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Wasserstoff das Allheilmittel?

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  1. Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: d1m1 07.09.20 - 08:55

    Fast jede neue günstigere grünere Methode scheint mittlerweile mit Wasserstoff zu funktionieren.
    Wo kommt das denn her, wenn der Verbrauch steigt? Oder kann man das aus Wasser mit Strom extrahieren und nachher wird das wieder gebunden?

    Ich verstehe das nicht so ganz.

  2. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: MarcusK 07.09.20 - 08:58

    d1m1 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Oder kann man das aus
    > Wasser mit Strom extrahieren und nachher wird das wieder gebunden?
    >
    > Ich verstehe das nicht so ganz.

    Aus welchen Wald bist du denn gekommen, oder ist das ein Schwerz?

    Zumindest haben wir Elektrolyse schon vor 30 Jahren in der Schule gelernt.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserelektrolyse

  3. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: d1m1 07.09.20 - 09:05

    Ah danke...
    Ja anscheinend habe ich wirklich unter einem Stein gelebt. Kann mich nicht erinnern, das mal in der Schule besprochen zu haben.

  4. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: mxcd 07.09.20 - 09:05

    In diesem Fall geht es darum, dass man zur Gewinnung von Eisen aus Eisenerz eine Substanz braucht, die ein höheres Sauerstoffbindungspotential hat als das Eisen.

    Verkürzt gesagt sieht die Sache so aus: Eisenoxid (Rost) wird so stark erhitzt, dass der Sauerstoff bereit ist, sich vom Eisen zu trennen.
    Jetzt wird eine Substanz hinzugefügt, die extremen Sauerstoffbedarf hat. Bisher war das Kohlenmonoxid CO, das mit dem Sauerstoff zu Kohlendioxid CO2 wurde.
    Jetzt nimmt man stattdessen Wasserstoff, der mit dem Sauerstoff zu Wasser wird.
    insofern ist der Einsatz von Wasserstoff hier sehr sinnvoll.

    Die Bereitstellung der notwendigen Temperaturen und die Notwendigkeit des Zusatzes von Kohlenstoff , um aus dem Eisen Stahl zu machen, habe ich jetzt mal ignoriert, das steht aber im Artikel.

  5. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Tuxraxer007 07.09.20 - 09:30

    MarcusK schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Zumindest haben wir Elektrolyse schon vor 30 Jahren in der Schule gelernt.
    > de.wikipedia.org
    Vor 40 Jahren auch schon, waren immer die heissgeliebten Experimente unseres Chemielehrer, wo öfters mal was schief ging.
    Undenkbar in der heutigen Zeit, was würden die ganzen Helikoptereltern machen, die Kinder müssten im Schutzanzug in die Schule.....

    Allerdings ist die Wasserelektrolyse zur Herstellerung von Wasserstoff längst durch günstiger Methoden abgelöst worden - fast 50% des Wasserstoffs werden heute durch Reformierung von Erdgas. Da kann man sich dann überlegen, ob das noch so eine tolle, saubere Energiequelle ist.
    Wasserelektrolyse ist zu teuer für die Herstellung großer Wasserstoffmengen

  6. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 07.09.20 - 09:31

    d1m1 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Fast jede neue günstigere grünere Methode scheint mittlerweile mit
    > Wasserstoff zu funktionieren.
    > Wo kommt das denn her, wenn der Verbrauch steigt? Oder kann man das aus
    > Wasser mit Strom extrahieren und nachher wird das wieder gebunden?
    >
    > Ich verstehe das nicht so ganz.

    In diesem speziellen Fall ist der Wasserstoff einfach nur das Vehikel, um den Sauerstoff in dem Eisenoxid zu binden und dafür ist er sehr gut geeignet. Als Brennstoff oder Energiespeicher eher nicht.

    Dabei ist es sogar hilfreich, dass die chemische Reaktion endotherm ist - also mehr Wärme benötigt damit die Reaktion stattfindet und keine freisetzt. Dadurch landet in diesem Fall theoretisch die gesamte chemische Energie des Wasserstoffs dort wo sie gebraucht wird und da Verluste bei der Elektrolyse sowieso als Wärme anfallen, sind noch nicht mal die unbedingt verloren. (Auch wenn das eine feste Integration von langhaltenden Festoxid-Elektrolysezellen benötigen würde.)

    Praktisch gibt es natürlich Wärmeverluste und Verunreinigungen mit anderen Stoffen, die auch chemisch reagieren, womit deren Energie verloren geht etc. Aber der Hauptverlust ist bei der Elektrolyse, die sich immerhin noch verbessern lässt.

    Elektrolyse von Eisenerz ohne den Umweg über den Wasserstoff ist schwierig, wenn sich die Verunreinigungen in dem Elektrolysebad anreichern (egal ob starke Lauge oder geschmolzenes Eisenerz) und dabei immer mehr Seitenreaktionen auftreten und immer mehr Widerstand überwinden müssen und dadurch immer mehr Spannung brauchen, was mehr Energie braucht. Und das alles auch nur, solange die Elektroden unter den Bedingungen nicht kaputt gehen. Im Vergleich zur Eisengewinnung ist die Wasserstoffgewinnung durch Elektrolyse von Wasser sehr mild.

    Wasserstoff als Stromspeicher ist keine sehr umweltfreundliche Lösung, da die Wärmeverluste nicht genutzt werden können (womit ~30% der Energie verloren gehen, wenn Festoxidelektrolyse einmal praktisch dauerhaft einsetzbar ist, dann vielleicht nur noch 10%), und die Rückumwandlung in Strom sehr ineffizient ist, insbesondere wenn sie mit möglichst kleinen und leichten Brennstoffzellen in Autos passieren muss (~50% Effizienz, im langfrisigen Durchschnitt eher weniger). Außerdem braucht die Speicherung und der Transport eine reichlich teure Infrastruktur und nochmal einen großen Teil der Energie (~10-25% je nach Technik).

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Countdown Podcast zur Raumfahrt @countdown_pod oder https://countdown.podigee.io/

  7. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Mel 07.09.20 - 09:34

    d1m1 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Fast jede neue günstigere grünere Methode scheint mittlerweile mit
    > Wasserstoff zu funktionieren.
    > Wo kommt das denn her, wenn der Verbrauch steigt? Oder kann man das aus
    > Wasser mit Strom extrahieren und nachher wird das wieder gebunden?
    >
    > Ich verstehe das nicht so ganz.

    Rein Prinzipiell wäre es halt so das man, wenn man den H aus Elektrolyse bezieht, hier möglich nur mit Strom als Energiequelle auszukommen. Damit sind solche Methoden interessant für eine Zukunft in der wir völlig mit Alternativen Energien auskommen.

    Solange der Strom aber zum Teil aus Kohle produziert wird ist das reine Forschung.

  8. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: MarcusK 07.09.20 - 09:58

    Frank Wunderlich-Pfeiffer schrieb:
    > Wasserstoff als Stromspeicher ist keine sehr umweltfreundliche Lösung, da
    > die Wärmeverluste nicht genutzt werden können (womit ~30% der Energie
    > verloren gehen
    Warum sollte man Wärme nicht anderweitig nutzen können? z.b. Fernwärme, Schwimmbäder usw.

    > Außerdem braucht die Speicherung
    > und der Transport eine reichlich teure Infrastruktur und nochmal einen
    > großen Teil der Energie (~10-25% je nach Technik).
    Strom hat auch seine Verluste - keine Trafo arbeite mit 100% Wirkungsgrad und jeder Leitung hat Verluste.
    -- wiki
    > In Deutschland gehen durch Netzverluste rund 5,7 % der bereitgestellten Elektroenergie im
    > Stromnetz verloren.

  9. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 07.09.20 - 10:11

    MarcusK schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Frank Wunderlich-Pfeiffer schrieb:
    > > Wasserstoff als Stromspeicher ist keine sehr umweltfreundliche Lösung,
    > da
    > > die Wärmeverluste nicht genutzt werden können (womit ~30% der Energie
    > > verloren gehen
    > Warum sollte man Wärme nicht anderweitig nutzen können? z.b. Fernwärme,
    > Schwimmbäder usw.

    Gemeint war nicht-zur-Stromherstellung-genutzt werden. Aber ja, Fernwärme wäre möglich (mit 80 Grad etwas grenzwertig, aber ok), aber mit den üblichen Einschränkungen, dass der Wärmebedarf stark schwankt und sich die Herstellung daran nicht anpassen kann. Womit nur ein Bruchteil der Abwärme auch wirklich genutzt werden kann.
    >
    > > Außerdem braucht die Speicherung
    > > und der Transport eine reichlich teure Infrastruktur und nochmal einen
    > > großen Teil der Energie (~10-25% je nach Technik).
    > Strom hat auch seine Verluste - keine Trafo arbeite mit 100% Wirkungsgrad
    > und jeder Leitung hat Verluste.
    > -- wiki
    > > In Deutschland gehen durch Netzverluste rund 5,7 % der bereitgestellten
    > Elektroenergie im
    > > Stromnetz verloren.

    Ja, aber das ist wortwörtlich nicht der Rede wert, wenn im Vergleich 60% bis 70% Verlust bei der Stromspeicherung mit Wasserstoff anfallen. Denn die Netzverluste gibt es bei der Elektrolyse genauso, wenn der Strom durch das Netz zum Elektrolysator geleitet wird. Nur, dass das insgesamt ungefähr das dreifache der letztlich abgenommenen Strommenge sein muss, womit sich die Netzverluste ebenso verdreifachen.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Countdown Podcast zur Raumfahrt @countdown_pod oder https://countdown.podigee.io/

  10. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: pp 07.09.20 - 17:34

    Frank Wunderlich-Pfeiffer schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wasserstoff als Stromspeicher ist keine sehr umweltfreundliche Lösung, da
    > die Wärmeverluste nicht genutzt werden können (womit ~30% der Energie
    > verloren gehen, wenn Festoxidelektrolyse einmal praktisch dauerhaft
    > einsetzbar ist, dann vielleicht nur noch 10%), und die Rückumwandlung in
    > Strom sehr ineffizient ist

    Dem würde ich so nicht zustimmen wollen. Was ich Dir jetzt vorstelle ist zwar zugegebenerer Maße flammneu, aber schon im Einsatz, jedoch kaum jemanden bekannt.

    Wasserstoff als Stromspeicher ist sehr umweltfreundlich und ermöglicht eine autarke Verwordung von Strom und Wärme ganzjahring. Der systemische Wirkungsgrad liegt hierbei > 90%

    youtube.com video 4ZgiXdgoliE

  11. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 07.09.20 - 18:13

    "Der Preis von Picea liegt je nach individueller Auslegung in der Regel zwischen 60.000 und 90.000 Euro – in diesem Preis sind enthalten: Ein Elektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenstrom, eine Brennstoffzelle zur Versorgung mit Strom in der Winterzeit, 25 kWh nutzbare Batteriekapazität zur Kurzzeit-Speicherung, mindestens 300 kWh Langzeitspeicher"

    Extrem hohe Preise für extrem schlechte Leistung. 300kWh Akkuzellen gibt es für 30.000 Euro mit 90% elektrischen Wirkungsgrad und weit über 100% "systemischer Wirkungsgrad", wenn mit dem Strom eine Wärmepumpe angetrieben wird.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Countdown Podcast zur Raumfahrt @countdown_pod oder https://countdown.podigee.io/

  12. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: thinksimple 07.09.20 - 18:20

    Es gibt Menschen deren Wissen nicht allumfänglich ist. Und die Fragen nach. Und das ist völlig legitim ohne das man denjenigen gleich als Waldler titulieren muss.
    Ich geb dir Brief oder Siegel das die über 50% der Menschen in DE nicht wissen wie Wasserstoff generiert wird. Kommen die alle aus dem Wald?
    Der Kollege Professor im Büro gegenüber weiß dies auch nicht. Dafür weiß er wo deine Sippschaft herkommt.


    Btw:
    Gibt ja auch noch die Refraktion aus Erdgas.

    Alleinfahrende Autos hin oder her,
    aber Backpapierzuschnitte sind schon eine geile Erfindung.

  13. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Eheran 07.09.20 - 22:55

    >dass man zur Gewinnung von Eisen aus Eisenerz eine Substanz braucht, die ein höheres Sauerstoffbindungspotential hat als das Eisen.
    Das ist übrigens falsch. Alleine, dass man da mit einem Gas durchgeht und dieses sich damit ständig erneuert ermöglich diese Reaktion, zusammen mit dem vorhergehenden Hochheizen des frisches Gases, welches aufgrund der endothermen Reaktion abkühlt.

    Ganz im Gegenteil reagiert Eisen mit Wasser normal zu Wasserstoff und Eisenoxid, also die umgekehrte Reaktion. Aus dem Grund gab es auch schon einige schlimme Explosionen im Zusammenhang mit (flüssigem) Stahl, wenn irgendwo zu viel Wasser war oder rein kam.

  14. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: Eheran 07.09.20 - 23:10

    Vorteil von H2 bzw. daraus hergestellten Flüssigkeiten (Methanol, Benzin) ist allerdings die viel bessere Skalierbarkeit. Meine Masterarbeit drehte sich "zufällig" um dieses Thema. Im Auto oder für ein Einfamilienhaus ergibt es aber meines Erachtens nach keinen Sinn. Für die Industrie hingegen ist es super geeignet die Erdölbasis zu verringern.

  15. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: d1m1 08.09.20 - 12:40

    Vielen Dank für die Erklärung! Ich muss zugeben, dass ich den Artikel nur überflogen habe, weil mir zu viele Grundlagen zu Wasserstoff fehlen.

  16. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: d1m1 08.09.20 - 12:45

    Vielen Dank! :-)

  17. Re: Wasserstoff das Allheilmittel?

    Autor: pp 11.09.20 - 01:14

    Frank Wunderlich-Pfeiffer schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > "Der Preis von Picea liegt je nach individueller Auslegung in der Regel
    > zwischen 60.000 und 90.000 Euro – in diesem Preis sind enthalten: Ein
    > Elektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenstrom, eine
    > Brennstoffzelle zur Versorgung mit Strom in der Winterzeit, 25 kWh nutzbare
    > Batteriekapazität zur Kurzzeit-Speicherung, mindestens 300 kWh
    > Langzeitspeicher"
    >
    > Extrem hohe Preise für extrem schlechte Leistung. 300kWh Akkuzellen gibt es
    > für 30.000 Euro mit 90% elektrischen Wirkungsgrad und weit über 100%
    > "systemischer Wirkungsgrad", wenn mit dem Strom eine Wärmepumpe angetrieben
    > wird.

    Ich will jetzt nicht auf den CO2 Impact von 300kwh Akkus rumreiten.

    Bei einer Picea Anlage ist ebenfalls PV, eine Therme und ein Lüftungssystem enthalten, damit die Wärmeenergie verwendet werden kann. Es handelt sich um ein Komplettsystem.

    Was kostet eine vergleichbare Lösung für eine ganzjährige autarke Stromversorgung mit Akkus ?

    Also Therme, Akkus, Steuerung, PV und Wärmepumpe. Vieleicht hast Du auch ein Beispiel Projekt mit Preisen für mich ?

    Auch bin ich der Meinung das man das so nicht vergleichen kann. Warum nehmen die denn wohl Wasserstoff anstelle von Akkus ?

    Akkus eignen sich wegen der Selbstentlagung schlecht dazu um Energie von dem Sommer in den Winter zu überführen. Auch ist das Picea System gut skalierbar. Für nur etwa 9000 Euro stellst Du da einen zusätzlichen Wasserstoff Speicher hin, der weitere 300 kw/h aufnehmen kann.

    Die Firma HPS gibt es noch nicht lange. Der hohe Preis kommt dadurch zustande, das es sich um eine Early Adaptor Technologie handelt. Die Komponenten werden in kleinen Stückzahlen gefertigt. Der Preis geht runter, wenn das ganze in eine Serienfertigung übergeht.

    Und bei einem erhöhten Wärmebedarf kannst Du natürlich auch eine Wärmepumpe an die Picea anschließen. Je nach individueller Austattund wird da auch implementiert.

    Wo wir doch hin wollen ist eine 100% grüne autarke Stromversorgung. Also Wärme und Strom ohne einem Gas- oder Stromanschluss von einem Energieversorger.

    Das ist mit der Picea Lösung von HPS schon jetzt möglich.

    Freuen wir uns doch, das es Lösungen gibt, wo uns Kohlestrom auch im Winter komplett am *rsch vorbeigehen kann :)

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