Mit Mythen aufräumen: Wasserstofffahrzeuge und deren Betankung

Aufräumen mit Mythen: Wasserstofffahrzeuge und deren Betankung

Chuck Hayes, Principal Applications Engineer for Clean Energy, Swagelok

Der Markt für Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und Wasserstoffbetankung wächst stetig. Doch je verbreiteter der Einsatz von Wasserstofftechnologien, desto mehr kursieren auch Fehlinformationen, bei denen zumeist Aspekte wie Sicherheit, Eignung als Mobilitätskraftstoff sowie Kosten und Umweltauswirkungen im Fokus stehen.

Wasserstoff erfüllt die Voraussetzungen für die Betankungsanforderungen moderner Fahrzeuge und ist dabei sicher, zuverlässig, kosteneffizient und umweltfreundlich. Im weltweiten Bestreben, einen Weg in eine grünere und nachhaltigere Zukunft zu ebnen, könnte Wasserstofft daher sehr wohl eine geeignete Lösung sein. 

Wasserstofftechnologien auf dem Vormarsch

Dieser Artikel räumt mit vier Mythen rund um das Thema Wasserstoff und dessen Zukunftsfähigkeit als Kraftstoffquelle auf.

Zum Abschnitt:

Mythos: Die Lagerung und Nutzung von Wasserstoff ist gefährlich

Mythos: Wasserstoff ist zu teuer

Mythos: Wasserstofffahrzeuge sind keine geeignete Lösung für lange Distanzen

Mythos: Wasserstoff ist weder umweltfreundlich noch nachhaltig

Mythos: Die Lagerung und Nutzung von Wasserstoff ist gefährlich

Da Wasserstoff nicht giftig ist und eine geringe Volatilität aufweist, birgt er dieselben oder sogar weniger Risiken, wie andere Kraftstoffe. Darüber hinaus werden bei der Auslegung von Wasserstofffahrzeugen und der Entwicklung der zugehörigen Betankungsinfrastruktur zahlreiche Sicherheitsvorschriften und -protokolle für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb berücksichtigt. Bei ordnungsgemäßer Handhabung stellen Wasserstoff-Betankungstechnologien eine effiziente und wirtschaftliche Lösung für moderne Mobilitätsanforderungen dar.

Fakt: Wasserstoff ist 14 Mal leichter als Luft und 57 Mal leichter als Benzindämpfe. Bei Leckagen steigt Wasserstoff daher normalerweise auf und verflüchtigt sich rasch, wodurch das Risiko für ein Entzünden in Bodennähe deutlich reduziert ist.

Relative Dampfdichte

Fakt: Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftstoffen ist Wasserstoff nicht giftig. Wasserstoffleckagen oder -freisetzungen stellen keine unmittelbare Gefahr für die Umwelt oder die Gesundheit von Mensch und Tier dar, wie es bei fossilen Brennstoffen der Fall ist.

Fakt: Die Luft um eine Wasserstoffflamme ist nicht so heiß wie bei einer Benzinflamme. Das Risiko eines Folgebrands ist daher geringer.

Fakt: Wasserstoff kann bei einer Sauerstoffkonzentration zwischen 18 % und 59 % explosiv sein. Bei Benzin hingegen kann es bereits bei einer Sauerstoffkonzentration zwischen 1 % und 3 % zu einer Explosion kommen. Allerdings liegt die Selbstentzündungstemperatur von Benzin bei 536 °°F (280 °°C) und ist damit gerade einmal halb so hoch wie bei H₂ (995 °°F/535 °°C).

Fakt: Fahrzeuge mit druckbeaufschlagten Gasspeichertanks sind nicht neu. Für die Herstellung und den Transport von Wasserstoff gibt es bereits seit Jahrzehnten einen mehrere Milliarden Dollar schweren Markt.

Fakt: Wasserstoffzapfsäulen sind so konzipiert, dass während des Betankungsvorgangs mehrere Sicherheitskontrollen sowohl in der Zapfanlage als auch im Fahrzeug ablaufen (zu Beginn, während und nach Abschluss der Betankung).

Fakt: Es existieren mehrere internationale Zertifizierungsprogramme, die die Sicherheit von Wasserstoff als Kraftstoff überprüfen. So hat beispielsweise Toyota die Genehmigung des japanischen Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) erhalten, Wasserstofftanks für Brennstoffzellenfahrzeuge selbst zu prüfen und herzustellen.

Fakt: In 22 Ländern wurden länderspezifische Normen für Wasserstofftankstellen entwickelt, darunter von CSA (Canadian Standards Association), ISO (Internationale Organisation für Normung) und EN (Europäische Normen).

Mythos: Wasserstofffahrzeuge sind keine geeignete Lösung für lange Distanzen

Bei allen aufkommenden Mobilitätstechnologien bestehen stets Bedenken hinsichtlich Reichweite. Bei Wasserstoff entfällt diese Sorge.

Aufgrund seiner hohen Energiedichte eignet sich der Kraftstoff besonders gut für Schwerlastfahrzeuge. Durch das geringe Gewicht von Wasserstoff wird zudem die Nutzlast des Fahrzeugs maximiert und die Reichweite erhöht. Ein weiterer Pluspunkt liegt in der schnellen Betankungsmöglichkeit von Wasserstofffahrzeugen. Ausfallzeiten von Fahrzeugflotten können so reduziert, da die Fahrzeuge innerhalb weniger Minuten vollgetankt werden können – ein Vorgang der bei Elektrofahrzeugen mehrere Stunden dauert. Und solange die Produktion von grünem Wasserstoff von Wind, Solar und Wasser abhängig ist, können verbesserte Speichertechnologien zu einer ununterbrochenen und wetterunabhängigen Versorgung beitragen. 

 

Wasserstofffahrzeug
Reichweite: 200 bis 250 Meilen mit 350 bar
400 bis 500 Meilen mit 700 bar
Betankungszeit: 3 bis 4 Minuten

 

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Elektrofahrzeug
Reichweite: 100 bis 310 Meilen

Betankungszeit: 30 Minuten bis 12 Stunden

 

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Benzinfahrzeug
Reichweite: 300 bis 400 Meilen
Betankungszeit: 2 bis 3 Minuten

 

Fakt: Wasserstoff verfügt über eine hohe Energiedichte und bietet daher eine ähnliche Reichweite wie fossile Brennstoffe. Druckbeaufschlagt kann Wasserstoff zudem genauso effizient gespeichert und abgegeben werden.

 Fakt: Obwohl Wasserstoff das am häufigsten vorkommende Element unseres Universums ist, muss er zunächst aus Wasser oder organischen Verbindungen gewonnen werden. Auch für die Herstellung von Diesel und Benzin muss Rohöl raffiniert und gereinigt werden – ein Prozess, bei dem auch Wasserstoff zum Einsatz kommen kann.

Fakt: Die Gewinnung von Wasserstoff erfolgt heute größtenteils mit der Erdgasförderung und stellt bereits jetzt eine Milliarden Dollar schwere Industrie dar.

Fakt: Weitere Bezugsquellen von Wasserstoff sind erneuerbare Energien wie beispielsweise Solar, Wind oder Biogas. Mithilfe dieser Energiequellen wird Elektrolyse betrieben, ein Verfahren bei dem Strom genutzt wird, um Wasser in nutzbare Wasser- und Sauerstoffmoleküle aufzuspalten.

Fakt: Bereits bestehende Betankungsinfrastrukturen können durch Wasserstoffbetankungsanlagen erweitert werden, wodurch vergleichbare Tankzeiten wie bei Benzin und Diesel erzielt werden können.

Mythos: Wasserstoff ist zu teuer

Herkömmliche Kraftstoffe sind zwar momentan noch günstiger, doch die Preise für grünen Wasserstoff sinken kontinuierlich. Es wird davon ausgegangen, dass sich dieser Trend innerhalb der kommenden zehn Jahre weiter fortsetzt und Wasserstoff auch preislich eine gute Alternative zu anderen Kraftstoffen wird. Zudem ist zu erwarten, dass der Ausbau von Wasserstoff in der Zwischenzeit von staatlicher Seite vorangetrieben wird, da CO₂-Emissionsvorgaben immer strenger werden. Auch erneuerbare Energiequellen (Solar, Wind, Wasser, etc.) werden immer kostengünstiger und effizienter – ein Trend, der sich vermutlich auch auf die Kosten für Wasserstoff auswirken wird.  

Fakt: Regierungsinitiativen wie das Earthshots Programm des U.S. Department of Energy (DOE) dienen der Entwicklung von Wasserstofftechnologien und sollen zu einer Kostenreduzierung beitragen.

Fakt: Mithilfe qualitativ hochwertiger Fluidsystemkomponenten werden unvorhergesehene Wartungsaufwände und damit verbundene Kosten reduziert.

Mythos: Wasserstoff ist weder umweltfreundlich noch nachhaltig

Beim Thema Wasserstoff und Nachhaltigkeit rückt häufig dessen Herstellung in den Fokus. Es gibt jedoch unterschiedliche Möglichkeiten, wie Wasserstoff gewonnen werden kann und die Mehrheit dieser Prozesse ist umweltfreundlicher als die Herstellung fossiler Brennstoffe. Darüber hinaus werden bei einer Verwendung von Wasserstoff in Brennstoffzellen bis auf Wasser keine Emissionen verursacht, wodurch sich der Ausstoß von Treibhausgasen drastisch reduzieren lässt.

Fakt: Bei der Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen entsteht weder Rauch noch Abgas, sondern lediglich Energie und reines Wasser.

Fakt: Wasserstoff kann mithilfe unterschiedlicher Prozesse generiert werden, bei denen die CO₂ -Emissionen größtenteils gering sind.

Fakt: Die Technologie zur Kohlendioxidabscheidung ermöglicht die Bindung und dauerhafte Speicherung (oder Nutzung) von Kohlenstoff für industrielle Zwecke.

 Fakt: Regierungsinitiativen wie das Earthshots Programm des U.S. Department of Energy (DOE) fördern den Ausbau von Wasserstofftechnologien und treiben deren langfristiges Wachstum voran.

Wasserstoff birgt viele Potenziale, das heutige Transportwesen maßgeblich zu revolutionieren. Da der Fokus auf Nachhaltigkeit weltweit immer mehr Priorität gewinnt, stellt Wasserstoff die wichtigste Energielösung für das Transportwesen dar. Der Schlüssel für einen weiteren Ausbau von Wasserstoff als Kraftstoffquelle liegt in sicheren und zuverlässigen Wasserstofffahrzeugen und Betankungssystemen, auf die sich Automobilhersteller und andere Stakeholder heute und in Zukunft verlassen können.

Mit unseren Komponenten, Services und Schulungen für die Entwicklung hochwertiger Wasserstoffsysteme helfen wir Ihnen gerne weiter. Mit speziell für die Aufnahme, Speicherung und Abgabe von Wasserstoff zu Mobilitätszwecken entwickelten Produkten und Bauteilen bietet Swagelok bereits seit vielen Jahren Lösungen für die alternative Kraftstoff- und Transportindustrie. Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter.

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