Die Energy Expert Series von MCE befasst sich eingehender mit komplexeren Energiethemen. Erkunden Sie Themen wie dieses, Mikronetze und Nettoenergiemessung detaillierter durch unsere Energie-Experten-Reihe. Sie suchen weitere Grundlagen? Schauen Sie sich unsere Energie 101-Reihe.
Was ist Wasserstoffkraftstoff?
Wasserstoffkraftstoff ist ein sauberer Kraftstoff, der ohne Treibhausgasemissionen hergestellt und in einer Vielzahl von Energieanwendungen eingesetzt werden kann. Er wird häufig in Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen als Alternative zu Elektrofahrzeugen verwendet. Wie Benzin kann Wasserstoff in flüssiger Form gespeichert und mit den gleichen Verfahren wie an einer herkömmlichen Tankstelle in ein Fahrzeug gepumpt werden. Er kann auch verwendet werden in Heizung und Energiespeicherung. Wasserstoff als Kraftstoff kann erzeugt werden durch mehrere Prozesse, Dazu gehören thermische, elektrolytische, solarbetriebene und biologische Energien. Wenn Wasserstoff in einer Brennstoffzelle verbraucht wird, ist das einzige Nebenprodukt Wasser, wodurch eine völlig saubere Energiequelle entsteht.
Thermisches Verfahren
Der thermische Prozess erzeugt 951 TP3T des heute verwendeten Wasserstoffbrennstoffs. Kohlenwasserstoffbrennstoffe, darunter Erdgas, Diesel, Kohle, Biogas und erneuerbare flüssige Brennstoffe, werden mit Dampf reformiert, der reagiert und Wasserstoff erzeugt.
Bei der Elektrolyse wird Elektrizität verwendet, um Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Im Gegensatz zu thermischen Prozessen kann die Elektrolyse vollständig mit erneuerbarer Energie betrieben werden, wodurch ein kohlenstofffreier Brennstoff entsteht, der auch als grüner Wasserstoff bekannt ist.
Solarbetriebener Prozess
Solarbetriebener Wasserstoffbrennstoff kann auf drei Arten erzeugt werden: Photosynthesebakterien produzieren Wasserstoff, spezielle Halbleiter spalten Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff oder konzentrierte Solarenergie treibt Wasserspaltungsreaktionen an.
Biologische Prozesse
Biologische Prozesse nutzen Bakterien und Algen, um durch biologische Reaktionen Wasserstoff zu produzieren. Bestimmte Mikroben erzeugen Wasserstoff als Nebenprodukt ihres Stoffwechsels. Sie tun dies durch den Verbrauch von Biomasse oder Abwasser oder durch die Nutzung der Photosynthese.
Was ist grüner Wasserstoff?
Grüner Wasserstoff ist Wasserstoffbrennstoff, der durch erneuerbare Energietechnologien erzeugt wird. Durch Elektrolyse mit erneuerbarer Energie werden Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, wobei der Wasserstoff zur Verwendung als Brennstoff gewonnen und gespeichert wird. Durch die Verwendung erneuerbarer Technologien wie Solarenergie ist dieser Prozess völlig kohlenstofffrei. Grüner Wasserstoff ist eines der neuesten Mittel auf dem Weg in eine kohlenstofffreie Zukunft.
In Kalifornien ist grüner Wasserstoff aufgrund der großen Überproduktion von Solarenergie in der Mittagszeit attraktiv. Diese überschüssige Solarenergie kann für die Elektrolyse verwendet werden, um grünen Wasserstoff zu erzeugen und zu speichern. Weitere Informationen zum Solarüberangebot in Kalifornien finden Sie in unserem Energieexperte: Duck Curve Blogbeitrag. Die gute Nachricht ist, dass grüner Wasserstoff dabei hilft, die Duck Curve zu lösen. Diese neue Energiespeichertechnologie hat zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, die uns dabei helfen, unsere Ziele zur Reduzierung der Treibhausgase zu erreichen und gleichzeitig die Belastung des Stromnetzes zu verringern und die Netzzuverlässigkeit zu erhöhen.
Power-to-Power-Anwendungen
Eine Möglichkeit, grünen Wasserstoff zu nutzen, sind Power-to-Power-Anwendungen. Bei diesen Anwendungen wird Strom zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet und dieser wiederum wird zur Erzeugung von langandauerndem, bedarfsgerechtem Strom genutzt. Ein Beispiel für Power-to-Power-Wasserstoff ist die Nutzung von tagsüber erzeugtem überschüssigem Solarstrom zur Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse. Dieser Wasserstoff kann gespeichert und als Brennstoff zur Stromerzeugung über eine Gasturbine oder eine Brennstoffzelle während der Spitzenlastzeiten verwendet werden. In diesem Fall fungiert Wasserstoff als Energiespeicher und verlagert die Produktion von Zeiten, in denen er nicht benötigt wird, in Zeiten mit hoher Nachfrage. Power-to-Power-Anwendungen erhöhen die Netzzuverlässigkeit und verringern den Bedarf an Erdgas-Spitzenlastkraftwerken am Abend.
Power-to-Transportation-Anwendungen
Power-to-Transportation-Anwendungen ermöglichen die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Sonnenenergie, der dann als Kraftstoff in Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge. Diese Fahrzeuge lassen sich wie ein Benzinfahrzeug ¾ mit flüssigem Kraftstoff in nur wenigen Minuten aufladen. Der Wasserstoff wird durch eine Brennstoffzelle geleitet, die den Wasserstoff in Elektronen aufspaltet, die einen Motor antreiben. Die einzigen Emissionen aus diesem Prozess sind Wasser und Wärme.
Während der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffs aus Prozessen stammt, die fossile Brennstoffe erfordern, stellt grüner Wasserstoff eine emissionsfreie Alternative dar. Mit grünem Wasserstoff betriebene Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge würden ein vollständig emissionsfreies Fahrzeug schaffen, das mit Sonnenenergie betrieben wird.
(Grafik: FCHEA)
