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Demnächst: Jedem seine eigene H2 Tankstelle

Eine Neuentwicklung der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL)  gibt der Technologie für Wasserstoffautos neue Impulse. Die Technologie ermöglicht kleine Wasserstoff-Tankstellen in Privathaushalten und damit ein flächendeckendes Kraftstoffnetz. "Die Vision ist, dass jeder, der eine solche Tankstelle zu Hause hat, seinen Wasserstoff anderen anbietet", sagten Prof. Andreas Züttel (ETH Lausanne) und Hans-Michael Kellner (CEO Messer Schweiz) anlässlich der Präsentation der Technik einer HyCo Tankstelle. 

 

H2 Moleküle (rot) werden im Metallhydriden gespeichert und bei Wärmezufuhr ausgetrieben
H2 Moleküle (rot) werden im Metallhydriden gespeichert und bei Wärmezufuhr ausgetrieben

Möglich wird dies durch einen neuartigen Wasserstoff-Kompressor, dessen Kern auf den thermodynamischen Eigenschaften von Metallhydriden ZrMn1,5 besteht. Der Kompressor besteht aus einem Wasserstoffspeicher (60 Nl H2) mit variablem Ausgangsdruck. Der Speicher wird bei Raumtemperatur mit einem Druck unter 5 bar Wasserstoff gefüllt (ohne Verdichtungsenergie) und liefert bei Bedarf (durch Wärmezufuhr) ultrareinen Wasserstoff in einem Druckbereich von 5 bar bis 200 bar (2900 psi).

Wenn Wasserstoffmoleküle mit dem Speichermaterial in Kontakt gebracht werden, werden die Moleküle in Wasserstoffatomen dissoziiert. Diese Atome werden dann an den Zwischengitterstellen der Metallverbindung absorbiert. Dieser Vorgang erfolgt bei Umgebungsdruck extrem sicher und ist zu 100% reversibel. Die in diesem Zustand erreichte Wasserstoffdichte ist extrem hoch, doppelt so hoch wie flüssiger Wasserstoff und viermal höher als Druckgas.

 

Lade-Entlade-Prozess

 

Speicher (B= Compound ZRMn1.5) ohne H2-Anreicherung.
Wasserstoff H2 wird dem Metall-Compound unter atmosphärischem Druck zugeführt; Wärme (a) wird abgeführt.
Speicher (A= Metall-Hydride) ist mit H2 angereichert; der Speicher ist geladen.
Für Entladung wird Wärme (b) zugeführt, je nach Druck bis 200 bar bedarf es für die Austreibung H2-Gas mehr Wärmeenergie.

 

Der Zyklus ist ohne Limit reversible.



Gemäss Bundesamt für Energie lässt sich in der Schweiz rund 70 Terrawattstunden pro Jahr an Fassaden und auf Dächern Solarstrom produzieren. Das ist mehr als der gesamte schweizerische Jahresverbrauch an elektrischer Energie im Jahre 2018! Das Problem von Solarstrom ist der antizyklische Lastgang von Produktion und Verbrauch. Batterien ist ein unangemessenes Langzeit-Speichersystem (Sommer auf Winter), zudem sind die Ressourcen limitiert.  Der Wasserstoffspeicher ist für stationäre und mobile Anwendungen die ideale Lösung. 

> Solarstrom-Generatoren finden

 

Es ist wichtig, dass jeder Bauherr sich seiner Verantwortung bezüglich Stromproduktion bewusst ist und versucht die BIPV-Massnahmen an der Gebäudehülle umzusetzen.


Auch gegenüber dem reinen Elektroauto hat das Wasserstoff-Fahrzeug Vorteile weil Wasserstoff eine höhere Energiedichte aufweist als Batterien. Es werden bei niedrigem Fahrzeuggewicht höhere Reichweiten erreicht. 

 

Dennoch steht seinem flächendeckenden Einsatz trotz neuer EPFL-Technologie eine hohe Hürde im Wege.  Damit es für Bauherren attraktiv wird Solarstrom zu produzieren (Lenkungssteuer des Bundes)  und private Wasserstofftankstellen bereitzustellen braucht es eine entsprechende Nachfrage von möglichst vielen Wasserstoffauto-Besitzern. Damit aber der Besitz eines solchen Autos interessant wird, braucht es wiederum genügend Tankstellen.

Gefragt ist nun die Bundespolitik und die kantonaleigenen Energieversorgungsunternehmen (EVU). Es müssen Voraussetzungen geschaffen werden, damit sich die umweltfreundliche Technologie durchsetzten kann. Die Botschaft an die Politik lautet: „Fördert PV-Anlagen und Wasserstofftankstellen in Privatbesitz.“

Dash - Dense and Safe Hydrogen Storage

Das skalierbare Modul (Prototyp) ist kompakt. Einfache Installation im Hause und sicher in der Anwendung. 

 

Aktuelle Spezifikationen

Speicherkapazität:  1 MWh (=25 kg H2)

Pn Electrolyser: 5 kW

Pn Brennstoffzellen: 100 kW

 

An der kommerziellen Umsetzung der Metallhydrid-Technologie arbeiten EPFL und das Spin-off GRZ Technologies mit der international tätigen Messer Group zusammen.

 

> mehr Details

„Die Vision ist, dass wer eine solche Tankstelle zu Hause hat, anderen seinen Wasserstoff anbietet“, erklärte Hans-Michael Kellner, CEO des Industriegas-Spezialisten Messer Schweiz. So könnte das noch ungelöste Problem des fehlenden  Wasserstoff-Tankstellennetzes gelöst werden, an dem das Wasserstoff-Auto am Markt seit Jahrzehnten gescheitert ist.

 

Dabei hat das Konzept viele Vorteile: So entsteht bei der Verbrennung von Wasserstoff kein CO2 sondern lediglich Wasser. Wird das Gas zudem aus Wasser und mit Strom aus erneuerbaren Energien (Elektrolyse) produziert, ist es CO2-frei. 

 

Presse Release Hyundai vom 30.10.2019


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Bildernachweis:

Stand der Dinge per Sommer 2018 für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in Deutschland. Aufzeichnung Vortrag von  Dr. Geert Tjarks (bundeseigenen NOW GmbH) an der Hochschule Karlsruhe