Wasserstoffprojekte 1999

Sowohl in Deutschland als auch international gibt es zahlreiche Projekte, die auf eindrucksvolle Weise beweisen, daß eine Energiewirtschaft auf Basis von Wasserstoff möglich sein wird. Die Projekte zielen zum einen auf die Produktion von Wasserstoff unter Ausnutzung der Sonnenenergie sowie auf die Nutzung von Wasserstoff zur Erzeugung von Wärme, Wasserdampf und Elektrizität. Einige Aktivitäten werden im folgenden dargestellt.

Solarer Wasserstoff
Seit 1990 wird in Neunburg vorm Wald in einem weltweit einzigartigem Pilotprojekt die Solar-Wasserstoff-Technologie getestet [Szyszka, 1996]. Betreiber ist die Wasserstoff-Bayern GmbH. Die Forschung erstreckt sich auf die Erzeugung von Solarstrom sowie die Gewinnung, Speicherung und Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff. Eine Photovoltaikanlage von ca. 3000 m² produziert jährlich 270.000 kWh Strom, der zur Elektrolyse genutzt wird. Die Elektrolyseure produzieren ca. 25 m³ Wasserstoff pro Stunde der in Druckbehältern gespeichert wird. Untersucht wird u.a. die Nutzung des Wasserstoffs in kleinen Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung sowie Betankung von wasserstoffbetrieben Kraftfahrzeugen. Das Projekt Neunburg vorm Wald ist auf eine langfristige Technologieentwicklung ausgelegt.

Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk
Die Hamburgische Electricitäts-Werke AG und die Hamburger Gaswerke GmbH betreiben seit 1997 ein wasserstoffbetriebenes Blockheizkraftwerk [www.hew.de]. Es dient der integrierten Strom- und Wärmeversorgung und hat eine elektrische Ausgangsleistung von 200 kW und eine thermische Ausgangsleistung von 220 kW. Über einen Wärmetauscher wird die nutzbare Wärme dem vorhandenen Versorgungsnetz zugeführt. Der erzeugte Gleichstrom wird in Wechselstrom umgewandelt und in das 10 kV-Mittelspannungsnetz der HEW-Netz eingespeist. So reicht die Kapazität der Anlage aus, um ca. 40 Wohnungen mit Wärme und etwa 100 mit Strom zu versorgen. Durch den Betrieb der Phosphorsauren-Brennstoffzellen mit Wasserstoff entstehen keine Schadstoffemissionen. In unmittelbarer Nähe der Anlage ist ein 64.500 l fassender Flüssig-Wasserstoffbehälter aufgestellt, aus dem die Brennstoffzelle kontinuierlich versorgt wird (rund 180 m³/h). Der erforderliche Sauerstoff wird der Umgebungsluft entnommen. Die Umweltvorteile dieser Technologie liegen in der direkten chemischen Umwandlung des Energieträgers in elektrische Energie. Mechanische Arbeit wie bei herkömmlichen Kraftwerken entfällt. So ist ein elektrischer Wirkungsgrad von über 40% möglich. Rechnet man die Nutzung der abgegebenen Wärme hinzu, so wird ein Gesamtwirkungsgrad von mehr als 85 % erreicht.

Wasserstoffbetriebene Elektroautos
Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen mit Wasserstoff stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung: der Wasserstoff kann in Verbrennungsmotoren verbrannt oder durch Brennstoffzellen zum Antrieb von Elektromotoren genutzt werden. Da auch wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren eine, wenn auch reduzierte, Schadstoffemission aufweisen, konzentriert sich derzeit die Entwicklung auf Elektroautos mit Brennstoffzellen [Kuckuck, 1996]. Konzepte dieser Art liegen bereits bei General Motors, Renault, Mazda, Ford und VW vor. Führend auf diesem Gebiet ist jedoch die Daimler-Crysler AG. Mit der Übernahme eines 25%-Anteils an dem kanadischen Brennstoffzellen-Hersteller Ballard Power Systems hat das Unternehmen (damals Daimler-Benz) frühzeitig die Weichen in Richtung Zukunft gestellt. Eingesetzt werden Membran-Brennstoffzellen, die sich durch ihre geringe Arbeitstemperatur und hohe Leistungsdichte auszeichnen. Der erste Prototyp wurde 1994 als Necar I (New Electrical Car) vorgestellt. Damals verschlang die aufwendige Technik noch den gesamten Raum eines Transporters. 1996 wurde das Necar II auf Basis eines Vans der V-Klasse präsentiert. Dieses Fahrzeug kann sechs Personen rund 250 km weit befördern. Das neueste Forschungsfahrzeug ist das Necar III, ein Mercedes-A-Klasse Fahrzeug. Um Platz zu sparen ist das Necar III mit einem Methanolreformer ausgerüstet. Mit dieser Technik wird im Fahrzeug Methanol in Wasserstoff umgewandelt: CH₃OH + H₂O -> CO₂ + 3H₂ Mit einer Tankfüllung von 38 l Methanol fährt das Fahrzeug rund 400 km weit. Der Treibstoff wird heute überwiegend aus Erdgas und Kohle hergestellt. Er ließe sich aber auch ohne weiteres aus Biomasse produzieren, was sich positiv auf die Kohlendioxid-Bilanz auswirken würde.

Wasserstoff-Tankstelle
Im Januar dieses Jahres wurde in Hamburg die erste öffentliche Wasserstoff-Tankstelle Europas eröffnet. Realisiert wurde das Projekt durch die Hamburger Wasserstoffagentur GmbH [WaGa, 1999]. Getragen wird das zukunftsweisende Projekt mit dem Namen W.E.I.T. (Wasserstoff-Energie Island Transfer) von 12 namhaften privaten und kommunalen Unternehmen. Die Partner tragen die Kosten, bringen Dienstleitungen ein, stellen die wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge zur Verfügung und setzen sie im Alltagsbetrieb ein. Ihr gemeinsames Ziel: die Nutzung von Wasserstoff als umweltfreundliche Antriebsenergie im innerstädtischen Straßenverkehr zu demonstrieren und zu testen. Außerdem solle dieses Projekt das Vertrauen der Bevölkerung in die Alltagstauglichkeit, Bedienungsfreundlichkeit und den hohen Sicherheitsstandard der Wasserstofftechnologie fördern. Noch wird der Wasserstoff aus Hamburger Industrieproduktion bezogen. Nach einer einjährigen Testphase soll dann in Island aus Wasserkraft erzeugter Wasserstoff per Schiff nach Hamburg transportiert werden. Nach dem Umbau der Originalmotoren der Lieferwagen auf Wasserstoffbetrieb werden nur Wasserdampf und verschwindend geringe Stickoxid-Emissionen freigesetzt. Der Tank besteht aus drei Druckgasflaschen. Mit einer Reichweite von ca. 150 km und Treibstoffkosten von 22 Pfennig pro km sind die Kosten nur 7 Pfennig teuerer als beim Diesel.

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