1.Was ist Wasserstoffenergie?
Wasserstoff, das erste Element im Periodensystem, besitzt die geringste Anzahl an Protonen, nämlich nur eines. Das Wasserstoffatom ist zudem das kleinste und leichteste aller Atome. Auf der Erde kommt Wasserstoff hauptsächlich in gebundener Form vor, wobei Wasser die bekannteste Verbindung und die am weitesten verbreitete Substanz im Universum ist.
Wasserstoff hat einen sehr hohen Brennwert. Vergleichen Sie die Wärmemenge, die bei der Verbrennung der gleichen Masse an Erdgas, Benzin und Wasserstoff freigesetzt wird:
Unter den gleichen Bedingungen
Die Verbrennung von 1 Gramm Erdgas ergibt nach der Messung etwa 55,81 Kilojoule Wärme;
Bei der Verbrennung von 1 Gramm Benzin werden etwa 48,4 Kilojoule Wärme freigesetzt;
Bei der Verbrennung von 1 Gramm Wasserstoff werden etwa 142,9 Kilojoule Wärme freigesetzt.
Bei der Verbrennung von Wasserstoff wird 2,56-mal so viel Wärme freigesetzt wie bei Erdgas und 2,95-mal so viel wie bei Benzin. Aus diesen Daten lässt sich leicht erkennen, dass Wasserstoff die grundlegenden Eigenschaften eines idealen Brennstoffs besitzt – einen hohen Verbrennungswert!
Wasserstoffenergie zählt hauptsächlich zu den Sekundärenergien. Entscheidend ist, ob ihre Logik, Technologie und Wirtschaftlichkeit einen Wert für das ökologische Gleichgewicht, die Umweltpolitik und den Klimaschutz darstellen. Sekundärenergie bildet das Bindeglied zwischen Primärenergie und Energieverbrauchern und lässt sich in zwei Kategorien unterteilen: „Prozessenergie“ und „Energieträger“. Elektrische Energie ist zweifellos die am weitesten verbreitete „Prozessenergie“, während Benzin, Diesel und Kerosin die am häufigsten verwendeten „Energieträger“ sind.
Aus logischer Sicht lassen sich „Prozessleistungsquellen“ nur schwer in großen Mengen direkt speichern, weshalb moderne Transportmittel mit hoher Mobilität, wie Autos, Schiffe und Flugzeuge, nicht große Mengen elektrischer Energie aus Kraftwerken beziehen können. Stattdessen können sie nur große Mengen an „energiehaltigen Energieträgern“ wie Benzin, Diesel, Flugturbinenkraftstoff und Flüssigerdgas nutzen.
Traditionen sind jedoch nicht immer von Dauer und nicht immer logisch. Mit dem Aufkommen und der Weiterentwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen kann der Begriff „Prozessleistungsquelle“ auch „energiehaltige Energie“ ersetzen. Logisch betrachtet werden die Ressourcen bei kontinuierlichem Verbrauch fossiler Energieträger irgendwann erschöpft sein, und neue „energiehaltige Energiequellen“ werden unweigerlich entstehen, allen voran Wasserstoffenergie.
Wasserstoff ist in der Natur reichlich vorhanden und macht schätzungsweise 75 Prozent der Masse des Universums aus. Er ist weit verbreitet in Luft, Wasser, fossilen Brennstoffen und allen Arten von Kohlenhydraten.
Wasserstoff zeichnet sich durch gute Verbrennungseigenschaften, einen hohen Zündpunkt, einen breiten Verbrennungsbereich und eine hohe Verbrennungsgeschwindigkeit aus. Hinsichtlich Heizwert und Verbrennung ist Wasserstoff zweifellos eine hochwertige und effiziente Energiequelle. Darüber hinaus ist Wasserstoff selbst ungiftig. Neben der Entstehung von Wasser und einer geringen Menge Stickstoffdioxid bei der Verbrennung entstehen keine schädlichen Schadstoffe für die Umwelt, und es werden keine Kohlendioxidemissionen freigesetzt. Daher zählt Wasserstoffenergie zu den sauberen Energien und ist von großer Bedeutung für den Umweltschutz und die Reduzierung von Kohlendioxidemissionen.
2. Die Rolle der Wasserstoffenergie
Die Wasserstoffenergie verfügt über eine riesige industrielle Wertschöpfungskette, die von der Wasserstoffaufbereitung über Speicherung, Transport und Betankung bis hin zu Brennstoffzellen und Endanwendungen reicht.
Bei der Stromerzeugung kann Wasserstoffenergie für eine saubere Stromerzeugung genutzt werden, um den Strombedarf auszugleichen und die Versorgungsengpässe während der Spitzenzeiten zu beheben.
Beim Heizen kann Wasserstoffenergie mit Erdgas gemischt werden, welches eine der wenigen kohlenstoffarmen Energiequellen ist, die in Zukunft mit Erdgas konkurrieren können.
Im Luftfahrtsektor, der jährlich mehr als 900 Millionen Tonnen Kohlendioxid ausstößt, ist Wasserstoffenergie der wichtigste Weg zur Entwicklung einer kohlenstoffarmen Luftfahrt.
Im militärischen Bereich kann die Wasserstoff-Brennstoffzelle eingesetzt werden und bietet Vorteile wie Geräuscharmut, die Möglichkeit zur Erzeugung eines kontinuierlichen Stroms und eine hohe Energieumwandlung. Sie ist eine wichtige Voraussetzung für die Tarnkappentechnik von U-Booten.
Wasserstofffahrzeuge zeichnen sich durch gute Verbrennungseigenschaften, schnelle Zündung, hohen Heizwert, reichliche Reserven und weitere Vorteile aus. Wasserstoffenergie ist vielseitig nutzbar und kann den Anteil fossiler Energieträger effektiv reduzieren.
Die Verbesserung des Niveaus sauberer Entwicklung und die Entwicklung von Wasserstoffenergie sind ein wichtiger Träger für den Aufbau eines „multi-energetischen komplementären“ Energieversorgungssystems und eine wichtige Triebkraft für die Energiewende und -modernisierung.
Veröffentlichungsdatum: 19. April 2023