Die Brennstoffzelle – klimaschonend und mobil

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In einer Brennstoffzelle findet eine kontrollierte Knallgasreaktion zwischen Wasser und Sauerstoff statt  – nur ohne Explosion. Deswegen spricht man bei diesem Vorgang auch von der “kalten Verbrennung”.

Der “Sprit” der Brennstoffzelle ist Wasserstoff (H2). Dieser ist von sich aus bestrebt, zusammen mit Sauerstoff (O2) zu Wasser (H2O) zu reagieren. Dazu bedarf es keiner externen Energiezufuhr, statt dessen wird Energie abgegeben. In einer Brennstoffzelle kann es Aufgrund ihres Funktionsprinzips zu keiner Explosion kommen.  Auch befindet befindet sich im Inneren einer Brennstoffzelle keine Zündquelle und  Wasser-, sowie Sauerstoff sind voneinander getrennt. Der Kraftstoff soll zwar mit dem Sauerstoff reagieren, aber nicht schlagartig. Deswegen spricht man bei diesem Vorgang auch von der “kalten Verbrennung”. Der Sauerstoff wird meist der Luft entnommen und muss daher nicht mitgeführt werden.

Der entscheidende Vorteil der Brennstoffzelle ist der, dass die Brennstoffzelle direkt beim “Verbrennungsprozess” Strom erzeugt ohne den Umweg über ein Trägermedium Turbinen und Generatoren anzutreiben, die dann den Strom erzeugen, und bei dessen Prozess durch Reibungs-, und Wärmeverluste sowie teils immense mechanische Abnutzung, unnötige Kosten und Umweltbelastungen entstehen. Zwar ist der direkte Verbrennungsprozess in der Brennstoffzelle ab einer bestimmten Leistung nicht so effektiv wie z.B. der eines Verbrennungsmotors, jedoch entfällt dafür der o.g. Umwandlungsprozess in Strom völlig.

Vorteile der Brennstoffzelle:

  • umweltschonend, keine Schadstoffemissionen
  • vibrationsfrei, keine bewegten Teile
  • leise, nur Gebläse, geräuscharm
  • effiziente Energiegewinnung
  • modularer Aufbau
  • keine Schaltvorgänge
  • gutes Anlauf- und Lastwechselverhalten
  • Die Brennstoffzelle ist eine neuartige Technik, die noch ausbaufähig ist.
  • Die Brennstoffzelle besitzt eine hohe Akzeptanz in der Fachwelt und bei umweltbewussten Bürgern.
  • Aus dem Auspuff (Abluftkanal) kommt nur etwa 55°C warmer Wasserdampf.
  • In Kombination mit einer nachgeschalteten Dampfturbine erreicht eine BSZ einen Wirkungsgrad von 65% – Kohlekraftwerke schaffen 40%.
  • hervorragendes Teillastverhalten: nahezu keine Wirkungsgradeinbussen bei Betrieb zwischen 50% und 100%. Sie arbeitet nur, wenn der Strom tatsächlich benötigt wird.
  • wesentlich höhere Energiedichte im Speichermedium ( Wasserstoff ) zu herkömmlichen Akkumulatoren.

Automobile, würden wesentlich leichter werden, da das gesamte Antriebssystem auf einen Wasserstofftank, die Brennstoffzelleneinheit und 4 Elektromotoren in den Rädern reduziert werden könnte. Motor, Kupplung, Wellen, Getriebe etc. wäre alles nicht mehr nötig und dessen Gebrauchsstoffe wie Öle und Schmiermittel würden sich auf die Radlager begrenzen. Die Brennstoffzelle kann ebenfalls in der Haustechnik zur  Energie und Wärmegewinnung genutzt werden.

Würde dieses Prinzip global eingesetzt, wären wir das Laster der fossilen Brennstoffe los, keine Abgase mehr in den Städten, wesentlich weniger Verschleiß im gesamten Prozess der Energieerzeugung und Energienutzung.

Die Wasserstoff Erzeugung ist nach einem sehr einfachen Prinzip zu realisieren. Das Verfahren nennt sich Elektrolyse. Durch Einbringen von Gleichstrom in ein elektrolytisches Trägermedium, in diesem Fall Salzwasser, zerfällt das Elektrolyt ( Salzwasser) in seine Bestandteile – molekularer Wasserstoff ( H2 ) und molekularer Sauerstoff ( O2 ).

Als Überganglösung zur Versorgung der Brennstoffzellen ist es mit Hilfe einfach Katalysatoren möglich aus Erd-, und Biogas reinen Wasserstoff zu erzeugen.

Bei Temperaturen von 650 Grad Celsius verwandeln sich in einem Zylinder mit zweieinhalb Metern Durchmesser und neun Metern Länge Erdgas oder Biogas in Wasserstoff und andere chemische Verbindungen. Der Wasserstoff verbindet sich in den 350 Brennstoffzellen aus Nickeloxid und Lithium-Kalium-Karbonat mit Sauerstoff zu Wasser.

Zur Erzeugung der benötigten Mengen Wasserstoffs, ist Solarenergie eine sehr geeignete Energiequelle, da auch hier ein Großteil der Energiewandlung in Form von Transformatoren und Regeltechnik entfällt. Prinzipiell würde es schon genügen den von der Solarzelle erzeugten Gleichstrom direkt in ein Elektrolyt wie Salzwasser zu leiten, ohne o.g. Umwandlungen.

Eine komplett neue Infrastruktur für den “neuen” Treibstoff ist ebenfalls nicht nötig, da man auf die bisherige Infrastruktur, wie Gastanker und und Pipelines zugreifen kann. Ein Ausbau wäre allerdings erforderlich.

Zuletzt besteht auch ein geopolitischer Nutzen, in Bezug auf die afrikanischen Flüchtlingsströme, da man diesen Menschen in Ihrer Heimat teilhabe an wirtschaftlichem Aufschwung bieten kann, denn es ist unbestritten, dass in Afrika die Sonneneinstrahlung konstanter und energetisch höher ist als in Europa und Salzwasser ist an den Küsten Afrikas ebenfalls in ausreichendem Maße vorhanden.

 

 

Das Gesamtkonzept zur Energiegewinnung hat sich bereits in der Praxis bewährt : Rhön – Klinikum in Bad Neustadt/Saale und weitere.