Die (grüne) Wasserstoffwirtschaft steht vor dem Aufschwung.
Mit einer 12-fachen Steigerung der Kapazität von Elektrolyseuren in den nächsten fünf Jahren ist Wasserstoff bereit, sein Versprechen zu erfüllen.
Während Sie an den berühmten Stränden von Santa Monica und Venice in Kalifornien stehen, können Sie manchmal Containerschiffe am Horizont erblicken, die nur spärlich belegen, dass sich im Süden eine der größten Drehscheiben für den internationalen Handel befindet. Der Hafen von Los Angeles erstreckt sich über 43 Meilen der Uferpromenade der Stadt mit riesigen Kränen, Containerstapeln und Schiffen, die aus allen Ecken der Erde ein- und ausfahren. Es ist der geschäftigste Hafen des Landes, der rund 20 Prozent der in die USA importierten Waren verarbeitet und rund eine halbe Million Menschen beschäftigt.
Der Hafen spielt nicht nur eine übergroße Rolle in unserer gegenwärtigen Wirtschaft, sondern positioniert sich auch in einer neuen, aufstrebenden Wirtschaft, die auf dem kleinsten Molekül des Universums basiert. Im September 2018 gab der Hafen bekannt, dass er vom California Air Resources Board 41 Millionen US-Dollar erhalten soll , um ein Pilotprojekt zu starten, an dem zehn Lastwagen mit Wasserstoffbrennstoffzellen und zwei Tankstellen sowie zugehörige Umschlaggeräte beteiligt sind. Das Projekt wird von einigen der weltweit größten Unternehmen unterstützt. Toyota liefert die Brennstoffzellentechnologie, Kenworth das Lkw-Design und Shell die Tankstellen.
Aber die Romantik der Stadt der Engel mit Wasserstoff hört hier nicht auf. Anfang dieses Monats gab das Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) Pläne bekannt, ein 840-Megawatt-Kraftwerk in Utah zu errichten, um das von ihm betriebene Intermountain Coal Plant zu ersetzen. Die neue Anlage wird zunächst mit einem Gemisch aus Gas und Wasserstoff betrieben und spätestens 2045 auf ein reines Wasserstoffgemisch umgestellt. Ab diesem Zeitpunkt soll die Stadt ihren Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen beziehen.
Zusammen könnten diese beiden Schritte Los Angeles zum Ground Zero in Nordamerika für den Einsatz von „grünem“ Wasserstoff machen. Dieser Begriff bezeichnet die Elektrolyse - die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff -, die mit erneuerbarer Energie betrieben wird.
Grüner Wasserstoff verspricht eine Menge Dinge - eine Lösung für den Fernverkehr, ein Mittel zur Herstellung von kohlenstofffreiem Stahl und sogar eine Lösung zur Integration eines hohen Anteils erneuerbarer Energien. Aber während wir schon lange von grünem Wasserstoff hören, wird er viel realer. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht des Marktanalyseunternehmens Wood Mackenzie sieht Pläne für den Bau von 3,2-Gigawatt-Elektrolyseanlagen von 2020 bis 2025 bis zum 12-fachen des heutigen Onlinestatus vor.
Und das ist erst der Anfang. Vor zwei Wochen hat die Europäische Kommission einen Masterplan veröffentlicht, der eine Wasserstoffversorgung Europas von 80 Gigawatt im Zeitraum 2035–2040 vorsieht. Davon stammen rund 20 Gigawatt aus der Ukraine und weitere 20 Gigawatt aus Nordafrika. Während die Wasserstoffwirtschaft lange Zeit in die nicht spezifizierte Zukunft verbannt war, liegt diese Zukunft nun vor unserer Haustür.
Eine kurze Geschichte der Zukunft des Wasserstoffs
Die Wasserstoffproduktion ist alles andere als neu. Der erste mit Wasserstoff gefüllte Ballon wurde im 18. Jahrhundert für Flugreisen eingesetzt, und diese Technologie war im 19. und frühen 20. Jahrhundert weit verbreitet. Während die Hindenburg-Katastrophe im Jahr 1937 die Dominanz von Wasserstoff als Luftverkehrsmittel beendete, gibt es heute einen reifen Markt für Wasserstoff mit Endanwendungen in der Öl-, Düngemittel- und chemischen Industrie.
Der größte Teil des Wasserstoffs, der für diese Zwecke erzeugt wird, stammt entweder aus Erdgas im Steam-Reforming-Verfahren oder aus anderen fossilen Brennstoffen. Das Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasser durch Elektrolyse ist jedoch seit mehr als 200 Jahren bekannt, und seit den 1920er Jahren wird die Elektrolyse im industriellen Maßstab unter Verwendung des alkalischen Verfahrens durchgeführt
Der Bedarf an Wasserstoff erlangte mit dem Weltraumrennen in den 1960er Jahren eine neue Bedeutung, und in diesem Bestreben wurden zwei der wichtigsten Technologien für grünen Wasserstoff weiterentwickelt. Aufgrund der Verwendung von ätzenden Chemikalien bei der alkalischen Elektrolyse wurde eine neue Methode zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff benötigt, die zur Entwicklung der Proton Exchange Membrane (PEM) -Elektrolyse führte. Um dem Bedarf an Elektrizität im Weltraum gerecht zu werden, wurden neue Konstruktionen für Brennstoffzellen entwickelt - Geräte, die Elektrizität ohne Verbrennung mit Sauerstoff und einem Brennstoff wie Wasserstoff erzeugen.
Über die Anwendungen für die Raumfahrt hinaus sind die Vorteile von Wasserstoff gegenüber bestehenden Energieträgern für Anwendungen auf der Erde seit Jahrzehnten bekannt. Eine Präsentation von Amory Lovins, Gründer des Rocky Mountain Institute, aus dem Jahr 2003 beschreibt Wasserstoff als sauberere, sicherere und billigere Kraftstoffquelle als Benzin und stellt fest, dass dies eine örtliche Energieerzeugung ermöglichen kann.
Trotz der Vorteile für eine Vielzahl von Anwendungen, die von Lovins und anderen identifiziert wurden, wird 15 Jahre später fast der gesamte Wasserstoff, der vom Menschen hergestellt wird, in industriellen Anwendungen wie der Herstellung von Ammoniak, der Erdölraffination und der chemischen Produktion verwendet. Derzeit findet nur ein kleiner Teil seinen Weg in die Direktreduktionsstahlerzeugung.
Aber mit den mehreren Gigawatt Wasserstoffelektrolyse-Anlagen, die in den nächsten Jahren in Betrieb gehen werden, wird sich all dies ändern. Und wie eine Analyse der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien (IRENA) zeigt, ist PEM die Technologie, die für die meisten neuen Projekte gewählt wurde, obwohl Alkalisysteme noch in Planung sind. Darüber hinaus wächst die durchschnittliche Größe neuer Projekte rapide. Während eine 6-Megawatt-Anlage in Mainz (Deutschland) derzeit der weltweit größte Elektrolyseur ist, hat IRENA die durchschnittliche Größe der Projekte, deren Inbetriebnahme für 2023 geplant ist, auf 140 Megawatt festgelegt.
Langstrecken-Wasserstoff
All diese Wasserstoffelektrolysekapazitäten werfen die Frage auf, für welche Endanwendungen sie bestimmt sind. Eine der untersuchten Anwendungen ist der Bodentransport, und Elektrofahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzellen (FCEVs) bieten bestimmte Vorteile, die sowohl auf die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger als auch auf die Brennstoffzellentechnologie zurückzuführen sind.
FCEVs sind effizienter als Fahrzeuge mit Benzin- oder Diesel-Verbrennungsmotor (ICE), und ihre einzige Emission ist Wasser. Wasserstoff ist auch weniger explosiv als Benzin, und dies macht es möglicherweise sicherer. Es weist jedoch unterschiedliche Eigenschaften auf, die berücksichtigt werden müssen, und IRENA weist auf mehrere Sicherheitsvorfälle an Wasserstofftankstellen hin.
Und wenn es um die Fahrzeuge der Zukunft geht, müssen sich FCEVs nicht nur mit ICE-Fahrzeugen messen, sondern auch mit Elektrofahrzeugen, die auf der Lithium-Ionen-Batterietechnologie (BEVs) basieren. Dies stellt eine größere Herausforderung dar, da einige der Vorteile von FCEVs auch für BEVs gelten, die in der Lage sind, einen viel größeren Teil der in Tanks oder Batterien gespeicherten Energie als FCEVs oder Verbrennungsmotoren umzuwandeln sowie sicher und zuverlässig zu sein emissionsfrei im Betrieb.
Obwohl das erste FCEV in den 1960er Jahren entwickelt wurde, sind die BEVs auf dem Automarkt weit vorne. Jeder große Autohersteller bietet oder plant ein BEV-Modell. Allein im Jahr 2018 wurden 2,5 Millionen Stück verkauft. Im Gegensatz dazu wurden FCEVs meist in Pilotprojekten eingesetzt. Nur eine Handvoll Autohersteller bietet FCEVs mit einer sehr geringen Anzahl von Modellen, die auf begrenzten Märkten erhältlich sind, und einem weltweiten Jahresumsatz in Tausenden, nicht in Millionen.
FCEVs haben jedoch einige Vorteile gegenüber BEVs, und diese sind besonders wichtig, wenn größere Entfernungen und größere Lasten betrachtet werden. Erstens sind Brennstoffzellen und Wasserstofftanks leichter als Lithium-Ionen-Batterien und haben viel höhere Energiedichten. Dies gibt einem FCEV einen Vorteil im schwächsten Punkt eines BEV: der Reichweite. „Mit der gegenwärtigen Batterietechnologie beschränkt sich das Gewicht der Batterie, die zum Bewegen eines so großen Lastwagens erforderlich ist, auf den städtischen Betrieb“, bemerkt EJ Klock-McCook, ein Mitglied des Mobilitätsprogramms von RMI. "Langstrecken kann es einfach nicht."
Im Gegensatz dazu können die viel leichteren FCEVs eine größere Reichweite bieten. Die Toyota / Kenworth-Lkw, die im Hafen von Los Angeles eingesetzt werden sollen, haben eine Reichweite von über 500 Meilen, und Nikola strebt die Entwicklung eines FCEV-Lkw mit einer Reichweite von 500 bis 750 Meilen an. Es gibt jedoch eine zunehmende Anzahl von Lastkraftwagen, die auf regionalen Strecken mit Längen und Dauern zwischen lokaler und Fernstrecke verkehren, und der North American Council for Freight Efficiency (NACFE) beschreibt BEVs als eine tragfähige Technologie für diesen Sektor.
Ein weiterer Vorteil von FCEVs für das LKW-Fahren ist die Tankzeit. Hier steht die für Wasserstofffahrzeuge verfügbare schnelle Tankzeit im Gegensatz zur relativ langsamen Ladezeit für BEVs. „Wenn Sie ein Logistikunternehmen sind, bei dem Zeit Geld ist, ist eine Aufladung von 30 bis 40 Minuten mit einem Hochgeschwindigkeitsladegerät nicht dasselbe wie eine Auffüllung von 7 Minuten“, bemerkt Klock-McCook.
Während derzeit viel Fracht auf Tagesstrecken verkehrt, die das Laden über Nacht ermöglichen, könnte dies in Zukunft ein größerer Faktor sein. NACFE merkt an, dass ein Trend zum „Slip Seating“ auftaucht, bei dem Lastwagen mehr als eine Schicht pro Tag mit unterschiedlichen Fahrern fahren. „Wir sehen in Zukunft eine höhere Auslastung des Truck-Assets, was die Kraftstoffzeit verkürzt und den Wasserstoff-Truck angemessener macht“, erklärt Mike Roeth, Geschäftsführer von NACFE und ein Grundsatz im Trucking-Programm des Rocky Mountain Institute.
Ein Konsens unter den für diesen Artikel befragten Experten ergab, dass FCEV im Fernverkehr und möglicherweise in anderen Segmenten, in denen Gewicht, Entfernung und Betankungszeiten die wichtigsten Faktoren sind, eine potenzielle Rolle spielen. Diese Experten signalisierten jedoch auch einstimmig, dass BEVs den Verkauf von Privatfahrzeugen zunehmend dominieren dürften.
Aber sowohl für BEVs als auch für FCEVs gibt es die gleiche Frage: Wo muss nachgefüllt / nachgeladen werden? Während Elektrizität in großem Umfang verfügbar ist und Elektrofahrzeug-Ladesysteme landesweit eingeführt wurden, befinden sich die meisten öffentlichen Wasserstofftankstellen in den USA in Kalifornien, Hawaii und im Nordosten, und diese sind viel begrenzter.
Wasserstoff für industrielle Prozesse
FCEVs sind jedoch bei weitem nicht die einzigen Anwendungen, bei denen Wasserstoff fossile Brennstoffe ersetzen könnte. Eine der wichtigsten Fragen der Energiewende ist der Umgang mit den schwer abbaubaren Sektoren, zu denen die industriellen Prozesse zur Herstellung von Stahl, Zement, Glas und Chemikalien gehören.
Alle diese Sektoren benötigen Hochtemperatur-Prozesswärme und alle beziehen diese derzeit aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Wasserstoff ist eine der wenigen Technologien, die diese Wärme emissionsfrei zur Verfügung stellen können und ist besonders für die Stahlerzeugung durch das direkte Reduktionsverfahren vielversprechend (weitere Informationen zu diesem Verfahren finden Sie in unserem Artikel „Dekarbonisierung von Zement und Stahl“ ).
Allein auf die Zement- und Stahlproduktion entfallen derzeit 14 Prozent der energiebedingten Emissionen. Auch wenn die Umstellung auf Wasserstoff für Prozesswärme nicht alle diese Sektoren vollständig dekarbonisieren wird (die inhärenten Prozessemissionen in unseren derzeitigen Zementherstellungsverfahren sind immer noch ein Problem), könnte Wasserstoff ein wesentlicher Bestandteil der Dekarbonisierung sein. Der Nutzen könnte enorm sein; Thomas Koch Blank, ein Mitglied des RMI-Industrieprogramms, schätzt, dass jedes Kilogramm Wasserstoff die doppelte Menge an CO 2 -Emissionen reduziert, wenn es für die Stahlerzeugung verwendet wird, im Vergleich zu Transportanwendungen.
Die Produktion von kohlenstoffarmem Stahl könnte auch ein enormer Treiber der Wasserstoffproduktion sein. Koch Blank schätzt, dass der Wasserstoffbedarf eines typischen Stahlwerks etwa 100.000 Wasserstoffbussen entsprechen würde.
Eine Lösung für Intermittency?
Aber das vielleicht größte Versprechen für Wasserstoff liegt im Elektrizitätssektor. Die häufigste Belastung für erneuerbare Energien ist, dass die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht. Und während diese Variabilität durch Stromimporte etwas gemindert werden kann, die sich mit dispositionsfähigen Quellen wie Reservoirhydro, nachfrageseitiger Flexibilität und Batteriespeicherung ausgleichen, gibt es Situationen, in denen dies ein heikles Problem darstellt.
Eine besondere Herausforderung stellen die Regionen in nördlichen Breiten mit kalten Wintern und geringem Zugang zu Wasserkraft dar. In einer Analyse von Wood Mackenzie zu Angebot und Nachfrage im oberen Mittleren Westen der USA während des „Polarwirbels“ im vergangenen Winter stellte das Beratungsunternehmen einen Bedarf an bis zu 40 Stunden Energiespeicherung in Szenarien mit 100 Prozent erneuerbarer Energie und mehreren Terawattstunden fest von Machtdefiziten in diesem Zeitraum.
Dies wäre unpraktisch für die Versorgung mit 4-Stunden-Lithium-Ionen-Batterien, die zunehmend im US-amerikanischen Stromnetz eingesetzt werden, und die ideale Lösung dafür ist eine Energiequelle, die sowohl flexibel ist als auch ausreichend Kraftstoff speichern oder schnell importieren kann Tage Dauerbetrieb.
Moderne Gasturbinen erfüllen diese technischen Kriterien, und einige Szenarien mit einem sehr hohen Anteil (80 Prozent oder mehr pro Jahr) an Wind und Sonne sehen auch eine untergeordnete Rolle für die Sicherung von Gas vor. Dieser Strom könnte jedoch auch aus wasserstoffbetriebenen Dampfturbinen oder Brennstoffzellen erzeugt werden.
Und Wasserstoff könnte theoretisch nicht nur bei Produktionsengpässen Strom liefern, sondern auch die überschüssige Erzeugung aus Wind und Sonne, die bei Szenarien mit sehr hohen Erneuerbaren Energien für einige Stunden unvermeidlich ist, zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden. Dies könnte wiederum die Einschränkung dieser Quellen verringern. Selbst wenn er zum Antrieb einer Turbine verbrannt oder in einer Brennstoffzelle verwendet wird, kann dieser Kreislauf, in dem Wasserstoff mit Strom und Wasser erzeugt und dann Strom erzeugt wird, als Energiespeicher dienen und täglich stündlich betrieben werden. wöchentlich, monatlich oder sogar saisonal.
Diese Fähigkeit, überschüssige Erzeugung kostengünstig aufzunehmen, ist einer der wesentlichen Vorteile der Wasserstofferzeugung, aber hier ist die Technologie von Bedeutung. PEM ist in der Lage, die Produktion schneller als bei der alkalischen Elektrolyse zu steigern und passt daher besser zur variablen Leistung von Wind und Sonne. Eine solche Anwendung wird von der Branchengruppe Hydrogen Council aktiv geprüft, die eine jährliche Wasserstoffproduktion mit 250–300 Terrawattstunden Wind und Solar vorsieht, die sonst bis 2030 eingeschränkt würde.
Das Kostenproblem
Wenn das alles zu gut klingt, um wahr zu sein, dann deshalb, weil wir noch nicht über einige der Herausforderungen für die Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft gesprochen haben, einschließlich der Kosten. Laut einer Analyse von Bloomberg New Energy Finance (BNEF) sind die Kosten für die Herstellung von grünem Wasserstoff derzeit nicht unerheblich und liegen zwischen 2,50 und 6,80 USD pro Kilogramm . In demselben Bericht wird jedoch davon ausgegangen, dass dieser Wert bis 2030 auf 1,40 USD pro Kilogramm sinken wird. Bezogen auf das äquivalente nutzbare Energiepotenzial entspricht dies etwa 61 USD pro Barrel Öl oder 11 USD pro Million BTU Erdgas.
Die stumpfen Zahlen von Dollar und Cent verdecken häufig aussagekräftigere Details. Wood Mackenzie bemerkt, dass ein Grund, warum Wasserstoff derzeit so teuer ist, darin besteht, dass aufgrund der geringen Größe des aktuellen Marktes alle proprietären Komponenten in PEM-Elektrolyseuren von Hand hergestellt werden. Sowohl BNEF als auch Wood Mackenzie erwarten jedoch, dass die Automatisierung mit der Skalierung einhergeht.
In seiner Studie stellt das BNEF auch fest, dass die Kosten für die Herstellung von Wasserstoffelektrolyse-Geräten in China niedrig waren, und kommt zu dem Schluss, dass China den westlichen Herstellern Wege zur Kostensenkung aufzeigen könnte. All dies weist auf das Potenzial eines positiven Kreislaufs sinkender Kosten, eines verstärkten Einsatzes und eines größeren Fertigungsumfangs hin - wobei Asien an der Spitze steht - und folgt dem Muster, das in der Solar-PV-Industrie zu beobachten ist.
Politik und Industrie
Eine weitere Parallele zu anderen sauberen Energietechnologien ist die Wechselwirkung zwischen Politik und Markt. Und als aufstrebende Technologie sollte es nicht überraschen, dass die Politik bei der Bereitstellung eine Schlüsselrolle spielt. Laut Gallagher von Wood Mackenzie ist das „günstige, fortschrittliche und unterstützende“ politische Umfeld in China, Deutschland, Japan und Südkorea der größte Motor des gegenwärtigen Booms bei der weltweiten Wasserstoffbereitstellung.
Dies beinhaltet Maßnahmen zur Bereitstellung neuer Tankstellen und zur Bereitstellung einer bestimmten Anzahl von FCEVs auf der Straße innerhalb eines festgelegten Zeitrahmens. China - in dem einer von sieben FCEVs auf der Straße ansässig ist - bietet derzeit großzügige Subventionen für Brennstoffzellenautos. Lastwagen und Busse.
Neben der Unterstützung durch die Regierungen spielt aber auch die Industrie eine Rolle. Eine Reihe der großen Unternehmen, die sich über mehrere Branchen erstrecken, beginnen, in Wasserstoff zu investieren und schließen sich zusammen, um dessen Verwendung zu fördern. Auf dem World Economic Forum 2017 schlossen sich 13 der weltweit größten Unternehmen, darunter bekannte Marken wie BMW, Honda, Hyundai, Kawasaki, Toyota und Shell, zum Hydrogen Council zusammen, einer Handelsgruppe zur Förderung der Wasserstoffwirtschaft .
Diese Gruppe hat sich seitdem auf 60 Mitglieder erweitert, und viele der größten Autohersteller, Öl- und Gasunternehmen und Industriekonglomerate sitzen in ihrem Lenkungsausschuss. Unter den Mitgliedern des Hydrogen Council engagiert sich Shell besonders für die Förderung von Wasserstoff. Neben dem weltweiten Einsatz von Dutzenden von Wasserstofftankstellen mit einer besonders hohen Konzentration in Deutschland hat der Öl- und Gaskonzern eine Reihe von zukunftsweisenden Berichten über das Potenzial von Wasserstoff erstellt.
Nachrüstungen und Herausforderungen
An der Oberfläche mögen sich viele fragen, warum Öl- und Gasunternehmen so an einem Energieträger interessiert sind, der mit Erdöl konkurriert. Ein Faktor könnte sein, dass es eine Rolle für die Art der Infrastruktur geben wird, die Öl- und Gasunternehmen in der Wasserstoffwirtschaft aufbauen und besitzen. Insbesondere wird es notwendig sein, Wasserstoff sowohl zu speichern als auch zu Endnutzungszwecken zu transportieren, einschließlich Kraftwerken, Brennstoffzellenanlagen und Tankstellen, und dies gilt umso mehr, je größer und zentraler die Wasserstoffelektrolyseanlagen werden.
Das vorhandene Öl- und Gasleitungsnetz kann genutzt werden, um diesen Wasserstoff zu transportieren. Dies ist jedoch nicht ohne technische Herausforderungen. Als kleinstes Molekül neigt Wasserstoff dazu, durch als undurchlässig geltende Materialien, einschließlich Stahl, auszutreten. Zusätzlich können chemische Reaktionen zwischen verschiedenen Metallen und Wasserstoff diese Materialien spröder machen.
Es gibt verschiedene mögliche Lösungen für diese Probleme. Eine Möglichkeit besteht darin, Rohrleitungen zu beschichten, um ein Austreten und Verspröden von Wasserstoff zu vermeiden, und der Hydrogen Council hat vorgeschlagen , Materialien wie Polyethylen oder faserverstärkte Polymere zu verwenden. Dies ist natürlich mit Nachrüstungskosten verbunden, die sich von Region zu Region unterscheiden werden. Thomas Koch Blank von RMI weist darauf hin, dass in den USA entweder Upgrades oder neue Pipelines erforderlich sind. In der Europäischen Union, in der die Qualität des verwendeten Stahls höher ist, sind die Übergangskosten jedoch niedriger.
Neue Pipelines sind auch nicht unerschwinglich teuer. Saudi Aramco plant derzeit 0,20 US-Dollar pro Kilogramm, um Wasserstoff aus dem Nahen Osten in neuen Pipelines nach Europa zu befördern. Koch Blank schätzt, dass dies nur ein Aufschlag von 10 Prozent auf die Produktionskosten ist. Es besteht auch die Möglichkeit, Träger, möglicherweise auch flüssige organische Wasserstoffträger, zu verwenden, um den Wasserstoff chemisch zu speichern, bis er an seinem Bestimmungsort ankommt.
Es gibt eine Übergangslösung, um mehr Wasserstoff in bestehende Systeme einzuführen, indem er mit Erdgas gemischt wird. Der Hydrogen Council schätzt, dass Wasserstoff ohne größere Anpassungen der Infrastruktur oder der Geräte 5 bis 20 Prozent der Erdgasversorgung ausmachen kann, und stellt fest, dass derzeit in Hawaii, Singapur und an anderen Standorten, an denen es an Gas mangelt, Wasserstoffmischungen verwendet werden.
Und obwohl die Brennstoffzellentechnologie noch relativ ausgereift ist, stellt sich die Frage nach der optimalen Auslegung von Turbinen und anderen Anlagenteilen, um Wasserstoff anstelle von Erdgas als Brennstoffquelle zu nutzen. Diese Arbeit ist seit einiger Zeit im Gange; Seit 1970 testet Mitsubishi Hitachi Power Systems die Leistung von Gasturbinen mit Brennstoffmischungen, die 30 bis 90 Prozent Wasserstoff enthalten. Laut Power Magazine bestand eine der größten Herausforderungen darin, die Menge der Emissionen verschiedener Stickoxide zu begrenzen, ohne den Wirkungsgrad zu beeinträchtigen, aber auch das Nachzünden und die Verbrennungsoszillation aufgrund höherer Flammengeschwindigkeiten zu berücksichtigen.
Die Straße entlang
Trotz ihrer Größe sind viele der derzeit laufenden Wasserstoffelektrolyseprojekte noch Pilotprojekte mit Endanwendungen in etablierten Industrien. Ben Gallagher, Fachexperte für die Energiewende bei Wood Mackenzie, gibt an, dass viele von der Nachfrage der Düngemittelindustrie getrieben werden, die versucht, im Vorgriff auf Dekarbonisierungsaufträge herauszufinden, wie grüner Wasserstoff verwendet und gespeichert werden kann.
Das Gleiche gilt nicht für die Tanknetze. In den nächsten zehn Jahren sind Tausende von Wasserstofftankstellen geplant, wobei China, Großbritannien, Deutschland, Kalifornien und Japan die wichtigsten Ziele sind.
Unabhängig davon, wer diese Infrastruktur aufbaut und warum, ist klar, dass grüner Wasserstoff in den nächsten fünf Jahren von einem Traum zu einem aufstrebenden Teil des neuen Energieökosystems werden wird. Es gibt ein enormes Potenzial für die Dekarbonisierung großer Teile der Wirtschaft, auch in einigen Sektoren, die sich traditionell als am schwierigsten zu bekämpfen erwiesen haben.
Es gibt immer noch große Fragen zur schnellen Skalierung. "Skalierung ist das Hauptanliegen der Branche", erklärt Gallagher. "Wie wir aus der Pipeline ersehen können, gibt es endlich genügend stabile Mengen, um hoffentlich rentabel zu werden und dann in die Massenfertigung zu investieren."
Und während FCEV eine ausgereifte Technologie ist, sind andere Verwendungen von Wasserstoff neu in dem Ausmaß, das derzeit erwogen wird. Das schwedische Stahlunternehmen Hybrit merkt an, dass noch niemand in dem von ihm angestrebten Maßstab direkt reduzierten Stahl auf Wasserstoffbasis hergestellt hat, und es gibt auch Fragen dazu, wie vorhandene Gasturbinenkonstruktionen für den Betrieb mit Wasserstoff angepasst werden können.
Die Investitionen in Wasserstoff sind jedoch enorm und es ist klar, dass einige der weltweit größten Unternehmen darauf setzen, dass Wasserstoff eine wichtige Rolle in zukünftigen Energiesystemen spielt. Selbst wenn es Schluckauf gibt und nicht jedes geplante Wasserstoffprojekt in der geplanten Zeitachse online geht, ist es unvermeidlich, dass dies viele tun werden. Wir betreten eine neue Welt der Energie und Wasserstoff wird unweigerlich ein Teil davon sein.
theenergytransition.org/article/...nomy-is-about-to-take-off/
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