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

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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 deutlich günstigere regenerative Strom vom eigenen Dach ist diesen ein Dorn im Auge und die EVU’s versuchen einen selbstbestimmten Abnehmer zu unterdrücken, da diese die Preispolitik der EVU’s nicht mehr mittragen werden.

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 nicht zur Wasseraufspaltung verwendet?
Große Aktienpakete der Automobilindustrie werden von Erdölproduzierende Länder gehalten.
Von denen gibt es dann Lobbyisten, durch die Alternative Energie, wie Wasserstoff seit Jahren boykottiert wird.
Eine Kombination aus Steckdose und Wasserstoff ist die einfachste Lösung.
Zum pendeln mit E-mobilität, lange Strecken oder Zugfahrzeuge mit Brennstoffzelle.
Das gegenseitige diskutieren über die Technologie bringt gar nichts.

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

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

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 ändern.
Ja das ist viel Geld aber, in Angesicht die viele Billionen Euro die, die Vorständen der Energiekonzerne Jahr für Jahr kassieren ist das, das kleinste Übel.

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 Veränderung längst überfällig. Also, Zukunft hat auch immer was mit Wagnis und Risiko zu tun.

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 ändern.
Ja das ist viel Geld aber, in Angesicht die viele Billionen Euro die, die Vorständen der Energiekonzerne Jahr für Jahr kassieren ist das, das kleinste Übel.
Liebe Ostergrüße aus Gravenbruch
Sigmund

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 in der Energiewirtschaft bei allen Experten absolut gesetzt, weil unverzichtbar in einem zukünftigen 100%-EE-System. Im Sektor Mobilität ist H2-Nutzung noch strittig.
Es wird mit großer Wahrscheinlichkeit mittelfristig sowohl BEV (bei Klein- und Mittelklasse alleinig) als auch FCEV (nur bei größeren Fahrzeugen) in friedlicher Koexistenz geben. So wie es jetzt auch Benzin und Diesel gibt. Beides hat seine Vor- und Nachteile. Und jedem steht es frei zu kaufen was er will und was er für besser hält. Momentan haben FCEV wenig Chancen gegen BEV. Aber sobald in der Energiewirtschaft viel H2 produziert und gespeichert wird, ändert sich das. Ich möchte nun aber nicht alles wiederholen was ich in mehreren Threads bereits umfangreich dargelegt habe. Kann aber gerne die beiden interessantesten Links anbieten:

https://www.elektroauto-news.net/2020/kosten-energieeffizienz-warum-elektroauto-bessere-wahl/#comment-67183

https://www.elektroauto-news.net/2020/folge-070-bmw-brennstoffzelle-umweltbonus-tesla-zahlen-vw-id-3/

Es gibt soviele Infos, die weitgehend unbekannt sind, welche so manche Argumentation gegen H2 widerlegt, dass ich als technologieoffenener E-Automobilist BEV und FCEV nicht gegeneinander ausgespielt sehen möchte. Konzentrieren wir uns doch lieber darauf Verbrennerfans von E-Autos zu überzeugen. BEV und FCEV sind beides EV und das sollte doch im Vordergrund stehen, oder?

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. (im Idealfall) Weitere Nutzungsmöglichkeiten sind Prozesswärme, Beimischungen usw. Meine Befürchtung: für so viel grünen Wasserstoff reichen bei weitem nicht die Potentiale an Wind- und Sonnenenergie. (Was oben schon geschrieben wurde) Von daher spielt die Überlegung: womit erreiche ich am meisten? eine wichtige Rolle.
Grundsätzlich spricht aus meiner Sicht nichts gegen PHEV. Die technischen Aufgabenstellungen sind allerdings gewaltig. (Was oben auch schon geschrieben wurde).
Letztendlich haben wir eine freie Marktwirtschaft. Wer möchte kann sich gerne ein Wasserstoffauto kaufen!

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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