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Wasserstoff-Brennstoffzellen und die Zukunft von Null-Emissions-Fahrzeugen

 

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Die Revolution der batteriebetriebenen Elektrofahrzeuge (BEV) ist in vollem Gange, und viele sehen nun in der Wasserstoff-Brennstoffzelle den ultimativen emissionsfreien Kraftstoff für den Verkehr. Wasserstoff-Brennstoffzellen bieten eine effizientere und nachhaltigere Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien, die heute in vielen BEVs verwendet werden, und sie können in einer Reihe von Fahrzeugen eingesetzt werden - vom kleinen Pkw bis zum Verkehrsflugzeug. Und wenn auch nur ein Bruchteil des Innovationstempos bei der Gewinnung von grünem Wasserstoff beibehalten wird, wird die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoffquelle alle anderen Methoden leicht überholen.

Wasserstoff wird eindeutig ein Teil unseres Weges sein, und es ist wichtig zu sehen, wie Brennstoffzellen und Wasserstoff zusammen funktionieren. Brennstoffzellen sind keine neue Technologie und werden schon seit Jahren in der Weltraumforschung eingesetzt. Sie haben sogar dazu beigetragen, die Apollo-Missionen der NASA ins All zu schicken! Sehen wir uns an, wie sie funktionieren und warum sie die Antwort auf eine grünere Zukunft sein könnten.

Wasserstoff-Brennstoffzellen bieten mehrere Vorteile gegenüber Lithium-Batterien. Der wesentlichste Unterschied zwischen den beiden ist: Eine Brennstoffzelle erzeugt Energie durch Umwandlung von verfügbarem Brennstoff, während eine Batterie Energie speichert, die sie dann nutzt. Damit eine Brennstoffzellefunktionieren kann, wird Wasserstoff in bordeigenen Tanks gespeichert und über diese Brennstoffzelle in Strom umgewandelt. Der Strom wird dann gespeichert und durch einen Elektromotor geleitet. Brennstoffzellen ähneln Batterien insofern, als sie Strom ohne Verbrennung oder Emissionen erzeugen. Im Gegensatz zu Batterien verbrauchen Brennstoffzellen keine Energie und müssen nicht aufgeladen werden, solange eine konstante Quelle von Brennstoff (Wasserstoff) und Sauerstoff vorhanden ist.

Wenn es um schwere Langstreckentransporte geht, hat der Einsatz von Brennstoffzellen einen großen Vorteil: Wasserstoff hat eine viel höhere Energiedichte als Batterien und wiegt in einem Lkw oder Bus mit einem Brennstoffzellenmotor weniger als in einem Batteriemotor. Ein BEV-Lkw kann beispielsweise bis zu 800 Kilometer mit einer Ladung zurücklegen, ein FCEV ebenso, allerdings ergibt sich ein enormer Gewichtsunterschied allein durch den Ausbau der Batterien, die beim FCEV durch leichte Wasserstofftanks ersetzt werden. Nicht zu vergessen ist auch, dass ein Wasserstoff-Lkw in 10-12 Minuten vollgetankt werden kann! Deutlich schneller als die Stunden, die es dauern könnte, ein entsprechendes BEV aufzuladen.

Wasserstoff-Brennstoffzellen sind wesentlich effizienter als entsprechende batteriebetriebene Fahrzeuge. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle kann doppelt so viel Strom erzeugen wie eine entsprechende Lithium-Ionen-Batterie. Wasserstoff kann auch aus erneuerbaren Quellen wie Sonnen- oder Windenergie gewonnen werden, was ihn zu einer umweltfreundlichen Option für den Antrieb von Fahrzeugen macht. Die jüngsten Innovationen im Zusammenhang mit der Gewinnung von Wasserstoff aus Ammoniak versprechen eine wirklich grüne und nachhaltige Kraftstoffquelle.

Dies steht in krassem Gegensatz zu der Belastung der natürlichen Ressourcen, die die Herstellung einer typischen BEV-Batterie durch den Abbau und die Verwendung von Lithium mit sich bringt. Manche sagen, dass die Nachfrage nach Lithium das Angebot bis 2030übersteigen wird, wenn nicht schon früher.

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist die schnelle Betankung, die dem entspricht, was der Endverbraucher von einer herkömmlichen Tankstelle erwarten würde, und die in wenigen Minuten erfolgen kann. BEVs brauchen trotz der jüngsten Entwicklungen immer noch sehr viel länger, in den meisten Fällen kann es viele Stunden dauern, und je größer das Fahrzeug ist, desto länger kann das Laden dauern!

FCEVs sind ideal für den Übergang von BEVs, während BEVs eine vorübergehende Lösung sein können, langfristige Lösungen sind auf Wasserstoff angewiesen. Dies ist ein Grund dafür, dass es jüngsten Prognosen zufolge bis 2030 weltweit etwa 10.000 Wasserstofftankstellen geben wird. Das entspricht einer ungefähren Verzehnfachung in den nächsten sieben Jahren.

Einfach ausgedrückt: Wasserstoff ist auf dem Vormarsch und gewinnt täglich mehr an Bedeutung - und das aus gutem Grund.

Trotz der zahlreichen Vorteile gibt es immer noch einige Herausforderungen im Zusammenhang mit der Verwendung von Wasserstoff-Brennstoffzellen als alternative Energiequelle. Obwohl sich die Technologie in den letzten Jahren verbessert hat, ist sie im Vergleich zu anderen Optionen wie Batteriebetrieb oder sogar Benzinmotoren immer noch relativ teuer. Zum Beispiel hat Wasserstoff pro Liter nur ein Sechstel der Energiemenge, die Benzin liefert. Das bedeutet, dass sehr viel Wasserstoff benötigt wird, um den Strombedarf zu decken. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Komprimierung des Wasserstoffs in den Tanks an Bord so effizient wie möglich erfolgt.

Darüber hinaus ist die Infrastruktur für die Betankung dieser Fahrzeuge immer noch begrenzt; derzeit gibt es weltweit nur ein paar hundert öffentliche Tankstellen, obwohl diese Zahl in Zukunft drastisch steigen dürfte.

Haskel ist voll auf Wasserstoff eingestellt

Wasserstoff-Brennstoffzellen stellen zweifellos eine interessante Möglichkeit für die Zukunft des emissionsfreien Verkehrs dar. Ihre Effizienz und Nachhaltigkeit machen sie zu einer idealen Wahl für den Antrieb von Fahrzeugen, von Autos bis hin zu Flugzeugen und darüber hinaus. Auch wenn es noch einige Herausforderungen zu bewältigen gibt, bevor sie auf breiter Front eingesetzt werden, besteht kein Zweifel daran, dass diese Technologie die Art und Weise, wie wir uns in unseren Städten und Ländern fortbewegen, in den kommenden Jahren revolutionieren wird.

Deshalb ist Haskel als bewährter, globaler Hochdruckexperte auch weiterhin bestens aufgestellt, um die Anforderungen an die Wasserstoffbetankung in aller Welt zu erfüllen. Haskel bietet nicht nur Unterstützung bei der Planung, dem Bau und der Wartung von Wasserstofftankstellen über die gesamte Lebensdauer hinweg, sondern entwickelt auch Komponenten, die bereits in über 200 Wasserstofftankstellenprojekten auf der ganzen Welt eingesetzt wurden. Wir arbeiten derzeit an der Patentierung und Bekanntmachung von Kompressionsverfahren, die die Wasserstoffbetankung um bis zu 25 % effizienter machen als je zuvor.

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