Seit vor 200 Jahren der erste Verbrennungsmotor mit Wasserstoff betrieben wurde, hat die Wasserstofftechnologie die Aufmerksamkeit von Menschen auf der ganzen Welt auf sich gezogen. Das Ziel der Wasserstofftechnologie besteht darin, Wasserstoff als saubere und erneuerbare Energiequelle zu erzeugen und zu nutzen, die für den Antrieb von Autos, Haushalten und einer Vielzahl anderer kommerzieller Zwecke genutzt werden kann.
Wasserstoff ist einzigartig in seiner Fähigkeit, ein leichter und energiereicher Kraftstoff zu sein, der keine direkten Schadstoffemissionen wie Treibhausgase ausstößt. Dies ist von Bedeutung, da davon ausgegangen wird, dass die Welt dadurch unabhängiger von fossilen Brennstoffen wird und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen sinken.
In naher Zukunft wird Wasserstoff wahrscheinlich aus verschiedenen Energiequellen hergestellt, gespeichert, dorthin transportiert, wo er benötigt wird, und dann sauber in Wärme und Strom umgewandelt, was ihn zur weltweit wichtigsten Energiequelle machen wird.
Inhaltsverzeichnis
Der aktuelle Stand der Wasserstoffenergietechnologie
Aktuelle technologische Entwicklungen in der Wasserstoffenergie
Die Zukunft der Wasserstoff-Energietechnologie
Wasserstoffenergie: Potenzial und Herausforderungen
Der aktuelle Stand der Wasserstoffenergietechnologie
Wasserstoff ist ein vielseitiger Energieträger, der zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen in vielen verschiedenen Bereichen wie Transport, Chemie, Metalle, Gebäude und Energieerzeugung eingesetzt werden kann. Früher galten diese Sektoren als schwierig hinsichtlich der Emissionsreduzierung.
Die Internationale Energieagentur (IEA) sagt dass Wasserstoff hauptsächlich in der chemischen und petrochemischen Industrie eingesetzt wird. Es wird beispielsweise zur Ölraffinierung sowie zur Herstellung von Ammoniak und Methanol verwendet. Es wird auch zur Metallverarbeitung und Lebensmittelproduktion verwendet. Eine weitere IEA berichten gibt an, dass Wasserstoff auch als Brennstoff in der Weltraumforschung und als Sauerstofffänger bei der Wärmebehandlung von Metallen verwendet wird.
Hier sind einige weitere Anwendungsfälle für Wasserstoffenergieanwendungen, die sich derzeit in der Massenproduktion befinden oder erhebliche Fortschritte oder Durchbrüche erzielen.
- Lagerlogistik: Wasserstoff-Brennstoffzellen kann saubere LKWs, Gabelstapler, Palettenhubwagen und andere Indoor-Fabrikfahrzeuge antreiben, die schnelles Auftanken und lange Laufzeiten erfordern.
- Weltweite Versorgungs-Kette: Wasserstoffenergie kann Langstrecken-Lkw und Nahverkehrsfahrzeugen die benötigte Reichweite und Leistung verleihen und gleichzeitig den COXNUMX-Ausstoß und die Lärmbelästigung reduzieren.
- Glasproduktion: Wasserstoff wird verwendet, um Rohstoffe wie Quarzsand bei hohen Temperaturen zu schmelzen, wodurch Erdgas ersetzt und der CO2-Ausstoß gesenkt wird.
- Elektronikfertigung: Wasserstoff wird als „Trägergas“ verwendet, um dünne Materialschichten auf Siliziumwafer aufzutragen und so die Herstellung von Solarzellen und Mikrochips zu ermöglichen.
Elektrolyseure sind Geräte, die mithilfe von Elektrizität Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten. Diese Geräte können eine größere Flexibilität auf der Marktseite bieten, da sie Wasserstoff produzieren können, wenn überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energiequellen verfügbar ist, und Wasserstoff zur Stromerzeugung verwenden können, wenn es einen Mangel an erneuerbarem Strom gibt. Elektrolyseure können als Nebenprodukt auch Sauerstoff erzeugen. Es kann für verschiedene industrielle Anwendungen verwendet oder auf dem Markt verkauft werden.
im Gegensatz zu anderen erneuerbaren EnergiequellenWasserstoff kann aus vielen verschiedenen Brennstoffen hergestellt werden und ist in verschiedenen Formen leicht zu transportieren. Es kann dann in Strom umgewandelt werden. Doch Wasserstoff wird derzeit überwiegend aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Daher die CO2-Emissionen aus den aktuellen Anwendungen der Wasserstoffenergie Konto für mehr als 900 Tonnen pro Jahr.
Wasserstoff ist eine saubere Energiequelle, wenn er aus kohlenstoffarmen Quellen wie erneuerbaren Energien, Kernkraft oder fossilen Brennstoffen mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) hergestellt wird. Die einzige Möglichkeit, den COXNUMX-Ausstoß zu reduzieren, ist die Umstellung auf sauberere Wasserstoffproduktionsmethoden.
Heute, Investitionen in Wasserstofftechnologie und Regierung Support steigen. Mehr als 30 Länder verfügen über Wasserstoff-Roadmaps, und entlang der Wertschöpfungskette wurden 228 große Wasserstoffprojekte angekündigt, die bis 300 Ausgaben in Höhe von über 2030 Milliarden US-Dollar belaufen.
Aktuelle technologische Entwicklungen in der Wasserstoffenergie
Mehrere aktuelle Durchbrüche und Innovationen stehen im Zusammenhang mit der Wasserstoffenergietechnologie. Zu den prominentesten gehören:
- Das US-Energieministerium (DOE) konzentriert sich auf die Entwicklung von Technologien, die bis 2 Wasserstoff für 2025 US-Dollar pro Kilogramm und bis 1 für 2030 US-Dollar pro Kilogramm durch Netto-Null-Kohlenstoff produzieren können Wegen.
- Forscher an der Schulich School of Engineering der University of Calgary haben einen neuen Brennstoffzellentyp entwickelt, der Methan oder andere Kohlenwasserstoff-Brennstoffe direkt nutzen kann, um Strom mit hoher Effizienz und niedrigen Kosten zu erzeugen. Diese innovative Wasserstoff-Energietechnologie macht kostspielige und komplexe Reformierungsprozesse überflüssig.
- Der grüne Wasserstoff der Finanzwelt beschleunigt sich dank neuer Technologien wie Elektrolyse, Brennstoffzellen, Wasserstoffspeicherung und Wasserstoffmischung. Grüner Wasserstoff ist Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne hergestellt wird.
- Die University of Waterloo hat entwickelt ein neuer Brennstoffzellentyp, der zehnmal länger halten kann als bestehende. Die Brennstoffzelle verwendet eine dünne Schicht aus Platin und Kohlenstoff, um die Verschlechterung zu reduzieren und die Haltbarkeit zu erhöhen. Diese Innovation hat das Potenzial, die Kosten von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen (FCVs) zu senken und sie gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen wettbewerbsfähiger zu machen.
Die Zukunft der Wasserstoff-Energietechnologie
Die Dynamik der Wasserstoff-Energietechnologie als zuverlässigste Energiequelle der Zukunft ist nicht aufzuhalten. Es kann dabei eine Schlüsselrolle spielen saubere Energie Übergänge durch die Bereitstellung einer flexiblen, kohlenstoffarmen Energiequelle für verschiedene Sektoren.
Die Wasserstoff-Energietechnologie kann es ermöglichen, Strom aus erneuerbaren Quellen in großem Maßstab zu erzeugen und zu nutzen und gleichzeitig den COXNUMX-Ausstoß zu reduzieren. Doch die Steigerung der Produktion, der Infrastruktur, des Handels und der Nutzung von Wasserstoff bringt einige Herausforderungen mit sich.
Wasserstoffenergie: Potenzial und Herausforderungen
Die hohen Kosten des technologischen Fortschritts für die Produktion, den Transport, die Speicherung und die Nutzung von Wasserstoff sind eine der Herausforderungen der Wasserstoffenergietechnologie. Eine weitere Herausforderung besteht darin, mehr Investitionen für Wasserstoffprojekte zu gewinnen und die Koordination zwischen den verschiedenen Interessengruppen in den Wasserstoff-Wertschöpfungsketten zu verbessern.
Diese Probleme können gelöst werden, indem Forschung und Entwicklung verbessert, die Kapitalkosten gesenkt und Wasserstoff wertvoller gemacht werden. Wir müssen außerdem unterstützende Richtlinien und Vorschriften entwickeln und die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen verschiedenen Akteuren fördern.
Durch die Bewältigung dieser Herausforderungen kann die Wasserstoffenergietechnologie eine Schlüsselrolle bei der Umstellung auf saubere Energie spielen und zu globalen Klimazielen beitragen, was zu einer „Wasserstoffwirtschaft“ führt.
