Grüner Wasserstoff gilt perspektivisch als ein Schlüssel für die Sektorenkopplung und damit dem Gelingen einer vollständigen Energiewende. Derzeit gibt es allerdings noch viel Potenzial, was Kosten und Wirkungsgrade der Power-to-Gas-Technologie angeht, wie es erst jüngst im dem Bericht internationaler Forscher zur Photovoltaik als Game Changer im globalen Energiesystem hieß. Einen wichtigen Entwicklungsschritt nach vorn machte die Sunfire GmbH aus Dresden. Sie nahm für das „HYPOS“-Projekt die nächste Generation der Hochtemperatur-Elektrolyse in Betrieb. Diese zeichne sich durch eine höhere Effizienz aus und ermögliche eine höhere Produktionsleistung von Wasserstoff, erklärte das Dresdner Unternehmen weiter.
Die neue Generation werde beim Reversible Solid Oxide Cell for Industry (rSOC)-Projekt erforscht, dass zu „HYPOS“ gehöre. Die spezielle Technologieform der Festoxidzellen (Solid Oxid Cell- SOC) für Elektrolyse und Brennstoffzellen ermögliche, eine reversible Wandlung von elektrischer in chemischer Energie und retour einem System durchzuführen. Innerhalb von nur zehn Minuten kann der Betriebsmodus von Wasserstofferzeugung zu Strom- und Wärmeproduktion gewechselt werden, wie Sunfire erklärt. Dadurch erreiche die Anlage eine höhere jährliche Auslastung und sei betriebswirtschaftlich attraktiver. Die neue Generation der Hochdrucktemperatur-Elektrolyse verfügt dem Hersteller zufolge bei einer Eingangsleistung von 180 Kilowatt Gleichstrom eine Produktionsleistung von 50 Normkubikmetern Wasserstoff pro Stunde. Dafür würden lediglich 3,75 Kilowattstunden Strom pro Normkubikmeter Wasserstoff benötigt. Während des Testbetriebs konnten bereits wichtige Zielkriterien erlangt und ein Wirkungsgrad von mehr als 80 Prozent nachgewiesen werden.
Die vorherige Elektrolyse-Generation erreichte bei 150 Kilowatt Eingangsleistung eine Wasserstoffproduktion von 40 Normkubikmetern pro Stunde, wie Sunfire zum Vergleich angab. Die neue Generation sei der „nächste Meilenstein der industriellen Kommerzialisierung unserer Elektrolysetechnologie“, sagte Christian von Olshausen, CTO von Sunfire. Eine Markteinführung plant das Dresdner Unternehmen ab 2021.
Das Projekt „HYPOS“ sieht den Aufbau einer Modellregion für Wasserstoff in Ostdeutschland vor, in dessen Zentrum die Versorgung mit grünem Wasserstoff steht, der aus Photovoltaik, Windkraft und anderen erneuerbaren gewonnen wird. Das Projekt wird im Zuge des Förderprogramms „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ durch das Bundesforschungsministerium gefördert. Das Gesamtbudget wird mit etwa 1,9 Millionen Euro beziffert. Neben Sunfire sind mit der Air Liquide Forschung und Entwicklung GmbH und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind zwei weitere Partner am Projekt beteiligt. Sie spannen den Bogen von der industriellen Wasserstoffproduktion und -vermarktung bis hin zu Kompetenzen im Bereich der Simulation und Entwicklung von SOC-Komponenten sowie Systemlösungen, wie es weiter hieß. In insgesamt 30 Projekten würden bei „HYPOS“ alle Aspekte entlang der Wertschöpfungskette für grünen Wasserstoff erforscht.
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Um das Projekt seriös zu beurteilen zu können fehlen Angaben zu Kosten der Wasserstoff-Produktion. Das Projekt wäre wohl auch ohne die 1,9 Millionen Euro Subventionen aus dem Förderprogramm Bundesforschungsministerium nicht machbar gewesen
Zudem sind 80 % Wirkungsgrad nur eine Umwandlungsrichtung. Die Rückumwandlung würde also mindestens nochmal 20 % ausmachen, was den Gesamtwirkungsgrad auf 60 % reduziert. Hinzu kommen weitere Verluste durch Pump- und Leitungssysteme, sowie im PKW – Bereich weitere Verluste durch Verdichtung, Kühlung und Transport.
Da bleibt nicht viel übrig an Wirkungsgrad.
Und für die Umkehrung wird es noch notwendig sein, auch den Sauerstoff zu speichern – alles ein bißchen oberflächlich und zu optimistisch dargestellt. Das ist im kommerziellen Bereich völlig normal, wenn es erstmal darum geht, Forschungsgelder zu aquirieren. Aber immerhin: Es kann eine Verbesserung gegenüber den bisherigen Möglichkeiten sein, und irgendetwas werden wir ja brauchen. Sicher steht die Technik auch erst an ihrem Anfang. Seriöse Kostenschätzungen für die Serienfertigung lassen sich aus den Kosten für eine Pilotanlage übrigens kaum ableiten – insofern ist die Kostenangabe für dieses konkrete Projekt nicht essentiell.
Wirkungsgrad Benzinmotor: 35-38%, unter idealen Bedingungen, meist schlechter.
Wirkungsgrad Glühlampe: 5%
Beides immer noch im Einsatz, obwohl Öl und Kohle endlich sind und das Klima verändern.
Alle Verluste beim H2 treten in Form von Wärme auf. Wenn die noch genutzt wird, z.B. mit einer Brennstoffzelle als stromerzeugende Heizung, sieht es ganz akzeptabel aus.
Der Sauerstoff könnte extra verkauft werden, z.B. als Schweißgas. Brennstoffzellen nutzen Luftsauerstoff.
3,75 kWh pro kubm beeindruckt mich. Der obere Heizwert bei H2 liegt bei 3,54 kWh/kubm.
Wenn ich für Windstrom 0,07€/kWh rechne, kostet der kubm H2 0,26€ in der Produktion.
Oder, wenn man die Brennstoffzelle im Keller stehen hätte, würde der erzeugte Strom unter 10 cent/kWh kosten, die Abwärme gäbe es gratis dazu.
Abgaben und Steuern sind politisch, nicht physikalisch bedingt.
Macht auch immer noch einen Unterschied, ob das Geld im Land bleibt oder Ölscheichs damit Wolkenkratzer in die Wüste bauen.
Man muss nur die Wärme mitnutzen, dann sieht das ganz anders aus. Außerdem ist das alles viel besser wie bei Kohlestrom. Da brauchen wir über einen Wirkungsgrad gar nicht diskutieren.
CO2-freie Produktion ist sowieso nur noch an den Kosten je KWh zu messen. Wirkungsgrade sind nur noch zweitrangig, da die EE nicht auf mengenmäßig begrenzte und sich verteuernde Brennstoffe angewiesen sind.
Und dass neue Technologien erst einmal Fördergelder benötigten, ist schon immer so gewesen. Auch bei ihren uralten Techniken, die immer noch Subventionen brauchen und trotzdem dreckig sind.
Der Wirkungsgrad ist sekundär wenn es Strom im Überschuss gibt (den man sonst abregeln/wegschmeissen müsste)….
Aber dennoch schön zu sehen dass die Wirkungsgrade nach oben gehen – und da ist noch Potential weil von sehr niedrigem Niveau gestartet wird. Bei den PV Wechselrichtern waren wir vor 20 Jahren froh wenn die über 80% bei EU Wirkungsgrad hatten – heute sind wir über 95%…
„Der Wirkungsgrad ist sekundär wenn es Strom im Überschuss gibt (den man sonst abregeln/wegschmeissen müsste)….“
Zu beachten ist allerdings, dass sich Betreiber von Wasserstoff-Produktionsanlagen nicht mit überschüssiger/abgeregelter EE (und eine andere Energieform als EE kommt hoffentlich nicht in Frage!) zufrieden geben werden.
Sobald eine derartige Anlage in Betrieb geht muss die sich auch rechnen.
Das wird ein 24 Stunden Betrieb, da brauchen wir uns nichts vormachen.
So gesehen ist der Wirkungsgrad vorrangig zu sehen.
Vielleicht wird man da mal umdenken müssen. Nur für kurzfristig denkende Menschen ist der ROI extrem wichtig. Anlagenkosten sind normalerweise vom Verschleiß durch Nutzung abhängig. Weniger Nutzung bedeutet längere Lebensdauer, also könnte man weniger AfA pro Jahr ansetzen. Die Kapitalkosten sind eh derzeit sehr niedrig und aufs Jahr gesehen sind die im Durchschnitt immer gleich. Dann man kann überschlägig aber trotzdem sehr genau so rechnen: Investitionsbetrag/2*Zinssatz. Das Problem ist nur das moderne Kurzfristdenken. Das könnte man mit einem Staatsfond lösen, wo die Bürger endlich wieder Zinsen für sichere Geldanlagen erhalten könnten.
Ich vergaß zu erwähnen, dass ein großer Teil der Anlagen wird viel laufen können, denn wir werden die benötigten Reservenmengen H2 das ganz Jahr über produzieren. Denn zukünftig hohe installierte Leistungswerte bei EE-Anlagen, werden große Überschussmengen mit sich bringen.
Bitte die Zahlen richtig wiedergeben „Die neue Generation der Hochdrucktemperatur-Elektrolyse verfügt dem Hersteller zufolge bei einer Eingangsleistung von 180 Kilowatt Gleichstrom eine Produktionsleistung von 50 Normkubikmetern Wasserstoff pro Stunde. Dafür würden lediglich 3,75 Kilowattstunden Strom pro Normkubikmeter Wasserstoff benötigt.“:
neu: 180 kW für 50 Kubikmeter pro Stunde = 3,60 kW/Kubikmeter pro Stunde
alt: 150 kW für 40 Kubikmeter pro Stunde = 3,75 kW/Kubikmeter pro Stunde
….Es ist doch immer wieder erschreckend, wie wenig visionär manche Kommentatoren meinen, sich äußern zu müssen (Wirkungsgrad, ROI, Wirtschaftlichkeit usw.), oder haben da klare eigene Interessenlagen die Feder geführt?
Wie wirtschaftlich bzw. konkurrenzfähig waren denn beispielsweise Autos, Dampfschiffe und AKWs zu Beginn gegenüber ihren jeweils etablierten Technologien Pferdekutsche, Segelschiff, Kohlekraftwerk und wieviele – vor allem staatliche – Subventionen in Milliardenhöhe sind beispielsweise in die Entwicklung der Kernenergie geflossen?!
Solange es auf der Erde Wind und quasi unendliche Wüstengebiete gibt mit faktisch unendlicher Solarenergie, kann der Wirkungsgrad jeder Umwandlung tatsächlich weitgehend egal sein, da ja keinerlei Umweltbelastung oder Ressourcenverbrauch erfolgt! Merke: UNTER EINEM WASSERFALL ZU DUSCHEN IST KEINE WASSERVERSCHWENDUNG!!!!