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"aufwendig und energieintensiv"

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  1. "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: ronlol 29.01.13 - 12:36

    > Derzeit ist es aber noch sehr aufwendig und energieintensiv, Wasserstoff
    > zu gewinnen. Allerdings wird auch daran intensiv geforscht.

    Naja aktuell müssen wir in Deutschland Windkraftanlagen vom Netz nehmen, da wir "zu viel" Wind haben und die Netze diese Überlast nicht aushalten. Wasserstoff wäre genau die Lösung für das Problem. Anstatt den Strom von Windkraftanlagen direkt ins Netz einzuspeisen, kann man diesen nämlich am Fusse der Windkraftanlage gleich in Form des Wasserstoffs speichern. Solche Konzepte hat VW/Audi ja schon vor Jahren vorgestellt.

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  2. Re: "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: /mecki78 29.01.13 - 19:34

    ronlol schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Naja aktuell müssen wir in Deutschland Windkraftanlagen vom Netz nehmen, da
    > wir "zu viel" Wind haben und die Netze diese Überlast nicht aushalten.
    > Wasserstoff wäre genau die Lösung für das Problem. Anstatt den Strom von
    > Windkraftanlagen direkt ins Netz einzuspeisen, kann man diesen nämlich am
    > Fusse der Windkraftanlage gleich in Form des Wasserstoffs speichern. Solche
    > Konzepte hat VW/Audi ja schon vor Jahren vorgestellt.

    Das ändert aber nicht das eigentliche Problem, dass wenn du Wasser per Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegst, und dann den Wasserstoff in einer Brennstoffzelle wieder zu Wasser werden lässt, du nur 40% der Energie heraus bekommst, die bei der Elektrolyse hinein gesteckt wurde. Ich meine über einen Verlust von 10-20% würde kein Mensch groß diskutieren, aber ein Verlust von 60% ist schon recht heftig, denkst du nicht?

    Und ein nicht unbeträchtlicher Teil geht eben schon bei der Elektrolyse verloren. Der Wirkungsgrad liegt nur bei 70%; das ist zwar nicht katastrophal aber auch nicht so toll. Es wurden aber bereits bis zu 80% geschafft und wahrscheinlich ließe sich durch weitere Forschung der Wirkungsgrad auf 90% steigern und dann wird die Sache erst wirklich interessant.

    Bleibt noch die Brennstoffzelle auf der anderen Seite, deren Wirkungsgrad auch nicht so gigantisch ist. Aber wie man sieht, wird ja aktiv an besseren Brennstoffzellen geforscht. Vielleicht kriegen wir die auch eines Tages auf 90%, so dass der Gesamtverlust nur noch 20% ist. Das ist auch nicht gigantisch, aber bereits vertretbar. Ich meine, viele billige PC Netzteile schaffen auch nicht mehr als 80% Wirkungsgrad (einige schaffen ja nicht einmal das).

    /Mecki

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  3. Re: "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: marmara 30.01.13 - 01:45

    Sicherlich ist ein hoher Wirkungsgrad etwas was man anstreben sollte, bei einer Unerschöpflichen primär Energie ist dieser jedoch zu vernachlässigen. Hier ist einzig der Kosten-Nutzenfaktor von Bedeutung. Rechnet es sich eine Wind/Wasserstoff Infrastuktur zu bauen mit der man einen Gewinn erzielen kann? Klar je besser der Wirkungsgrad desto ehr wir dies Möglich sein.

    marmara

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  4. Re: "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: Technikfreak 30.01.13 - 04:15

    Du bist dir aber schon bewusst, wie schlecht der Wirkungsgrad eines Benzinmotors ist?

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  5. Re: "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: /mecki78 30.01.13 - 10:55

    Technikfreak schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Du bist dir aber schon bewusst, wie schlecht der Wirkungsgrad eines
    > Benzinmotors ist?

    ca. 40 bis 45% bei aktuellen Autos. Die Zeiten wo der unter 30% lag sind schon lange vorbei, denn Sprit ist eben teuer heutzutage. Wobei so ganz stimmt das nicht. Die Abwärme des Motors wird ja z.B. auch dazu benutzt den Motor zu heizen (was wichtig ist, denn ein kalter Motor hat einen noch schlechteren Wirkungsgrad) und auch um den Innenraum zu heizen, z.B. im Winter (damit die Scheiben nicht beschlagen und es kuschelig warm ist). D.h. ein Teil der Abwärme wird ja durchaus sinnvoll genutzt. Würde ein Motor keine Abwärme produzieren, dann müsste man elektrische Heizelemente verbauen, die wiederum den Gesamtwirkungsgrade weiter drücken würden (ein Problem das Hybrid Autos haben, die verhindern müssen, dass der Motor zu stark abkühlt während das Auto rein elektrisch fährt).

    Und mit bis zu 45% (+ Nutzung der Abwärme) liegen Benzinmotoren aktuell sogar über den Wirkungsgrad einer Elektrolyse kombiniert mit einer Brennstoffzelle, die akut max. 40% erreicht unter Realbedingungen. Dieselmotoren schaffen sogar bis zu 50% + Nutzung der Abwärme.

    Und da Wasserstoff viel schwieriger zu handhaben ist als Erdöl, Benzin oder Diesel, ist der damit verbundene Aufwand deutlich höher. Das wiederum bedeutet, damit Wasserstoff günstiger als Benzin oder Diesel angeboten werden kann, muss der Wirkungsgrad deutlich besser werden. Ansonsten wäre Wasserstoff selbst dann teurer, wenn der Staat keinerlei Steuer darauf erheben würde; zumindest dann, wenn man es in so großen Mengen braucht, dass eine hohe Zahl von Leuten damit täglich fahren können. Noch wird Wasserstoff ja nur in ganz geringen Mengen gebraucht und daher meistens sowieso nicht per Elektrolyse hergestellt, denn noch ist es tatsächlich billiger, Wasserstoff aus Erdöl herzustellen.

    Und wer kauft sich schon ein Wasserstoffauto, wenn das Auto deutlich teurer als ein Benziner ist, sogar etwas mehr Verbrauch hat und der Wasserstoff an der Tankstelle aber auch mehr kostet? Mit anderen Worten, man zahlt für alles mehr und braucht auch noch mehr. Und wofür das ganze? Dafür, dass man nicht mal mit Sicherheit sagen kann, dass man der Umwelt was gutes tut, denn wenn man Wasserstoff aus Erdöl gewinnt, wird dabei genauso CO2 frei, wie wenn man Benzin verbrennt.

    Ich habe schon vor 10 Jahren gesagt, dass Wasserstoff das "Erdöl" der Zukunft werden wird, da man alles mit Wasserstoff betreiben kann. Man kann ja Wasserstoff nicht nur in Strom umwandeln, man kann ihn auch verbrennen. Das hat zwar auch keinen gigantischen Wirkungsgrade zur Folge, aber viel schlechter als irgend was anderes zu verbrennen ist er jetzt auch nicht. Eine Flugzeugturbine kann auch mit Wasserstoff betrieben werden, das wurde auch schon gemacht.

    Sobald wir Wasserstoff kostengünstig in RAUEN Mengen herstellen können sind die Tage des Erdöls gezählt. Eines der 3 großen Problemen hat man ja bereits gelöst, das hat nur keiner Mitbekommen. Es gab im Jahr 2000 noch 3 große Probleme: Die Herstellung (Elektrolyse bzw. Thermolyse), die Umwandlung (Verbrennung bzw. Brennstoffzelle) und die Speicherung (= Lagerung). Das letzte Problem hat man gelöst. Wasserstoff ist schwer zu "halten", da die Atome (bzw. Moleküle, reiner Wasserstoff bildet H2 Moleküle) so klein sind, dass sie praktisch fast jeden anderen Stoff durchdringen können. Man nennt das Diffundieren. D.h. du kannst ihn nicht einfach in einen Stahltank packen und lange lagern, er würde durch den Stahl hindurch langsam entweichen. Auch kannst du Rohre nicht einfach mit Gummidichtungen abdichten, auch da kommt Wasserstoff durch.

    Wie gesagt, im Jahr 2000 wurde das noch als ein großes Problem angesehen, heute nicht mehr. Man hat geforscht und Kunststoffe gefunden, die sehr stabil sind, durch die aber Wasserstoff kaum diffundieren kann. Ganz verhindern kann man es nicht, aber die Menge ist so gering, dass sie unerheblich ist. Ich mein, ein Auto, dass du voll betankst, könnte dennoch in 2 Jahren mit einem leeren Tank da stehen, ohne je gefahren zu sein, aber wer sich ein Auto kauft, der will in der Regel damit auch fahren und das wohl öfters als einmal alle 2 Jahre, denn sonst wäre ja selbst ein Mietwagen deutlich günstiger gewesen. Der Verlust pro Tag oder pro Woche ist zu gering um überhaupt bemerkt zu werden.

    Die anderen beiden kriegen wir auch noch gelöst, nur eben nicht über Nacht.

    /Mecki

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  6. Re: "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: /mecki78 30.01.13 - 11:12

    marmara schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Sicherlich ist ein hoher Wirkungsgrad etwas was man anstreben sollte, bei
    > einer Unerschöpflichen primär Energie ist dieser jedoch zu vernachlässigen.
    > Hier ist einzig der Kosten-Nutzenfaktor von Bedeutung. Rechnet es sich eine
    > Wind/Wasserstoff Infrastuktur zu bauen mit der man einen Gewinn erzielen
    > kann? Klar je besser der Wirkungsgrad desto ehr wir dies Möglich sein.

    Das Problem unserer derzeitigen Windkraft ist nicht, dass wir den Strom den die Räder produzieren nicht gebrauchen oder sinnvoll nutzen könnten, das Problem ist, dass die Netze nicht für eine dezentrale Energiegewinnung ausgelegt sind und wir den Strom nicht dort hin bekommen, wo wir ihn bräuchten. Statt also ein paar Windräder abzuschalten und irgendwo am anderen Ende von Deutschland ein Kraftwerk weiter hoch zu fahren, könnten wir genauso gut das Kraftwerk nicht hoch fahren und den Strom der Windräder quer durch die Republik leiten, wenn, ja wenn das Netz die dafür notwendigen Kapazitäten hätte. Hat es aber nicht!

    Die Idee, dass jedes Windrad, dass überschüssige Energie liefert, damit Wasserstoff produzieren soll klingt natürlich gut, aber wie soll das in der Praxis aussehen? Groß weiterleiten können wir die Energie nicht, siehe oben, das ist ja das Grundproblem an der Sache. Faktisch gibt es keine überschüssige Energie, denn selbst wenn alle Windräder unter Volllast arbeiten in ganz Deutschland, produzieren sie weniger Energie als wir Bundesweit brauchen. "Überschüssige Windenergie" bedeutet heute in Wahrheit "Energie, die wir lokal nicht brauchen können und dummerweise nicht über das Netz dahin leiten können, wo wir sie eigentlich bräuchten". Das ist ein gewaltiger Unterschied.

    Also wenn wir die Energie nicht weiterleiten können, dann muss sie "vor Ort" verbraucht werden. D.h. bei jeder Ansammlung von Windrädern (nicht alle stehen in großen Parks, oft stehen irgendwo vereinzelt 1-6 Räder in der Landschaft), müssten wir eine Elektrolyseanlage bauen, die immer dann die Energie des Rades verbraucht, wenn wir sie sonst nicht verbrauchen können. Ja, klingt toll. Nur kostet so eine Anlage eine ganze Menge Geld und wir bräuchten unzählige davon. Außerdem wären die Anlagen nicht groß, aber je größer eine solche Anlage ist, desto besser ist ihr Wirkungsgrad. D.h. wir investieren viel Geld in viele kleine Anlagen mit schlechtem Wirkungsgrad.

    Und woher bekommen die Anlagen neues Wasser? Regenwasser ist ungeeignet. Es würde die Anlage verdrecken, Rückstände würden zurückbleiben und die Elektroden unter Umständen sogar zerstören. Irgendwer muss diese Anlagen immer mit neuen, sauberen Wasser versorgen und auch den Wasserstoff abholen, denn wenn der Tank voll ist, dann kann die Anlage nicht mehr arbeiten. Diese abklappern der zig verteilten Anlagen kostet Unmengen und ist betriebswirtschaftlich komplett unsinnig.

    Dezentrale Strukturen sind ja was tolles, aber sie sind auch unglaublich teuer, zumindest dann, wenn man sie mit zentralen Strukturen vergleicht. Um mal in der IT Welt zu bleiben, was glaubst du ist günstiger: Jede Zweigstelle einer Firma hat einen eigenen Backup Server mit sehr großen Backup RAID im Keller oder es gibt nur zwei zentrale Backup Server (so richtig, richtig fette Kisten), mit einem gigantischen Backup RAID für alle Zweigstellen irgendwo im Internet und Backups werden über Internet gemacht? Natürlich ist die erste Lösung die schönere in vielerlei Hinsicht, aber die zweite ist einfach viel günstiger. Sie nutzt auch die Resourcen viel besser aus, da weniger Speicherplatz ungenutzt "herum liegt" und die Server auch wirklich mehr dauerhaft am arbeiten sind, statt 99% der Zeit im IDLE State vor sich hin zu schlummern. Und die Tatsache, dass die zwei Server und ihr RAID viel teurer sind als im ersten Fall gleicht sich dadurch aus, dass man sie ja nur einmal braucht und nicht einmal pro Zweigstelle.

    /Mecki

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  7. Re: "aufwendig und energieintensiv"

    Autor: Technikfreak 30.01.13 - 19:51

    /mecki78 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Technikfreak schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Du bist dir aber schon bewusst, wie schlecht der Wirkungsgrad eines
    > > Benzinmotors ist?
    >
    > ca. 40 bis 45% bei aktuellen Autos. Die Zeiten wo der unter 30% lag sind
    > schon lange vorbei, denn Sprit ist eben teuer heutzutage. Wobei so ganz
    Genaugenommen liegt der Wirkungsgrad immer noch zwischen
    25%-35%, wegen der vielen Zusatzaggregate, die ein modernes Auto benötigt.
    Mal abgesehen davon, dass der Gewinn vor allem sich in Leistung niederschlägt.
    Aber das ist für diesen Thread irrelevant, weil ja hier gemötzelt wird, dass die Wasserstrofferzeugung und die Brennstoffzelle, ca. 50-60% Wirkungsgrad veliert...
    > Motor zu heizen (was wichtig ist, denn ein kalter Motor hat einen noch
    > schlechteren Wirkungsgrad)
    Das ist sekundär, weil der Motor durch die Verbrennung zwangsläufig warm wird. Primär sind da eher die schlechten Emissionswerte eines kalten Motors.
    >und auch um den Innenraum zu heizen, z.B. im
    Das hebt sich dafür mit dem Zusatzverbrauch im Sommer mit der Klimaanlage ja wieder auf....
    > D.h. ein Teil der Abwärme wird ja durchaus sinnvoll genutzt. Würde ein
    > Motor keine Abwärme produzieren
    Stimmt, aber soviel Abwärme benötigst du zum Heizen auch wieder nicht. :-)
    > Und mit bis zu 45% (+ Nutzung der Abwärme) liegen Benzinmotoren aktuell
    Wie gesagt, 45% ist Wunschtraum und höchstens mit Recupperation (zB. Hybrid) möglich.
    > Und da Wasserstoff viel schwieriger zu handhaben ist als Erdöl, Benzin oder
    > Diesel, ist der damit verbundene Aufwand deutlich höher.
    Da bin ich nicht gleicher Meinung. Das ist wohl eine Sache der Logistik. Bei einer
    ökonomischen und ökologischen Vollkostenrechnung würde ich das bezweifeln.
    Du weisst sicher auch, wieviel % vom Rohöl bei der Benzinproduktion als Nebenprodukte anfallen oder sogar abgefackelt werden... Mal abgesehen sollte man auch die Transportverluste mit einberechnen.

    > bedeutet, damit Wasserstoff günstiger als Benzin oder Diesel angeboten
    > werden kann, muss der Wirkungsgrad deutlich besser werden.
    Nein, das Problem ist, dass unsere Industrie nicht für die massenhafte Wasserstoff-Produktion ausgelegt ist.
    > Wasserstoff selbst dann teurer, wenn der Staat keinerlei Steuer darauf
    > erheben würde; zumindest dann, wenn man es in so großen Mengen braucht,
    siehe oben

    > Und wer kauft sich schon ein Wasserstoffauto, wenn das Auto deutlich teurer
    > als ein Benziner ist,
    Das sehe ich gleich wie du.

    > der Tankstelle aber auch mehr kostet? Mit anderen Worten, man zahlt für
    > alles mehr und braucht auch noch mehr. Und wofür das ganze? Dafür, dass man
    > nicht mal mit Sicherheit sagen kann, dass man der Umwelt was gutes tut,
    > denn wenn man Wasserstoff aus Erdöl gewinnt, wird dabei genauso CO2 frei,
    > wie wenn man Benzin verbrennt.
    Das ist nicht das Diskussionsthema. Eher wäre die Frage, was fällt bei der Elektrolyse an. So wie ich das sehe gibt es nämlich dabei starke Säuren und Anoden/Kathodenabfall.
    > ja Wasserstoff nicht nur in Strom umwandeln, man kann ihn auch verbrennen.
    Stimmt, solche Fahrzeuge gibt es schon seit Jahren, aber das löst das CO2-Problem nicht.
    > Sobald wir Wasserstoff kostengünstig in RAUEN Mengen herstellen können sind
    > die Tage des Erdöls gezählt.
    sagte ich ja, siehe oben
    > bereits gelöst, das hat nur keiner Mitbekommen. Es gab im Jahr 2000 noch 3
    > große Probleme: Die Herstellung (Elektrolyse bzw. Thermolyse), die
    > Umwandlung (Verbrennung bzw. Brennstoffzelle) und die Speicherung (=
    > Lagerung). Das letzte Problem hat man gelöst. Wasserstoff ist schwer zu
    > "halten", da die Atome (bzw. Moleküle, reiner Wasserstoff bildet H2
    > Moleküle) so klein sind, dass sie praktisch fast jeden anderen Stoff
    > durchdringen können. Man nennt das Diffundieren. D.h. du kannst ihn nicht
    > einfach in einen Stahltank packen und lange lagern, er würde durch den
    > Stahl hindurch langsam entweichen. Auch kannst du Rohre nicht einfach mit
    > Gummidichtungen abdichten, auch da kommt Wasserstoff durch.
    Stimmt, aber gekühlt diffundiert er nicht mehr, damit wäre wenigstens die Lagerung in Tankstellen gelöst, was aber die Gesamtökobilanz wieder verschlechtert.

    > unerheblich ist. Ich mein, ein Auto, dass du voll betankst, könnte dennoch
    > in 2 Jahren mit einem leeren Tank da stehen, ohne je gefahren zu sein, aber
    Wer sein Auto 2 Jahre herumstehen lässt, hat viele andere Probleme...
    >
    > Die anderen beiden kriegen wir auch noch gelöst, nur eben nicht über Nacht.
    Da bin ich gleicher Meinung.

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