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Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

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  1. Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Sharra 21.04.19 - 17:28

    Die Turbinen laufen elektrisch, die Energie kommt aus der Brennstoffzelle.
    Erzeugt wird der Wasserstoff direkt am Flughafen. Normalerweise haben die ja recht große Flächen, auf denen man Solaranlagen aufbauen könnte.

    Ich sehe da eigentlich nur 2 Problemchen. Traditionell mag man in der Luftfahrt keinen Wasserstoff (Hindenburg-Trauma), und die reflektierenden Flächen der Solaranlagen könnten den Piloten Probleme bereiten.

  2. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: redmord 21.04.19 - 22:29

    Wasserstoff bringt 120 MJ/kg. Eine Batterie/Akku kommt nicht über 5 MJ/kg. Kerosin liegt bei 35 MJ/kg.

    Akku fällt wohl noch sehr lange komplett raus, wenn nicht einer nen Wunderakku entwickelt. Ein E-Auto benötigt einen 700 kg schweren Akku, um die halbe Reichweite eines Diesel zu schaffen, der nen Tank mit 45 L Volumen hat.

  3. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Sharra 21.04.19 - 23:55

    Ja, eben genau deswegen sind Akkus in Flugzeugen irgendwie schwachsinnig. Mehr Gewicht für weniger Energie wäre nicht wirklich ein Fortschritt.
    Wasserstoff hat eben den großen Nachteil des miesen Wirkungsgrades. Erst die Verluste bei der Aufspaltung, dann wieder Verluste bei der Umsetzung in Strom. Dafür ist es (mehr oder weniger gut) lagerbar, und man kann es prima tanken. Und wenn es verbraucht wird, wiegt es nichts mehr, im Gegensatz zu einem Akku, der auch leer noch 100% seines Gewichtes hat.

  4. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Ach 22.04.19 - 00:30

    Wasserstoff kann man von allen Treibstoffen sogar am besten in einer Turbine Verbrennen. Nnatürlich verliert man dabei den guten Wirkungsgrad. Mit einer Brennstoffzelle hat man die selben Probleme wie mit einem Brennstoffzellenfahrzeug. Komplexer, schwerer Aufbau, geringe Leistungsdichte(nicht zu verwechseln mit Energiedichte!). Dazu schaue man sich mal die Wasserstoff-Versuchsflugzeuge an. Es sind umgebaute Segler mit einem voll gepackten Rumpf. Um die benötigten Leistungsspitzen zu erzeugen(Start, schneller Steigflug), braucht man wie beim Auto einen Pufferakku. So ein Brennstoffzellen Flugzeug ist zum heutigen Zeitpunkt nochmal ein gutes Stück schwerer als ein Elektroflieger.

    Beim Elektroflieger hingegen sollte man sich vom Akkugewicht nicht täuschen lassen. Nicht umsonst hatte Siemens in 2017 einen Elektrokunstflugzeug vorgestellt. Wenn man so will: der Teslaeffekt. Elektromotoren haben eine sehr viel höhere Leistungsdichte als Verbrenner, so ein Stromflugzeug geht mächtig zur Sache. Ja, die mitgeführte Energiemenge ist um einiges geringer als bei einer Verbrennungsmaschine, allerdings muss man natürlich auch beim Stromflugzeug den etwa drei- bis viermal höheren Wirkungsgrad mit in die Kalkulation einbeziehen anstatt den rein chemischen Energiegehalt von Kerosin als Grundlage zu nehmen.

    Und was soll man bitte sagen, wenn die mitgeführte Energiemenge dazu genügt, eine vorgegebene Personenzahl eine vorgegebene Strecke durch die Luft zu transportieren, ohne irgendwelche Abstriche in der Leistung oder Beschleunigung hinnehmen zu müssen dafür aber mindestens doppelt so effizient und ungleich wartungs- und damit kostenärmer und zu einem Bruchteil der Sprittkosten? Dann ist in meinen Augen doch alles klar!

  5. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Sergeij2000 22.04.19 - 09:11

    redmord schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wasserstoff bringt 120 MJ/kg. Eine Batterie/Akku kommt nicht über 5 MJ/kg.
    > Kerosin liegt bei 35 MJ/kg.

    Das Problem ist aber die geringe volumetrische Energiedichte von Wasserstoff. Selbst verflüssigter Wasserstoff benötigt immer noch das dreifache Volumen, verglichen mit der gleichen Energiemenge in Form von Kerosin...

    cu/

    Sergeij

  6. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: eidolon 22.04.19 - 09:27

    Aber es wäre immerhin sauberer. Uran braucht noch weniger Platz als Kerosin, aber das will trotzdem keiner als Antriebsquelle für ein Flugzeug haben. ;)

  7. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Eheran 22.04.19 - 09:54

    >im Gegensatz zu einem Akku, der auch leer noch 100% seines Gewichtes hat.
    *hust* E = m*c²
    Also nicht gaaaaanz 100% ;D

  8. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: marc_h 22.04.19 - 10:42

    Eheran schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > >im Gegensatz zu einem Akku, der auch leer noch 100% seines Gewichtes hat.
    > *hust* E = m*c²
    > Also nicht gaaaaanz 100% ;D

    Machen wir es kurz: Doch.
    Da in dem Akku nichts fusioniert oder gespalten wird.
    Beim Laden wird nur ein Potentialunterschied hergestellt in dem Elektronen von einem Pol zum anderen bewegt werden. Und die wandern dann beim entladen wieder zurück.

  9. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Eheran 22.04.19 - 10:50

    >Machen wir es kurz: Doch.
    Diese Gleichung gilt grundsätzlich, auch beim Brennen einer Kerze wird Masse in Energie umgewandelt. Nur halt sehr wenig. Also nein.

  10. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: mambokurt 22.04.19 - 11:20

    redmord schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wasserstoff bringt 120 MJ/kg. Eine Batterie/Akku kommt nicht über 5 MJ/kg.
    > Kerosin liegt bei 35 MJ/kg.
    >
    > Akku fällt wohl noch sehr lange komplett raus, wenn nicht einer nen
    > Wunderakku entwickelt.

    Viel schlimmer werden die Ladezeiten sein, so ein Flieger kann ja nicht mal eben 12 Stunden durchladen. Das ist bares Geld wenn der da an der Steckdose hängt statt zu fliegen.

  11. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: nehana 22.04.19 - 12:03

    mambokurt schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Viel schlimmer werden die Ladezeiten sein, so ein Flieger kann ja nicht mal
    > eben 12 Stunden durchladen. Das ist bares Geld wenn der da an der Steckdose
    > hängt statt zu fliegen.

    Der Akku wird geladen, nicht das Flugzeug. Leerer Akku raus, voller Akku rein. So dämlich ist doch kein Ingenieur, das nicht zu berücksichtigen.

  12. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Sharra 22.04.19 - 13:10

    Vor allem da Flugzeuge sowieso nicht vom Benutzer betankt und gewartet werden, sondern von entsprechendem Personal. Dem normalen Autofahrer kann man es kaum zumuten, 500Kg Akkus zu tauschen, und dann noch darauf achten dass die Kontakte passen. Auf einem Flughafen wäre weder das Gerät dafür, noch das Personal ein Problem.

  13. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Datalog 22.04.19 - 18:13

    Sharra schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Erzeugt wird der Wasserstoff direkt am Flughafen. Normalerweise haben die
    > ja recht große Flächen, auf denen man Solaranlagen aufbauen könnte.

    "Recht große Flächen" trifft es aber auch...Beispielrechnung:

    Der Frankfurter Flughafen verbrauchte im Jahr 5,5 Milliarden Liter Kerosin pro Jahr. Das sind gut 1,9 * 10^17 Joule bzw. 53,5 TWh. Um diese Energie mit PV-Modulen zu erzeugen, bräuchte man in Deutschland eine Fläche von ca. 600 km². Also eine Fläche in Form eines Quadrats mit 25 km Kantenlänge.

    Das ist sicher machbar. Aber zum Vergleich: 2017 haben alle deutschen PV-Anlagen insgesamt 38,4 TWh Strom erzeugt. Allein für den Frankfurter Flughafen müssten wir also die Deutschland installierten PV-Anlagen mehr als verdoppeln. Und das auch nur unter der Annahme, dass Kerosin 1:1 durch Strom ersetzt werden kann, was sicher nicht der Fall sein wird. Es würden also nochmal deutlich mehr PV-Anlagen nötig.

    Ich will damit nur die Dimension zeigen, der der Schwenk weg von fossilen Brennstoffen hin zu E-Technik uns kosten wird. Ich bin dafür, dass wir diese Kosten auf uns nehmen, denn letztlich werden wir alle davon profitieren.

    Quellen:
    - https://www.fraport.de/content/fraport/de/unternehmen/fraport/ueber-uns/zahlen--daten--fakten/technik/treibstoffversorgung.html/
    - https://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik_in_Deutschland#Fl%C3%A4chenabsch%C3%A4tzungen
    - https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/news/2018/stromerzeugung-in-deutschland-2017-solar-und-windenergie-uebertreffen-erstmals-kohle-und-kernenergie.html

  14. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: E-Mover 22.04.19 - 18:22

    redmord schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wasserstoff bringt 120 MJ/kg. Eine Batterie/Akku kommt nicht über 5 MJ/kg.
    > Kerosin liegt bei 35 MJ/kg.
    >
    > Akku fällt wohl noch sehr lange komplett raus, wenn nicht einer nen
    > Wunderakku entwickelt. Ein E-Auto benötigt einen 700 kg schweren Akku, um
    > die halbe Reichweite eines Diesel zu schaffen, der nen Tank mit 45 L
    > Volumen hat.

    Wahnsinn, was hier von Hobbywissenschaftlern so postuliert wird! Einfach mal kurz bei Wikipedia nachgelesen und dann irgendwelche Energieinhalte miteinander verglichen, toll! Äpfel und Birnen ergeben klein geschnitten Obstsalat.

    Deshalb hier mal kurz ein paar Fakten relativiert:
    Wasserstoff kann man natürlich mit Sauerstoff direkt reagieren lassen, wobei auch viel Energie erzeugt wird. Üblich in der Raketentechnik, wo mit riesigem technologischem und energetischem Aufwand H2 und O2 verflüssigt werden, um möglichst viel Nutzlast in den Orbit zu schießen. Das kann man natürlich auch im Flugzeug einsetzen, ist aber mutmaßlich wenig wirtschaftlich. Was hat das mit einer Brennstoffzelle zu tun? Gar nichts!

    Auf den Energiegehalt von Kerosin gehe ich hier nicht ein, den kann sich jeder am Vergleich des Akkus mit dem 45l Dieseltank selbst herleiten, denn Kerosin hat einen ähnlichen Energiegehalt wie Diesel: Ein 700kg schwerer Akku (also offensichtlich ungefähr 100KWh) bewegt ein großes E-Auto ungefähr 400 km weit. Ein effizientes E-Auto würde damit fast 600 km weit kommen. Der 45l Dieseltank, der ein ähnlich geartetes Auto doppelt so weit bringt, hat einen Energieinhalt von ungefähr 540 KWh. Nun kann sich jeder ausrechnen, welches die effizientere Technologie und langfristig die günstigere Variante ist!?

    Die Energiedichte von aktuell 250 Wh/kg eines Akkus reicht in der Tat noch nicht, um wirtschaftlich ein Flugzeug zu betreiben. Bei 500 Wh/kg ist der break even aber deutlich erreicht. Da Akkus momentan pro Jahr ungefähr 8% effizienter werden sollte das aber in 10 Jahren machbar sein. Wenn es also mit der Forschung so weiter geht (nein, da ist kein großer Durchbruch oder gar ein Wunderakku notwendig), dann sind 10 Jahre realistisch, denn bei 7% (Faustregel) verdoppelt sich die Kapazität in 10 Jahren. Und dann wird es einfach so sein, egal ob alle ewig Gestrigen das wollen oder nicht. Und wenn es nicht so weiter geht mit der Forschung, dann wird es eben nicht so sein. Wo ist eigentlich Euer Problem mit dem Fortschritt? Wollt Ihr ihn, oder wollt Ihr ihn nicht?

    Das hat übrigens alles rein gar nichts mit CO2 oder Umweltschutz zu tun, sondern lediglich mit (Energie-)Effizienz und den daraus resultierenden Kosten.

  15. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: WalterVonDerVogelweide 22.04.19 - 21:50

    Dabei ist aber nur der Energieinhalt des Kerosins genannt, aber nicht die Energie, die zur Herstellung des Kerosins vom Bohrloch über die Raffinerie bis zum Tank erforderlich ist, das wird immer geflissentlich ignoriert, müsste aber in die Effizienzberechnung auch mit aufgenommen werden.

  16. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Eheran 22.04.19 - 23:03

    >müsste aber in die Effizienzberechnung auch mit aufgenommen werden.
    Well-to-tank sind für Diesel/Benzin/Kerosin so um 85% Effizienz.
    Das ist die Größenordnung des Energieverlustes, den man im Stromnetz hat.

  17. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: E-Mover 23.04.19 - 09:13

    Eheran schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > >müsste aber in die Effizienzberechnung auch mit aufgenommen werden.
    > Well-to-tank sind für Diesel/Benzin/Kerosin so um 85% Effizienz.
    > Das ist die Größenordnung des Energieverlustes, den man im Stromnetz hat.

    ...die 85% sind aber ohne den Strombedarf in der Raffinerie, der mit ca. 1-1,5 KWh/Liter zusätzlich zu Buche schlägt, also nochmals fast 10% Verlust. Und mit dem Unterschied, dass tank-to-wheel dann bei den fossilen Brennstoffen leider deutlich unter 20% (im Durchschnitt) sinkt.

  18. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Hans4711 23.04.19 - 09:19

    Wo liegt das Problem eine Abwurfvorrichtung für den Akku einzubauen? Im Notfall einfach vor der Notlandung den Akku ausklinken, als äquivalent zum Kerosin ablassen bei Notfällen.

    Es würde auch Sinn den Akku abzuwerfen, da ein Akkubrand sehr schwer löschbar ist.

  19. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: Eheran 23.04.19 - 09:23

    >...die 85% sind aber ohne den Strombedarf in der Raffinerie, der mit ca. 1-1,5 KWh/Liter zusätzlich zu Buche schlägt, also nochmals fast 10% Verlust.
    Wenn du dafür eine Quelle hast: Gerne
    Ansonsten ist diese Energie natürlich schon mit drin, denn die kann man aus Abfallprodukten direkt in er Raffinerie erzeugen. Die wären ja schön doof, wenn sie Energie von außen einkaufen, obwohl sie selbst so viel absolut billigst rumfliegen haben.

  20. Re: Wäre hier Wasserstoff nicht eine Möglichkeit?

    Autor: E-Mover 23.04.19 - 09:30

    Eheran schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > >...die 85% sind aber ohne den Strombedarf in der Raffinerie, der mit ca.
    > 1-1,5 KWh/Liter zusätzlich zu Buche schlägt, also nochmals fast 10%
    > Verlust.
    > Wenn du dafür eine Quelle hast: Gerne
    > Ansonsten ist diese Energie natürlich schon mit drin, denn die kann man aus
    > Abfallprodukten direkt in er Raffinerie erzeugen. Die wären ja schön doof,
    > wenn sie Energie von außen einkaufen, obwohl sie selbst so viel absolut
    > billigst rumfliegen haben.

    Die Diskussion ist albern: Natürlich erzeugt eine Raffinerie ihren eigenen Strom, zum Teil (!) auch mit eigenen Abfallprodukten. Den könnte man aber auch anderweitig nutzen, oder? Das ist ähnlich wie die SynFuels-Diskussion, wo ja auch auf die CO2-Neutralität verwiesen wird, ohne den Strombedarf zur Synthese zu berücksichtigen. Und die gleichen Leute sagen dann im nächsten Satz, dass wir für Elektroautos ja viel zu wenig Strom haben :-)

    Ach so: Und wenn Du nach Quellen fragst, dann liefere doch zuerst selbst welche!

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