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Aus technischer Sicht

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  1. Aus technischer Sicht

    Autor: Ach 17.06.21 - 19:48

    Aus technischer Sicht müsste man Wärme via Kraft-Wärme-Kupplung erzeugen : Eine Brennstoffzelle erzeugt Strom mit dem eine Wärmepumpe Wärme von Außen in das Gebäude pumpt, wobei der Heizwärme zusätzlich die bei der Stromerzeugung abfallende Wärme zugeführt wird.

    Im Sommer könnte man das Verfahren umkehren, indem mit dem in Zukunft immer öfter überschüssigen Solar- und Windstrom und nachdem alle Batterien geladen sind, Wasserstoff generiert wird, von privat, von Gemeinschaften aus Straßenzug, Blöcken, Dörfern bis zu regionalen Anlagen(beid der Wasserstofferzeugung spielt die Skalierung keine Rolle), und dieser Wasserstoff dann ins Netz eingespeist und dort gespeichert wird. Für das bestehende Gasnetzt würde das bedeuten, es auf zunächst mal überall auf Wasserstoff umzurüsten, es bestimmt auch zu verkleinern aber eben nur bis zu einer gewissen Größe die nicht mehr unterschritten wird. Die Betreibergemeinden und -Städte würden dann mit dem An- und Verkauf von H2 ihre (zusätzlichen) Brötchen verdienen.

  2. Re: Aus technischer Sicht

    Autor: Ach 18.06.21 - 11:30

    Wäre noch hinzuzufügen, dass die Dienste alternativ natürlich auch ein Stirlingmotor verrichten kann, mit einem etwas schlechteren Wirkungsgrad als dem der Brennstoffzelle.

    Aus der Hüfte gerechnet erhält man den Wasserstoff inklusive Netzverlusten zu einem Wirkungsgrad von vielleicht 70%. Eine Brennstoffzelle für zuhause arbeitet mit höchstens 60%. Diese 60% werden bei einer erdgebundenen Wärmepumpe rund vervierfacht, die 40% Verlust verliert die Brennstoffzelle in Wärme, die zu 90% in die Raumwärme einfließt. Zusammen sind das 0,7 x (60% x 4 + 40% x 0,9) = 193.2% die aus dem zur Wasserstofferzeugung eingesetzten Energie in Raumwärme übersetzt werden.

    Nicht mal so schlecht im Vergleich zur direkt elektrisch betriebenen Wärmepumpe mit 100% x 4, also 400%, und natürlich viel besser als zum im Brennwertkessel verbrannten Wasserstoff mit 0,7 x 0,9 x 100% = 42%.

    Kurz : über KWK (Brennstoffzelle/Wärmepumpe) verliert man etwas mehr als die Hälfte der eingesetzten Energie im Vergleich zu einer direkt bestromten Wärmepumpe, während man mit der direkten H2 Verbrennung rund 9/10 ! der Energie im direkten Vergleich zu einer direkten Wärmepumpe verliert, und sry, Gasbetreiber, aber das darf keinesfalls so passieren!

    Hat man das Glück eine eigene H2 Herstellungsanlage + Speicher zu besitzen oder hat man Zugriff darauf(z.B. über eine Energiegemeinschaft), dann gilt zum Betrieb der eigenen Wärmepumpe die entsprechende Reihenfolge : 1. direkt auf die Wärmepumpe mit eigenem Solarstrom, 2. direkt mit eigenem Batteriestrom, 3. mit Strom aus selbsterzeugtem H2 via der eigenen Brennstoffzelle, 4. direkt mit Windstrom aus dem Netz oder mit via der BZ mit Wasserstoff aus dem Netz, je nach Preis. Ansonsten gilt die Reihenfolge : 1. direkt mit eigenem Solarstrom, 2. direkt mit eigenem Batteriestrom, 3. direkt mit Windstrom aus dem Netz oder mit in der eigenen BZ erzeugten Strom aus Wasserstoff aus dem Netz, je nach Preis.

  3. Re: Aus technischer Sicht

    Autor: hab (Golem.de) 18.06.21 - 12:46

    Die Vorstellung dass KWK besonders effizient ist ist denke ich etwas das vor 20 Jahren richtig war (im Vergleich mit "reiner" Wärme- oder Stromproduktion aus fossilen Energien), aber heute so nicht mehr stimmt.

    KWK funktioniert nur mit irgendeiner Form von Brennstoff, d.h. wenn man das erneuerbare machen möchte hat man erstmal die Umwandlungsverluste, beispielsweise durch die Wasserstoffproduktion. Mit einer Wärmepumpe kann das sowieso auf keinen Fall mithalten.

  4. Re: Aus technischer Sicht

    Autor: Ach 18.06.21 - 13:39

    hab (Golem.de) schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    > Die Vorstellung dass KWK besonders effizient ist ist denke ich etwas das vor 20 Jahren
    > richtig war (im Vergleich mit "reiner" Wärme- oder Stromproduktion aus fossilen
    > Energien), aber heute so nicht mehr stimmt.

    Ich verstehe nicht richtig was du meinst. Sprichst du von der KWK im Fernwärmekraft? Die meine ich nicht, ich rede natürlich von der KWK zuhause mit einer eigenen Brennstoffzellenanlage + Wärmepumpe, und die Effizienz stellt sich in etwa so dar, wie ich sie in der Ergänzung vorgerechnet habe.

    > KWK funktioniert nur mit irgendeiner Form von Brennstoff, d.h. wenn man das erneuerbare
    > machen möchte hat man erstmal die Umwandlungsverluste, beispielsweise durch die
    > Wasserstoffproduktion. Mit einer Wärmepumpe kann das sowieso auf keinen Fall mithalten.

    Das habe ich der Berechnung doch alles dargestellt : Umwandlung und Netzeffizienz von Strom zu Wasserstoff zu Kunden : ca. 0,7, Brennstoffzelleneffizienz : ca. 60%. Nimmt man diese Werte als Berechnungsgrundlage, ergibt sich aus denen, dass eine direkt betriebene Wärmepumpe min. doppelt so effizient arbeitet wie die mit H2 betriebene Brennstoffzelle, aber dass die KWK immer noch mehr als 4 x effizienter arbeitet als die direkte Verbrennung von Wasserstoff, so wie sich das die Erdgasindustrie vorstellt.

    Und ganz wichtig : der exklusive Wärmepumpenbetrieb mit EE Strom kann so effizient sein wie er will, es nutzt nur nichts, wenn zu bestimmten Zeiten der erneuerbare Strom nicht mehr genügt, all der Wärmepumpen zu versorgen. Dann müssen wir auf alternativen zurück greifen und dann kommt der Moment des Wasserstoffs, sonst wären ja auch all die ganzen Wasserstoffstrategien, die bis dato in jedes Energiewendeszenario integriert wurden, überflüssig! Bei jemandem oder bei einer Gruppe mit eigener H2 Produktion tritt der Zeitpunkt, ab dem man selbstversorgender Weise auf die eigenproduzierten H2 Reserven zurück greift natürlich noch etwas früher ein.

  5. Re: Aus technischer Sicht

    Autor: senf.dazu 20.06.21 - 10:55

    Wenn man aber wie die Bundesregierung plant das z.B. unsere regenerative Energiebilanz dann irgendwann mal 1000 TWh inländische PV und WK plus 1000TWh importierte Energie ist und deswegen im Land nicht mehr als die 1000 TWh ausbauen muß, dann wird letzteres aber vielleicht H2 oder X sein - eher als Import per Stromleitung ?

    Mit Ausnahme des Wärmebedarfes sind wohl alle Energiebedürfnisse schön gleichbleibend im Jahr. Mal abgesehen vom Tagesverlauf. Das man da einen hochgradig saisonalen Bedarf wie eben Wärme dann mit dem selbsterzeugten Strom im Winter sich direkt aus dem Windrad versorgt unterstellt ist wohl an Blauäugigkeit nicht zu überbieten ?

    Und zu jeder Wärmepumpe gehört ein Heizgerät (E oder H) in dem man sich mit besonders kalten Tagen oder Wochen behilft. Da explodiert dann aber der Strombedarf - die Arbeitszahl von diesen E-Zusatzheizungen ist halt nur 1 und nicht 3 oder so was. Gerade wenn man das elektrisch macht - muß man auch Reservekraftwerke (Gas) dafür vorsehen. Und H2 dafür, aber auch für die Flaute. Zu dunkel für PV ist's ja im Winter eh die ganze Zeit.

  6. Re: Aus technischer Sicht

    Autor: Antischwurbler 20.06.21 - 11:06

    hab (Golem.de) schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Die Vorstellung dass KWK besonders effizient ist ist denke ich etwas das
    > vor 20 Jahren richtig war (im Vergleich mit "reiner" Wärme- oder
    > Stromproduktion aus fossilen Energien), aber heute so nicht mehr stimmt.
    >
    > KWK funktioniert nur mit irgendeiner Form von Brennstoff, d.h. wenn man das
    > erneuerbare machen möchte hat man erstmal die Umwandlungsverluste,
    > beispielsweise durch die Wasserstoffproduktion. Mit einer Wärmepumpe kann
    > das sowieso auf keinen Fall mithalten.

    Könnte falscher nicht sein. Irgendwo muss der Strom ja herkommen und zwar möglichst beständig bzw. bedarfsgerecht. Schauen Sie sich HPS Picea (Saisonspeicher für Eigenheime) an, durch KWK Gesamtnutzungsgrad nahe an einem Batteriespeicher, allerdings bei bis zu 1.500 kWh Speicherkapazität zu viel geringeren Kosten. Damit kann dann natürlich auch im Winter eine Wärmepumpe betrieben werden (das ist KEIN entweder-oder), mit überschüssigem PV-Strom aus dem Sommer. Als Energielieferant dient die eigene Dachfläche. Aber wer noch mehr als der vorhandenen Fläche herausholen möchte, der kann ja (anteilig) auf sog. PVT-Module von z.B. 2power setzen und hat noch Solarwärme obendrauf.

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