Gold News vom 12. Juni 2020

Gold & Gesellschaft

Die Wasserstoff-Fraktion glänzt immer gerne mit dem hohen Energiegehalt von 33,33 kWh/kg ihres Gases. Im Vergleich dazu besitzt Propangas nur einen Energiegehalt von 12,88 kWh/kg.

Aber eine üblicherweise käufliche Propangasflasche hat ein Gewicht von 22 kg. Davon macht die Gas-Füllung allein 11 kg aus. Eine gefüllte Flasche bringt es also auf 141,68 kWh.

Anders bei einer Wasserstoff-Flasche. Der wird auf 200 Bar hochverdichtet in einem 50l Gefäß geliefert, das nebst Gas-Füllung 80kg wiegt.

Aber schauen wir einmal genau auf die physikalischen Daten dieses Gaszylinders. Alles nachvollziehbar auf der Webseite der Firma LINDE veröffentlicht [„Wasserstoff 3.0 – Produktdatenblatt“ und „Rechnen Sie mit Wasserstoff – Die Datentabelle“ ]. Da wiegt 1 m³ lediglich 0,0841 kg. Und da die 50l-Flasche durch die Verdichtung 8,89 m³ Wasserstoff-Gas enthält, beträgt der Energiegehalt lediglich 8,89 m³ * 0,0841 kg/m³ * 33,33 kWh/kg = 24,919 kWh.

Da besitzt unsere Propangasflasche den 5,7-fachen Energiegehalt. Und wenn wir noch die Gesamt-Masse dieser Konfiguration betrachten, dann  sprechen wir sogar vom Faktor 20,7. So viel ineffizienter ist moderne Wasserstoff-Technologie gegen einen fossilen Energieträger wie Propangas, der aus Rohöl gewonnen wird.

Bei der Energiebilanz sieht es nicht viel besser aus, wenn man für die Elektrolyse einen 70% Wirkungsgrad ansetzt, wie in Wikipedia hinterlegt – aber durch Experten durchaus angezweifelt. Die sprechen von einem energetischen Wirkungsgrad der Elektrolyse – also der Spaltung von Wasser mittels Strom in Sauerstoff und Wasserstoff – von lediglich 30%.

Aber für den Moment glauben wir einmal Wikipedia.

Die zweite Komponente ist die die Kompressions-Arbeit, die für die Verdichtung auf 200 Bar zu leisten ist. Die dabei entstehende Abwärme nehmen wir als verloren an. Wenn eine Linde’sche Kältemaschine zum Einsatz kommt, um das Gas zu verflüssigen, setzt sich das Prinzip der Kompressions-Arbeit fort.

Es gilt die Formel: W= p(s) * Delta-V.

p(s) = 200 Bar, also 20 Millionen Pascal. Und Delta-V = 8,89 m³ – 0,05 m³, Setzen wir die Werte in die Formel ein, so kommen wir auf eine Kompressions-Arbeit W = 176.800.000 Joule. Das entspricht 49,11 kWh.

Nun nehmen wir erneut einen Wirkungsgrad von 70% an. Dann brauchen wir für die Kompression des Wasserstoffs für den 50l Gaszylinder W = 70,16 kWh.

Wir addieren beide Zahlen und kommen auf einen Energieaufwand von insgesamt 105,76 kWh. Den müssen wir jetzt zum Energiegehalt des durch Elektrolyse gewonnenen und auf 200 Bar verdichteten Wasserstoff von 24,919 kWh setzen.

Daraus resultiert ein Wirkungsgrad von 23,56 %. D.h. mehr als drei Viertel des eingesetzten Stroms gehen allein durch den Produktionsprozess des Wasserstoffs verloren.

Die Verluste durch die Verwendung des Wasserstoffs zum Beispiel in einer Brennstoffzelle, haben wir hier noch gar nicht berücksichtigt. Aber jeder Energie-Umwandlungsprozess ist mit Verlusten verbunden. Wenn man eine niederwertige Energieform wie Wasserstoff in etwas Hochwertiges wie Strom umwandelt will, sind die Verluste meist sehr hoch. Sie betragen etwa ein Drittel.

Bleiben für ein Wasserstoff-betriebenes Elektrofahrzeuge, wo zusätzlich noch der Verlust für den Elektromotor hinzukommt, von insgesamt um die 10 Prozent.

Wirklich eine grandiose Zukunfts-Technologie, die man uns hier vorschlägt.

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