Wasserstoff treibt Raketen an, aber was ist mit der Energie für das tägliche Leben?

Wasserstoff treibt Raketen an, aber was ist mit der Energie für das tägliche Leben? Die NASA hat alle Space-Shuttle-Missionen mit Wasserstoff als Treibstoff gestartet. NASA, CC BY

Haben Sie jemals einen gesehen? Raumfähre starten? Der Treibstoff, der verwendet wird, um diese enormen Strukturen von der Anziehungskraft der Erde wegzuschieben, ist Hydrierung.

Wasserstoff birgt auch Potenzial als Energiequelle für unsere täglichen Aktivitäten - Fahren, Heizen unserer Häuser und vielleicht mehr.

In diesem Monat die Bundeskoalitionsregierung öffentliche Konsultation eröffnet zu einer nationalen Wasserstoffstrategie. Arbeit hat auch zugesagt Finanzierung zurückstellen sauberen Wasserstoff zu entwickeln. Das COAG-Energieministertreffen im Dezember 2018 wies darauf hin starke Unterstützung für eine Wasserstoffwirtschaft.

Aber ist Australien bereit, diese wettbewerbsfähige, kohlenstoffarme Alternative für den Wohn-, Gewerbe-, Industrie- und Verkehrssektor zu erkunden?

Die Bewertung unserer Bereitschaft für eine Wasserstoffwirtschaft hat zwei wesentliche Aspekte: den technischen Fortschritt (können wir das tatsächlich tun?) Und die gesellschaftliche Akzeptanz (werden wir ihn nutzen?).

Ist die Technologie ausgereift genug?

Der Wasserstoffwirtschaftskreislauf besteht aus drei Schlüsselschritten:

  • Wasserstoffproduktion
  • Speicherung und Lieferung von Wasserstoff
  • Wasserstoffverbrauch - Umwandlung der chemischen Energie von Wasserstoff in andere Energieformen.

Wasserstoffproduktion

Damit Wasserstoff in Zukunft zu einem wichtigen Kraftstoff wird, ist die Wasserelektrolyse wahrscheinlich die beste Produktionsmethode. In diesem Prozess wird Strom verwendet Wassermoleküle spalten in Wasserstoff (H & subXNUMX;) und Sauerstoff (O & subXNUMX;).

Diese Technologie wird kommerziell machbar wenn Strom mit relativ geringen Kosten aus erneuerbaren Quellen wie z Solar und Wind. Die Kosten könnten in naher Zukunft weiter sinken, wenn die Produktionstechnologie effizienter wird.

Wie Wasserstoff entsteht und als Stromquelle genutzt wird.

Speicherung und Lieferung von Wasserstoff

Effektive Lagerung und Lieferung sind entscheidend für den sicheren und effizienten Umgang mit großen Mengen Wasserstoff.

Aufgrund seines geringen Gewichts wurde Wasserstoff herkömmlicherweise unter hohem Druck komprimiert oder verflüssigt und bei einer extrem niedrigen Temperatur von -253 ° C gespeichert. Für diese Maßnahmen ist eine zusätzliche Energieinvestition erforderlich, sodass der Wirkungsgrad um bis zu 40% sinkt. Die derzeitige Speicherung und Bereitstellung von Wasserstoff beruht jedoch immer noch auf diesen beiden Technologien - Komprimierung und Verflüssigung -, da sie durch eine gut etablierte Infrastruktur und Erfahrung nachgewiesen und unterstützt werden.

Eine weitere Option, die derzeit untersucht wird (die jedoch noch weiterentwickelt werden muss), besteht darin, Wasserstoff mit anderen Elementen zu kombinieren und bei Bedarf wieder freizusetzen.

Gegenwärtig verwenden die meisten Wasserstoff-Brennstoffzellenautos kohlefaserverstärkte Tanks, um hochkomprimiertes Wasserstoffgas zu speichern. Die Kosten für Panzer müssen gesenkt werden, um diese Option wirtschaftlicher zu gestalten (derzeit über ein paar tausend US-Dollar pro Einheit).

Mit Wasserstoff als Kraftstoff

Es gibt zwei Möglichkeiten, die chemische Energie in Wasserstoff in nutzbare Energie (elektrische Energie oder Wärmeenergie) umzuwandeln. Beide Ansätze produzieren Wasser als Nebenprodukt.

Ein primitiver und unkomplizierter Weg, Wasserstoff zu nutzen, besteht darin, ihn zu verbrennen, um Wärme zu erzeugen - genau wie Sie Erdgas zum Kochen und Heizen in Ihrem Zuhause verwenden.

A Prozess in Südaustralien geplant Ziel ist es, Wasserstoff mit erneuerbarem Strom zu erzeugen und dann in das lokale Gasverteilungsnetz einzuspeisen. Durch diese Art des „Mischens“ von Gasen können die Kosten für den Bau einer kostspieligen Lieferinfrastruktur vermieden werden, es entstehen jedoch Ausgaben im Zusammenhang mit Änderungen an vorhandenen Pipelines. Umfangreiche Studien und Tests dieser Aktivität sind erforderlich.

Bei der Verwendung in Wasserstoffbrennstoffzellen entsteht Energie, wenn Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert. Dies ist die Technologie, die von der NASA und anderen Betreibern in Weltraummissionen sowie von Autoherstellern in Wasserstoff-Brennstoffzellenautos eingesetzt wird. Es ist derzeit die fortschrittlichste Methode zur Verwendung von Wasserstoff.

Erhöhen Sie den Sound für diesen Start mit Wasserstoff.

Es funktioniert, aber werden wir es akzeptieren?

Sicherheitsaspekte

Als Kraftstoff hat Wasserstoff einige Eigenschaften, die seine Verwendung sicherer machen als die heute gebräuchlicheren Kraftstoffe wie Diesel und Benzin.

Wasserstoff ist ungiftig. Es ist auch viel leichter als Luft und ermöglicht so eine schnelle Ausbreitung im Falle eines Lecks. Dies steht im Gegensatz zur Entstehung brennbarer Gase bei Diesel- und Benzinlecks, die Explosionen verursachen können.

Wasserstoff brennt jedoch leicht an der Luft und entzündet sich leichter als Benzin oder Erdgas. Deshalb haben Wasserstoffautos so robuste Kohlefasertanks - um Leckagen zu vermeiden.

Wenn Wasserstoff in gewerblichen Umgebungen als Kraftstoff verwendet wird, wurden strenge Vorschriften und wirksame Maßnahmen festgelegt, um Lecks zu verhindern und zu erkennen und Wasserstoff abzulassen. Haushaltsanwendungen von Wasserstoffkraftstoff müssten ebenfalls dieses Problem angehen.

Auswirkung auf die Umwelt

Aus ökologischer Sicht umfasst der ideale Kreislauf in einer Wasserstoffwirtschaft:

  • Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse zur Wasserspaltung
  • Wasserstoffverbrauch durch Reaktion mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle, wobei Wasser als Nebenprodukt entsteht.

Wenn der Strom für die Elektrolyse aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, hat diese gesamte Wertschöpfungskette nur minimale Auswirkungen auf die Umwelt und ist nachhaltig.

Annäherung an eine Wasserstoffwirtschaft

Billiger Strom aus erneuerbaren Energiequellen ist der Schlüssel, um die großtechnische Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse in Australien zu verwirklichen. International ist es schon klar - zum Beispiel in Deutschland und Texas - dass erneuerbarer Wasserstoff in Nischenanwendungen kostengünstig ist, wenn auch noch nicht für die industrielle Versorgung.

Die Techniken zur Lagerung und Lieferung müssen in Bezug auf Kosten und Effizienz verbessert werden, und die Herstellung von Wasserstoffbrennstoffzellen erfordert Fortschritte.

Wasserstoff ist eine wünschenswerte Energiequelle, da er ohne Kapazitätsverlust in großen Mengen produziert und lange gespeichert werden kann. Weil es so leicht ist, ist es eine kostengünstige Möglichkeit, Energie zu transportieren durch erneuerbare Energien über große Entfernungen (auch über Ozeane hinweg) erzeugt.

Unterstützt von fortschrittlichen Technologien, mit starker Unterstützung der Regierungen und dem Engagement vieler multinationaler Energie- und Automobilunternehmen, verbindet Wasserstoffkraftstoff erneuerbare Energien auf saubere und nachhaltige Weise mit den Endverbrauchern.

Mal sehen, ob Wasserstoff abhebt.Das Gespräch

Über den Autor

Zhenguo Huang, Dozent, Technische Universität Sydney

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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