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H2 für Privatnutzer

Wasserstoff nur für die Industrie?

Der Einsatz von Wasserstoff ist sowohl im privaten Bereich als auch in der Industrie möglich. Doch wo ist der Einsatz sinnvoll? 

Mit einem Energiegehalt von circa 33 kWh/kg hat Wasserstoff ungefähr die 3-fache Energiemenge von vergleichbaren Energieträgern wie Diesel oder Benzin.  Diese Eigenschaft macht den Einsatz von Wasserstoff in Bereichen attraktiv, in denen mit einem geringen Gewicht eine hohe Energiemenge transportiert werden soll. 

Im Bereich der Mobilität steigt die Nachfrage nach emissionsarmen Alternativen zum Verbrennungsmotor. Im Fokus stehen dabei elektrische Antriebe, deren Energie entweder von einer Brennstoffzelle oder einer Batterie geliefert wird. Eine weitere Möglichkeit, die sich noch in der Erforschung befindet, ist die Nutzung von konventionellen Verbrennungsmotoren mit synthetischen Kraftstoffen, die mittels erneuerbarer Energien hergestellt werden. 

Um die Verfahren in Bezug auf ihre Effizienz zu vergleichen, können die Wirkungsgrade „Well to wheel“ betrachtet werden. Diese beschreiben den Anteil des ursprünglich eingesetzten Stroms, der final am Antrieb ankommt. Ein durchschnittliches batteriebetriebenes Elektroauto hat einen Wirkungsgrad von 69 %. Dieser setzt sich aus Übertragungsverlusten, Speicherverlusten in der Batterie sowie dem Motorwirkungsgrad zusammen. Bei Automobilen mit Brennstoffzellen-Antrieb kommen noch Verluste für Elektrolyse, Kompression und Transport, sowie die Brennstoffzelle hinzu. Nur 26 % der eingesetzten Energie kommt hierbei auf der Straße an. Noch geringer ist die Effizienz mit 13 % bei Synthetischen Kraftstoffen, bei denen neben der Herstellung vor allem die geringe Effizienz von Verbrennungsmotoren von Nachteil sind. 

Vergleichbar zu einem Auto mit Verbrennungsmotor haben Wasserstoffautos den großen Vorteil, dass der Tankvorgang nur wenige Minuten dauert. Mit einer Tankfüllung können große Entfernungen emissionsfrei zurückgelegt werden. 

Auch im Bereich der Wärmeversorgung kann Wasserstoff verwendet werden. Um bestehende Heizungen weiter zu verwenden kommt ein zweistufiger Power-to-Gas Prozess in Frage. Im ersten Schritt wird durch Elektrolyse Wasserstoff gewonnen, das in einem zweiten Schritt methanisiert wird. Das hierbei gewonnene Methan kann direkt in das Erdgasnetz eingespeist werden. Das Methan wird in einem Brennwertkessel verfeuert und erreicht einen Gesamtwirkungsgrad von Strom zu Wärme von 50 %. Weniger effizient ist die Möglichkeit einer Brennstoffzellenheizung, bei der Wasserstoff in Strom und Wärme umgewandelt wird. Lediglich 45 % der eingesetzten Energie kann noch genutzt werden. Die effizienteste Art der Gewinnung von Wärme ist der Einsatz einer elektrischen Wärmepumpe zur Nutzung von Erdwärme. Moderne Wärmepumpen können über ein Jahr betrachtet mehr als dreimal so viel Wärme generieren, wie Ihnen Energie zugeführt wird.  

Problematisch beim Einsatz von Wärmepumpen ist die geringe Vorlauftemperatur. Deshalb können alte Gebäude mit einer geringen Dämmung besser mittels Brennstoffzellenheizung oder Brennwertkessel emissionsfrei geheizt werden. Die Kraft-Wärme-Kopplung der Brennstoffzellenheizung ermöglicht dabei zusätzlich die Versorgung mit Strom. Mit zukünftigen Innovationen kann die Effizienz der Elektrolyse und Methanisierungsprozesse gesteigert werden. 

Während im Bereich der Wärmeversorgung von Gebäuden lediglich niedrige Temperaturen benötigt werden, benötigt die Industrie für Prozesse meist Temperaturen über 200 °C. Diese Temperaturen können nicht mehr mit Wärmepumpen bereitgestellt werden. In einigen Bereichen kann diese Wärme direkt durch Elektrizität gewonnen werden, in vielen Bereichen bleibt die Notwendigkeit für Verbrennungsprozesse jedoch bestehen. Diese Prozesse können klimaneutral gestaltet werden indem entweder Wasserstoff oder aus Wasserstoff hergestelltes Methan für die Verbrennung genutzt wird. Eine Umwandlung in Methan hat den Vorteil, dass bestehende Prozesse, die Erdgas als Medium nutzen, nicht angepasst werden müssen. 

Wie sehen Sie den Einsatz von Wasserstoff in den Bereichen Mobilität und Wärmeversorgung? Ist eine Nutzung hier sinnvoll? 

In welchen Sektoren wäre eine Nutzung von grünem Wasserstoff zur Vermeidung von Emissionen noch vorstellbar? 

 

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