Hidrogen Gaz exploziv ca purtător de energie al viitoarei cunoștințe BR
Când este ars, hidrogenul nu lasă practic gaze de evacuare. Acest lucru face ca gazul să fie înlocuitorul ideal pentru cărbune, petrol și gaze naturale în industrie și transport. Germania ar trebui să preia o poziție de lider în tehnologia hidrogenului.
Potrivit voinței marii coaliții, Germania ar trebui să devină un model de urmat la nivel mondial în utilizarea noii energii cu hidrogen, prietenoase climatului. În acest scop, Cabinetul Federal a adoptat o strategie la 9 iunie 2020 la Berlin, care prevede miliarde de subvenții, ajutor juridic și obiective specifice de producție.
În plus față de programele de finanțare în desfășurare, urmează să se realizeze șapte miliarde de euro pentru a se asigura că hidrogenul se afirmă pe piață. Alte două miliarde sunt alocate parteneriatelor internaționale. Accentul este pus pe așa-numitul hidrogen verde, care se obține exclusiv din energie regenerabilă.
Hidrogenul ca contribuție la tranziția energetică
Hidrogenul este interesant ca purtător de energie, deoarece arde aproape fără emisii. Cu toate acestea, este nevoie de multă energie pentru a separa molecula H2. În plus, infrastructura necesară pentru această tehnologie lipsește în mare măsură. Întrebările legale cu privire la transportul și stocarea hidrogenului trebuie, de asemenea, să fie clarificate.
"În cele din urmă, depinde de acceptarea socială, de progresul tehnologic și de viabilitatea economică a modului în care centralele electrice pe bază de gaz, bateriile, hidrogenul și alte posibile tehnologii se vor reduce."
Thomas Fritz, consultant în domeniul aprovizionării cu energie
Hidrogenul în spațiu
Fără hidrogen, un zbor în spațiu ar fi de neconceput. Gazul a fost combustibilul călătoriilor spațiale încă din anii 1960. Apoi, în anii 1970 și 1980, cercetătorii au început să experimenteze hidrogenul și au dezvoltat ideea „economiei hidrogenului”. Scopul său a fost dezvoltarea hidrogenului ca purtător de energie pentru a deveni independent de purtătorii de energie fosilă cărbune și petrol.
Depozitați și transportați electricitatea
Sistem solar de hidrogen în Palatinatul superior
Viziunea este de a genera electricitate cu centrale solare și eoliene, care este apoi utilizată pentru a produce hidrogen. Gazul ar trebui să permită stocarea și transportul de energie și, astfel, furnizarea atât a industriei, cât și a consumatorilor la nivel național.
Fanii se transformă în critici
De la început, economia hidrogenului a avut, de asemenea, criticile sale - și nu numai asta: de-a lungul anilor, mulți fani au devenit și ei un adversar. Așa a fost cazul cu Ulf Bossel, de exemplu. La început, inginerul mecanic instruit și-a construit propriile celule de combustibil din entuziasm, dar acum crede că economia hidrogenului nu mai este o idee bună, deoarece nu rezolvă probleme energetice.
„Dacă apoi analizați și calculați toate pierderile, ajungeți rapid la concluzia de ce economia hidrogenului nu a existat în trecut, de ce este dificil astăzi și de ce probabil că nu va veni niciodată în viitor: este practic un joc imens de pierdere de energie. Și nu avem nicio energie de pierdut, trebuie să vedem că folosim energia pe care o câștigăm cu înțelepciune. "
Ulf Bossel, inginer mecanic elvețian și expert în celule de combustibil
Trebuie făcut hidrogen
O celulă de combustibil pentru laptop poate fi acționată cu hidrogen ca combustibil.
Hidrogenul este o componentă a apei și aproape a tuturor compușilor organici. Hidrogenul este cel mai comun element chimic din univers și, prin urmare, este abundent. Cu toate acestea, are dezavantajul că apare doar în formă legată. Pentru a putea folosi hidrogenul ca purtător de energie, gazul trebuie mai întâi obținut din apă sau metan. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, prin electroliză: în acest proces, electricitatea este utilizată pentru a separa apa în părțile sale componente, oxigen și hidrogen, iar gazele în creștere sunt captate.
Probleme cu producția de hidrogen
Dacă hidrogenul întâlnește oxigenul, se poate dezvolta un amestec exploziv. Alte probleme sunt că unele tehnologii de economie a hidrogenului funcționează cu combustibili fosili precum gazul natural. Dioxidul de carbon poate fi produs în timpul proceselor de conversie. În acest fel, o materie primă ecologică devine un mic produs final ecologic.
Unde se folosește hidrogen
Aerospațial
Zeppelinele sunt alimentate cu hidrogen.
Hidrogenul nu numai că alimentează navetele spațiale, ci și zeppelinele, de exemplu. De când aeronava Hindenburg s-a prăbușit în 1937, mulți oameni s-au simțit inconfortabili cu hidrogenul datorită reactivității sale chimice. Dar fără această reactivitate, hidrogenul ar fi inutil: nu ar putea fi transformat în electricitate și căldură cu ajutorul unei pile de combustibil. Dar numai cu aceste centrale electrice mici este posibil un ciclu de apă închis, cu care nu se produc gaze de evacuare dăunătoare.
Mașina I: mașini cu hidrogen
Există doar câteva stații de alimentare cu hidrogen în Germania.
La sfârșitul anilor 1970, una dintre primele mașini cu hidrogen din Germania a fost construită la Centrul Aerospatial German - manual. Aproape toți principalii producători de mașini cercetează acum propulsia cu hidrogen. Mulți au dezvoltat acum motoare care sunt alimentate cu electricitate din hidrogen. Funcționează astfel: Dacă șoferul accelerează, o celulă de combustibil transformă hidrogenul în electricitate, care este apoi folosit pentru a conduce un motor electric. În loc de gaze de eșapament, apa se scurge din țeava de eșapament în mașinile cu hidrogen. În plus, o baterie se încarcă la frânare - o tehnologie de Formula 1. Furnizează energie pentru pornirea motorului și conducerea pe distanțe scurte. Motorul electric este de obicei amplasat sub capotă, celula de combustibil și rezervoarele de hidrogen din podeaua vehiculului. Rezervoarele sunt sub o presiune ridicată de aproximativ 700 bari. Criticii se plâng că se pierde multă energie atunci când realimentează mașinile cu hidrogen. Până în prezent, există doar câteva stații de alimentare corespunzătoare în Germania.
Auto II: mașini electrice
Mașinile electrice sunt în prezent comercializate ca o alternativă la mașinile cu hidrogen. Cu această tehnologie, ocolirea producției de hidrogen nu mai este necesară, iar energia electrică este încărcată direct în mașină - cu o baterie. Acest lucru a devenit mai eficient și mai ieftin în ultimii ani, dar mașinile electrice au reușit să parcurgă doar distanțe scurte. Dacă bateria este descărcată, trebuie conectată și nu poate fi utilizată timp de cel puțin trei ore. Dar puteți să vă reîncărcați și în garajul dvs. de acasă. În timp ce mașinile electrice sunt potrivite doar pentru distanțe relativ scurte și costă mult mai mult decât mașinile convenționale, mașinile cu hidrogen pot funcționa mai mult, dar au nevoie de stații speciale de alimentare cu hidrogen și nu sunt încă pregătite pentru producția de serie.
încălzitor
Încălzitoarele cu pilă de combustibil cu hidrogen au fost testate într-un test de teren. Aproximativ 100 de gospodării din Germania au luat parte la test. Condiția prealabilă pentru încălzirea cu hidrogen este că aveți o conexiune la gaz natural în casă. Pentru că în loc de hidrogen, gazul natural trece prin conducte. Dar înainte ca acest lucru să poată fi utilizat în celula de combustibil, trebuie mai întâi să fie transformat în hidrogen, de exemplu prin reformarea aburului. Hidrogenul se separă cu ajutorul aburului. Cu toate acestea, acest lucru creează dioxid de carbon nociv pentru climă!
Încălzirea cu pilă de combustibil furnizează energie electrică și căldură, dar creează doar 1,7 kilowați la încălzire. Deoarece acest lucru nu este suficient pentru încălzirea în timpul iernii, dispozitivul conține, de asemenea, un arzător convențional pe gaz natural cu o putere de 20 kilowați. Un avantaj pentru proprietarii de case este însă că aceștia pot genera electricitate și cu încălzirea, care nu este încă pregătită pentru producția în serie.
centrală electrică
Există o problemă cu multe energii regenerabile: energia electrică generată nu poate fi stocată pe termen lung. O cale de ieșire ar putea fi centralele electrice hibride cu hidrogen în care energia în exces trebuie depozitată sub formă de hidrogen. Dacă este necesar, hidrogenul poate fi transformat din nou în electricitate. În cazul în care va prevala tehnologia mașinilor cu hidrogen, hidrogenul produs în centralele electrice ar putea fi transportat și la stațiile de alimentare. Dar infrastructura potrivită lipsește în continuare.
Un dezavantaj al centralelor electrice hibride cu hidrogen este că acestea sunt slab eficiente: energia trebuie folosită mai întâi pentru a produce hidrogen. Aproximativ trei sferturi din energie se pierd de la producție la consum.
Electricitate în loc de economie de hidrogen?
Energiile alternative trebuie alimentate direct în rețeaua electrică. Se pierde multă energie în producția de hidrogen.
Experții în energie precum Ulf Bossel văd un ocol în economia hidrogenului. Datorită pierderilor mari de energie în producția de hidrogen, acestea sugerează că este mai bine să treceți la electricitate imediat. Dacă rețeaua electrică ar fi extinsă și mașinile și aparatele electrice ar fi echipate cu baterii, mai multă energie ar putea fi stocată direct în rețeaua electrică și fluctuațiile de energie ar putea fi compensate.
Hidrogenul în industria auto
Există aproximativ 100 de stații publice de alimentare cu hidrogen în Germania.
Ca purtător de energie, hidrogenul pare să aibă cel mai probabil un viitor în industria auto. Cu toate acestea, rețeaua de stații de alimentare pentru mașinile cu hidrogen din Germania nu a fost încă extinsă. În comparație cu mașinile electrice convenționale, mașinile cu celule de combustibil sunt încă adormite. Sectorul transporturilor are astăzi o pondere de 30% în consumul final de energie și este încă 95% bazat pe combustibili fosili. O regândire consecventă a mobilității devine din ce în ce mai urgentă în perioadele de încălzire globală. В
Hidrogen în producția de oțel
Hidrogenul ar putea face producția de oțel mai ecologică.
Utilizarea hidrogenului în producția de oțel oferă un potențial mare. Potrivit Agenției Germane pentru Energie, acest lucru ar economisi aproximativ 95% din emisiile de CO2 comparativ cu metoda convențională a furnalului. Pentru a satisface cererea de hidrogen verde, Germania va trebui să se bazeze pe importurile din străinătate. Germania ar putea găsi ceea ce căuta, de exemplu, în Olanda, care doresc să se stabilească ca exportator de hidrogen pe piața mondială.