in Ost – und Nordsee produziert wird, ist völliger Humbug und technisch nur mit Verlusten durch die Leitungen umzusetzen. Warum wird die Windenergie… Weiterlesen »

Wenn in Deutschland alle Fosiel-Autos durch E-Autos ersetzt würden, bräuchte die Petro-Industrie auch deutlich weniger Strom. Noch eine kleine Rechnung: 38km/Tag x 0,18kw= 6,84kw das ist der benötigte Tages-Durchschnittsverbrauch pro Person(E-Auto). Wie lange parkt ihr Fahrzeug und wie weit ist ihre tägliche Fahrstrecke? Es tanken/laden nicht alle zur selben Zeit!

Lieber Nobiwan Zitat“ Wenn alle Autofahrer nur auf reine E Mobil umsteigen bricht das Stromnetz zusammen.“ Das ist jetzt schon so oft widerlegt worden, dass ich mal darauf verzichte, darauf einzugeben. Die Geschichte ist ähnlich konstruiert, als würde behauptet, die Versorgung mit Diesel oder Benzin bräche zusammen, wenn das alle machen. Oder sich Elektroherde kaufen, oder Elektroboiler, oder Elektroföhns, oder… Weiterlesen »

Ich denke man sollte diese Frage etwas differenzierter betrachten. Das gesamte Stromnetz wird wahrscheinlich nicht zusammenbrechen. Die schwachen Verteilnetze (niedrigste Spannungsebene zur Stromverteilung an z.B. Haushalte) werden hingegen schon Probleme bekommen. Diese sind nicht auf eine große Menge von Ladestationen und Wallboxen ausgelegt. Soweit ich mich erinnern kann, haben die Verteilnetzbetreiber der Schweiz, Österreich und von Tschechien schon angekündigt, dass… Weiterlesen »

Vielen Kommentatoren fehlt leider wirtschaftliches Basiswissen. Wenn mal die Zulassungszahlen von E-Autos mit den gesamten Neuzulassungen pro Jahr oder den gesamt zugelassenen privaten PKWs vergleicht, kann man schnell feststellen, dass da in den nächsten Jahren nicht die geringste Chance eines Blackouts besteht. Natürlich ist es auch eine unfassbar hohe kognitive Leistung sich vorzustellen, dass das Stromnetz im Laufe der Jahre… Weiterlesen »

Was mir bei dem Artikel fehlt, ist die Darstellung des Istzustandes bei der Herstellung von H2!‍♂️ Nach wie vor wird fast 100% des zur Zeit erzeugten Wasserstoffs aus Erdgas gewonnen. Wenn man den Artikel für sich betrachtet scheint es nur noch ein kleiner Schritt zu sein, um Wasserstoff den Durchbruch zu bringen… Dabei sind wir hier noch so weit entfernt,… Weiterlesen »

Also uns E-Mobilisten prinzipiel fehlendes Physik Grundwissen zu unterstellen und dann mit abstrusen Behauptungen, die alle bereits schon x-Fach widerlegt wurden, grenzt schon ein bisschen an … mir fehlen die Worte… Wasserstoff hat mit EINFACH nichts, aber auch garnichts zu tun. Lange Strecken? Wenn ich demnächst 500km mit den meisten Reisetauglichen E-Fahrzeugen zurücklegen kann, ist das doch die gleiche Reichweite… Weiterlesen »

Wie oben schon erwähnt, ist es so gut wie sicher, dass es regional zu Problemen mit den Verteilnetzen kommen wird. Netzausbau ist aus verschiedenen Gründen schwierig. Die Vorteile von Wassersoff sind vor allem das schnelle Tanken und deutlich weniger Reichweiteneinbußen bei niedrigen Temperaturen. Die neuen großen Wasserstofftankstation schaffen zudem mehrere Fahrzeuge (bis zu 15, wenn ich mich recht erinnere) hintereinander,… Weiterlesen »

Der Wasserstoff wird in allen Bereichen Einzug halten
Es ist nur noch eine Frage der Zeit.

Das wird jetzt seit 30 Jahren behauptet. Und was ist passiert? Wasserstoff wird aus Erdgas herstellt. Was für eine „nicht-Lösung“.

Kann sich nur um Jahrhunderte handeln

Und ich sage euch ,- nur Wasserstof ist die Zukunft !!!

Na, wenn ein P. B. das sagt, wird es ja wohl stimmen:-)))
Geht’s noch?

Stimmt.

Die Frage ist nur für was . . . 😉

Liebe Leute Es gibt Entwicklungen die erlauben aus Methanol am Bord eines PKWs Wasserstoff herzustellen und wir wissen dass, flüssiges Methanol könnte man wie Benzin lagern, also jetziges Tankstellennetz könnte ohne Umbau genutzt werden. Die Wasserstoff Herstellung ist momentan Energiefresser schlecht hin aber, wenn wir für Wasserstoff Herstellung ca.5 Milliarden € in Forschung investieren würde, wird sich das in Kürze… Weiterlesen »

Genau darum geht es, Geld für Forschung und Entwicklung zu generieren. Es gibt eine Reihe von Firmen in Skandinavien und den USA, mit hervorragenden Perspektiven und den entsprechenden Patenten. Die Arbeiten fieberhaft daran die Produktionskosten der Wasserstoffkomponenten zu verringern. Wenn Industrien, wie Aluminiumproduzenten, die für ihre Verfahren täglich soviel Strom verbrauchen, wie die gesamte Stadt Neuss, dann ist hier eine… Weiterlesen »

Hä, wenn dann Aluminium mit Wasserstoff-Strom erzeugt wird brauchst Du ja noch mal Faktoren mehr Energie… Man sollte die hoch Grossverbraucher, wie Alu oder Stahlindustrie, Chimiebuden dazu verdonnern einen stetig steigenden Anteil an Strom regeneraitv selbst zu erzeugen und dass auch subventionieren, damit das Thema reg. Energie im Strommarkt wieder an Fahrt gewinnt, jeder Betrieb der von EEG befreit ist… Weiterlesen »

Liebe Leute Es gibt Entwicklungen die erlauben aus Methanol am Bord eines PKWs Wasserstoff herzustellen und wir wissen dass, flüssiges Methanol könnte man wie Benzin lagern, also jetziges Tankstellennetz könnte ohne Umbau genutzt werden. Die Wasserstoff Herstellung ist momentan Energiefresser schlecht hin aber, wenn wir für Wasserstoff Herstellung ca.5 Milliarden € in Forschung investieren würde, wird sich das in Kürze… Weiterlesen »

CH3OH (Methan) was entsteht noch, und was brauch ich noch dafür, CO2 entsteht, Energie muss ich reinstecken… Das ist doch Verschwendung und Umweltverschmutzung. Manche glauben anscheinend, hierbei entsteht Energie… ist aber nicht so. Es bleibt bei so einem Prozess zur H2 Gewinnung immer entweder viel CO2 übrig und/oder ich muss extrem viel Energie in den Prozess stecken, sonst passiert da… Weiterlesen »

„Ihr könnt mich gerne korrigieren, bin kein Chemiker, …..“
Aber gerne doch, wenn Sie darauf bestehen:
CH3OH ist sicherlich nicht die Strukturformel von Methan, sondern von Methanol. Für Methan versuchen Sie es mal mit CH4.

Ganz Deutschland ein chemieverseuchtes Maisfeld zur Biogas- und dann Wasserstofferzeugung. Eine tolle Idee.

Warum kann man sich nicht mal versuchen neutral und vorurteilsfrei mit einem Thema auseinanderzusetzen? Um was geht es denn? Geht es um den heutigen Istzutand? Nein. Geht es um BEV gegen FCEV? Nein. Geht es um entweder BEV oder FCEV? Nein. Es geht um die Zukunft. Es geht nur um eine Variante mit dem Thema H2 umzugehen und H2 ist… Weiterlesen »

„Fuel cell“ oder „fool cell“ ist keine Frage mehr bei PW’s. Vergiss es. Die ersten Akku-elektrischen haben schon lange die Reichweite eines H2 Fahrzeuges erreicht. Steckdosen gibt es an jeder Ecke. Wasserstofftankstellen sind so selten wie vier blätterige Kleeblätter. Und das wird wegen der absurd hohen Preise für Installation und Betrieb auch so bleiben. Das hat nichts mehr mit Technologieoffenheit… Weiterlesen »

Sie sind genauso schlimm unterwegs, wie die Verbrennertrolle, welche gegen BEV schreiben, ohne sich um die Qualität der Gegenargumente zu kümmern. Aber zum Glück entscheiden derlei Dinge, andere Leute auf höheren Ebenen mit umfangreicherem Wissenshintergrund.

Lieber Heinz mit dem schönen Dipl.-Ing. FH
Was genau ist falsch an meinen Argumenten?

Da ich unmöglich alles wiederholen kann, was ich schon alles in mehreren Threads dargelegt habe, beschränke ich mich nur auf den einen Kommentar von Ihnen. Und berücksichtigen Sie bitte, dass ich BEV-Befürworter bin. Es geht also nicht um „entweder/oder“, sondern um „sowohl/als auch“. 1)“Fuel cell” oder “fool cell” ist keine Frage mehr bei PW’s. Vergiss es. => Kein Argument sondern… Weiterlesen »

https://www.cleanthinking.de/lohc-wasserstoff-speicher-energiewende/
Konsortium entwickelt LOHC-Wasserstoffspeicher
… „Die Speicherung von Wasserstoff mit einem LOHC-Molekül (Liquid Organic Hydrogen Carrier) wie Dibenzyltoluol ermöglicht eine sichere und effiziente Handhabung in der bestehenden Kraftstoffinfrastruktur. Das Cleantech-Unternehmen Hydrogenious ist dafür bekannt, dass es Wasserstoff an Öl binden und so leicht transportabel machen kann. LOHC steht für Liquid Organic Hydrogen Carrier….“

Wenn das Stromnetz zusammenbricht soll man H2 nehmen? Schon wieder erklärt einer die Elekrolyse. Transport zum Verbraucher , kein Problem?
H2 sein unendlich produzierbar? Mit Atomstrom? Der Natürliche ist zu schade um Zwischenzuspeichern.

Lassen Sie mich an der Stelle auf obigen Artikel hinweisen: „Wasserstoff für stationäre Anwendungen und Nutzfahrzeuge“. Tatsächlich lässt sich Wasserstoff für viele Anwendungen nutzen. Auch ist es bei der Roheisenherstellug möglich, statt mit Kohle mit Wasserstoff Eisenerze zu reduzieren und damit CO2 einzusparen. Eine andere wichtige Nutzung wäre, synthetische Kraftstoffe hoher Energiedichte für Flugzeuge herzustellen. Die dann klimaneutral unterwegs wären.… Weiterlesen »

Die Speicherung von Wasserstoff mit einem LOHC-Molekül (Liquid Organic Hydrogen Carrier) wie Dibenzyltoluol ermöglicht eine sichere und effiziente Handhabung in der bestehenden Kraftstoffinfrastruktur. Das Cleantech-Unternehmen Hydrogenious ist dafür bekannt, dass es Wasserstoff an Öl binden und so leicht transportabel machen kann. LOHC steht für Liquid Organic Hydrogen Carrier

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