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Wasserstoffnutzung
in der Haustechnik
| Da die Sicherheitsanforderungen
(Wasserstoff ist leichter als Luft und breitet sich deshalb bevorzugt
nach oben aus und verteilt sich wegen seiner hohen Diffusivität
sehr schnell) bei der Lagerung und Verwendung
von Wasserstoff gegenüber anderer gasförmiger
Energieträger (Erdgas, Propan, Methan) erheblich
höher sind, ist der Einsatz in der Haustechnik
noch in den Kinderschuhen.
Wasserstoff
kann auch heute schon alle flammengebundenen Verbrennungen
mit hohen Temperaturen (Heizöl, Erdgas, Diesel, Benzin, Holz
und Kohle) für die Raumheizung, Trinkwassererwärmung,
thermische Kraftwerke, Motoren
und Prozesswärme ersetzen.
Dazu müssen die bewährten und ausgereiften Wasserstoff-Technologien
modifiziert werden, damit sie den Anforderungen an eine effiziente,
schadstoffarme und sichere Energieumsetzung entsprechen.
So ist z. B. die katalytische Verbrennung (flammenlose
Verbrennung) möglich, bei der der Wasserstoff an
geeigneten Katalysatoroberflächen (Nickel, Platin) bereits
bei Umgebungstemperaturen oxidiert und bei Temperaturen
unter 500 °C praktisch keine Stickstoffoxid-Emissionen
aufweist.
Wasserstoff
kann in Brennstoffzellen, Wasserstoffbrennern,
katalytischen Brennern, BHKW's
(Motor), Verbrennungsmotoren (PKW, LKW) und Gasturbinen
(Flugzeug) eingesetzt werden.
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Wasserstoffatlas Deutschland: Wegweiser für die Energie der Zukunft
- Bundesministerium für Bildung und Forschung
Wasserstoffnutzung im Industrie-, Energie- und Mobilitätssektor
-Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme
Wasserstoff: Schlüsselelement für die Energiewende
- BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Wasserstoff und die magische Grenze von 3 €/kg
- Dr. Jens Hanke / Graforce Hydro GmbH
Skript zur Vorlesung über Wasserstofftechnologie - Dr.-Ing. Thomas Jordan
Ist die Wasserstoffherstellung und -nutzung wirklich ein sinnvoller Weg? - Ulf Bossel
Wasserstoff in meiner Heizung: Geht das?
ASUE-Arbeitskreis "Erneuerbare Gase"
Vom Windrad in die Gasleitung: so kommt der grüne Wasserstoff in die heimische Heizung
EnBW Energie Baden-Württemberg AG
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Wasserstoff
Wasserstoff ist das leichteste
der chemischen Elemente und kommt als atomarer Wasserstoff
unter normalen Bedingungen auf der Erde nicht vor. Hier liegt Wasserstoff
in der dimerisierten Form als molekularer Wasserstoff
H2 vor. Es ist ein hochentzündliches,
farb- und geruchloses Gas. Wasserstoff ist Bestandteil des Wassers
(H2O) und fasst aller organischen Verbindungen.
Beim Mischen mit Luft zu 4 bis 76 Volumenprozent (Vol.-%) Wasserstoff
entsteht Knallgas, das bereits durch einen wenig energiereichen
Funken zur Explosion gebracht werden kann. In einem ausgewogenen Mischungsverhältnis
von O2 und H2
kann eine Knallgasexplosion verheerende Wirkung haben.
Zur Wasserstoffgewinnung wird die Elektrolyse
von Wasser eingesetzt. Hier wird Wasser mit Hilfe von
elektrischem Strom in Wasserstoff
und Sauerstoff gespalten.
2 H2O
=> 2 H2
+ O2
Eigenschaften:
• Wasserstoff ist nicht giftig, ätzend oder radioaktiv
• Wasserstoff verunreinigt kein Wasser
• Wasserstoff schädigt weder Natur noch Umwelt
• Wasserstoff verfügt gegenüber Erdgas und Heizöl über die höchste Energiedichte pro Kilogramm (Wasserstoff 33,3 kWh/kg, Erdgas 13,9 kWh/kg, Heizöl 11,4 kWh/kg)
• Wasserstoff kann CO2-neutral erzeugt und verbrannt werden und ist damit absolut klimafreundlich
Richtig eingesetzt, ist es Grundlage der
Brennstoffzellen und Wasserstoffbrenner,
katalytischen Brennern, BHKW's (Motor), Verbrennungsmotoren (PKW, LKW) und Gasturbinen (Flugzeug) eingesetzt werden. |
Wasserstoff - LUMITOS AG
Eigenschaften von Wasserstoff - Steckbrief - Hydrogeit / Dipl.-Ing. Sven Geitmann
Wasserstoff - Brennstoff mit Zukunftspotenzial
Wasserstoff - Herstellung, Speicherung, Ausblick - die Brennstoffzelle.de
Wasserstofftechnik - sera GmbH |
Natürlicher Wasserstoff bzw. Weißer Wasserstoff entsteht immer wieder aufs Neue, wenn unterirdisches Wasser mit Eisenmineralien bei hohen Temperaturen und hohem Druck reagiert. Ein erfreulicher Faktor dabei ist, dass natürlicher Wasserstoff nicht nur sauber, sondern auch erneuerbar sein könnte. |
Was ist "weißer Wasserstoff"
Das Für und Wider von Europas neuester sauberer Energiequelle
Euronews SA
Goldgräberstimmung: Auf der Suche nach verstecktem Wasserstoff in der Erde
Dominik Hochwarth, ingenieur.de - VDI Verlag GmbH
Natürlicher Wasserstoff: Mehr als eine Hoffnung?
Martin Stutz, Axpo Holding AG
Hoffnung für die Energiewende: Natürlicher Wasserstoff in Europa
Video - Europamagazin · Das Erste |
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Wasserstoffherstellung
Die Herstellung des molekularem
Wasserstoffs (H2) kann mit verschieden
Methoden aus Kohlenwasserstoffen (Erdöl,
Erdgas, Kohle), Biomasse und Elektrolyse
erfolgen.
Serienreife Verfahren zur Wasserstoffherstellung
· Elektrolyse
(Spaltung von Wasser)
· Biowasserstoff
(Vergasung, Vergärung)
· Photosynthese
(Wasserstoff aus Grünalgen)
· Dampfreformer
(Erdgas)
· Partielle
Oxidation (Ölvergasung)
· Autotherme
Reformer (Methanolreformierung) |
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Weißen Wasserstoff scheint es genügend zu geben. Ein erfreulicher Faktor dabei ist, dass natürlicher Wasserstoff nicht nur sauber, sondern auch erneuerbar sein könnte. Natürlicher Wasserstoff entsteht immer wieder aufs Neue, wenn unterirdisches Wasser mit Eisenmineralien bei hohen Temperaturen und hohem Druck reagiert. Er wurde in zahlreichen Gesteinen in Gebieten jenseits der Sedimentbecken gefunden, in denen Erdöl abgebaut wird.
Durch Verfahren wie Fracking können die natürlichen Wasserstoffvorkommen gewonnen werden, was dann aber diese Farbe im Umkehrschluss teilweise nicht klimaneutral macht. Die Wissenschaft ist sich hierbei jedoch noch unschlüssig, vor allem mit Blick auf Umweltbilanz oder Nutzungspotenzial. |
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Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt. Der dazu benötigte Strom kommt ausschließlich aus erneuerbaren Energien. Dadurch ist diese Wasserstofferzeugung CO2-frei. |
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Grauer Wasserstoff wird mittels Dampfreformierung zumeist aus Erdgas produziert. Das dabei entstandene CO2 entweicht in die Atmosphäre, was den Treibhauseffekt verstärkt. |
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Blauer Wasserstoff wird wie grauer Wasserstoff gewonnen. Jedoch wird das entstehende CO2
gespeichert und gelangt nicht in die Atmosphäre. Damit kann auch diese Art der Wasserstoffproduktion als CO2-neutral betrachtet werden. |
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Türkiser Wasserstoff entsteht, indem man Methan in einem Hochtemperaturreaktor
thermisch aufspaltet. Dabei entsteht Kohlenstoff in fester Form, der anderen Verwendungen zugeführt oder dauerhaft gespeichert werden kann. Damit
dieses Verfahren CO2-neutral ist, muss die Wärmeerzeugung für den Hochtemperaturreaktor mit erneuerbaren Energien erfolgen. |
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Oranger Wasserstoff wird aus der Umwandlung von Biomasse oder unter Verwendung von Strom aus Anlagen der Abfallwirtschaft (etwa Müllverbrennungsanlagen oder Biogasanlagen) gewonnen. So können z. B. Siedlungs- und Industrieabfälle mit niedriger Recycling-Quote, in den hochwertigen Energieträger Wasserstoff umgewandelt werden. Gerade für Kommunen, könnte damit ein völlig neuer Produktionszweig entstehen. Mit diesem "orangenen Wasserstoff" können auch die eigenen kommunalen Fahrzeuge betrieben und damit fossile Treibstoffe ersetzt werden. |
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Roter Wasserstoff (auch Gelb, Pink, Rot, Rosa, Violett) wird durch Elektrolyse gewonnen. Der benötigte Strom stammt aus der Kernenergie. Klimaschädliches CO2 entsteht dabei nicht, aber radioaktiver Abfall, der sicher und dauerhaft endgelagert werden muss. Der Kohlenstoff-Fußabdruck bei Stilllegung von Kernkraftwerken sowie die atomaren Abfälle mangels Lösungen für die langfristige Lagerung schwer abzuschätzen. |
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Elektrolyse |
Elektrolyse
Quelle: Planet GbR
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Die
Elektrolyse ist eine chemische Reaktion,
die unter Aufwand von elektrischer Energie abläuft. In jedem
Wassersystem sind verschiedene Metalle vorhanden, die in dem Elektrolyt
(Heizungswasser, besonders dann, wenn im System eine Biofilmbildung
[Schwefelbildung] vorhanden ist) auf Grund der Unterschiede in
der Spannungreihe zu eine Stromfluss führen. Auch durch die
Erdung von Metallleitungen ist ein Stromfluss möglich.
Bei der Wasserelektrolyse handelt es sich um
den Vorgang, welcher Wasser (H2O)
in Wasserstoff (H2)
und Sauerstoff (O2)
umwandelt. Es entsteht Knallgas, das eine explosionsfähige
Mischung ist. Bei dem Kontakt mit offenem Feuer (Flamme, Glut
oder Funken) erfolgt die so genannte Knallgasreaktion.
Wasserstoff
– Herstellung per Elektrolyse
- Dipl.- Ing. Michael Wenske ENERTRAG AG |
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Eine Elektrolyse
besteht aus zwei Teilreaktionen an den beiden
Elektroden. In einer elektrisch leitenden Flüssigkeit,
dem sogenannten Elektrolyten, kommt es bei einem von
außen erzwungenen Stromfluss (Gleichstrom)
zur Zersetzung des Elektrolyten und einer Abscheidung von Stoffen an
den Elektroden.
Die entstandenen negativ geladenen Ionen geben an der
positiv geladenen Anode Elektronen ab, die über
den Stromkreis zur Kathode wandern. Dort nehmen positiv
geladene Ionen Elektronen auf. (Achtung: Die Bezeichnungen Kathode und
Anode sind umgekehrt als bei der Brennstoffzelle!)
Quelle:
dieBrennstoffzelle.de
Für die Wasserelektrolyse
ergeben sich die folgenden Reaktionsgleichungen:
Kathode: 2 H2O
+ 2 e- => H2 + 2 OH-
Anode: 2 H2O => O2
+ 4 H+ + 4 e-Gesamtreaktion: 2 H2O =>
2 H2 + O2
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Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff - TÜV NORD GROUP |
Ingenieure in Melbourne konnten die Produktion von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse um das 14-fache steigern, indem sie Schallwellen eingesetzt haben. Die Erfindung bietet laut den Forschern eine vielversprechende Möglichkeit, mehr und günstigeren grünen Wasserstoff zu erzeugen. Dieser wird durch die Aufspaltung von Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff hergestellt.
Wasserstoff einfacher aus Wasser produzieren: Profis schwören auf Schallwellen
Tobias Stahl, efahrer.chip.de - BurdaForward GmbH |
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WESTKÜSTE100
Das Ziel des Reallabors WESTKÜSTE100 ist der Aufbau sowie die erfolgreiche Umsetzung einer regionalen Wasserstoffwirtschaft im industriellen Maßstab. Dabei soll auf Basis erneuerbarer Energien (Windenergie und Photovoltaik) mittels eines 30-Megawatt (MW) Elektrolyseurs grüner Wasserstoff erzeugt und durch die Kopplung verschiedener Sektoren für industrielle Zwecke genutzt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, haben sich regionale und internationale Unternehmen aus Industrie, Entwicklung und Forschung zusammengeschlossen, um grünen Wasserstoff zu produzieren, zu speichern, zu transportieren und zu verwerten.
Als starke Windenergie-Region mit ausgezeichneten geologischen Speicherbedingungen und innovativen Unternehmen, die eine klimaneutrale Zukunft aktiv mitgestalten wollen, bietet die Westküste Schleswig-Holsteins ideale Voraussetzungen.
Das Projekt wird mit 36,5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Die gesamte Investitionssumme wurde bei der Projektbeantragung auf ca. 89 Millionen Euro geschätzt, dürfte aber am Ende deutlich höher liegen.
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Grüner Wasserstoff und Dekarbonisierung im industriellen Maßstab
Raffinerie Heide GmbH / Forschungszentrum Jülich GmbH
Projekt Westküste100 - Grüne Industrie durch Wasserstoff und Kreislaufwirtschaft
Projektträger Jülich | Forschungszentrum Jülich GmbH
Entscheidung des Joint Ventures:
Elektrolyseur im WESTKÜSTE100 Reallabor wird nicht gebaut
Raffinerie Heide GmbH |
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Biowasserstoff
Eine zukunftsträchtige Alternative zur Elektrolyse ist die Wasserstoffherstellung aus Biogas
durch Dampfreformierung. Je nach zugeführtem Substrat können Biogasanlagen nicht nur CO2-neutrale
(grundlastfähige) Energie bereitstellen, sondern durch die Nutzung von landwirtschaftlichen Abfällen (Gülle, Festmist, Holzschnitzel, Holzpellets,.
Ernterückstände, Landschaftspflegematerial, Grünschnitt) auch CH4-Emissionen senken.
Der im Biogas enthaltene Schwefelwasserstoff wird in einem vom bereits vorhandenen Aufbau der Anlage abhängigen
Verfahren abgeschieden (meist nur zusätzliche Tiefenentschwefelung mittels Aktivkohle). Anschließend wird das Methan im aufbereiteten Gemisch mittels Nickel-katalysierter
Dampfreformierung zu Wasserstoff reformiert. Durch Druckwechseladsorption wird dann das im Produktgas enthaltene CO,
CH4 und CO2 abgeschieden.
20 Jahre nach dem Beschluss des 1. EEG beginnt der Ablauf der gesetzlichen Vergütungsdauer. Mit der drohenden
Abschaltung aus wirtschaftlichn Gründen wären bis zu 17 % der derzeitigen Energieerzeugung aus regenerativen Quellen in Deutschland bedroht.
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Vereinfachtes Schema des Dampfreformierung-Prozesses
Bio-to-X – Wasserstoff aus Biogas - BtX energy GmbH
Biomasse-Vergasung und Biogas-Reformierung - c/o BIOCOM AG |
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Photosynthese
Die Photosynthese ist die lichtinduzierte Spaltung des Wassers und es
Sauerstoff als Abfallprodukt. Durch die Photosynthese werden enorme Mengen von Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen
und in Kohlenhydrate umgewandelt, in denen letztlich die Sonnenenergie gespeichert ist.
Die neuesten Erfolgsmeldungen zur Künstlichen Photosynthese kommen aus Projekten zur
Nutzbarmachung der Wasserstoffgewinnung aus der Energie des Sonnenlichts bzw. zur instantanen Weiterverarbeitung
des Wasserstoffs zu Biokraftstoffen oder schließlich gar zu beliebigen Verbindungen aus Kohlenstoffdioxid. Ziel ist auch
hier, die geringen Wirkungsgrade der natürlichen Photosynthese deutlich zu verbessern und z. B. auf Werte um die 20 % zu steigern. Ein wesentlicher Ansporn
zur Realisierung von Verfahren der Künstlichen Photosynthese zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen ist neben der Nutzbarmachung der Endprodukte
insbesondere die Tatsache, dass gleichzeitig das klimaschädliche Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre entfernt wird.
Die gegenwärtig intensiven Forschungsbemühungen lassen erwarten, dass man bereits in 10 bis 20 Jahren zu
praxistauglichen Verfahren der Künstlichen Photosynthese zur Erzeugung von Wasserstoff oder anderen Brennstoffen kommen kann. Erste
Anwendungen könnte es dort geben, wo keine herkömmliche Energieinfrastruktur vorhanden ist, also z. B. in Entwicklungsländern für die Versorgung einzelner
Gehöfte mit Biokraftstoffen.
Photosynthese: Mit grünem Wasserstoff in eine saubere Zukunft
- Professor Wolfgang Lubitz
Künstliche Photosynthese
- Das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen (INT)
Wasserstoff aus der Algenfabrik - Futurium gGmbH
Wasserstoff aus Grünalgen - dieBrennstoffzelle.de, Christian Merten |
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Brennstoffzelle |
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| Funktionsweise |
| Quelle: Maxgym.musin |
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| Betrachtung-Funktionsweise |
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Brennstoffzellen-Stack |
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Das Funktionsprinzip
einer Brennstoffzelle wurde bereits im
Jahre 1839 von William Grove erkannt und in einer "Wasserstoff-Sauerstoff-Batterie"
realisiert. Die Entdeckung des Dynamoprinzips durch Werner
von Siemens im Jahre 1866 verdrängte allerdings die
Bedeutung der Brennstoffzelle für die Stromerzeugung
zunächst völlig. |
| In einer
Brennstoffzelle wird die Enthalpie des Brennstoffes direkt
in elektrische und thermische Energie gewandelt. Sie vermeidet
damit Zwischenschritte bei der Energiewandlung und unterliegt
nicht den Beschränkungen durch den Carnot-Wirkungsgrad,
wie dies bei konventionellen Systemen der Fall ist. |
| Die Arbeitsweise
einer Brennstoffzelle ist mit der Umkehrung der Elektrolyse
des Wassers vergleichbar. Während bei der Elektrolyse
durch Zufuhr von elektrischer Energie das Wassermolekül
in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird, reagieren
in einer Brennstoffzelle H2 und O2 unter Abgabe
von elektrischer und thermischer Energie zu Wasser. |
| Es gibt
mehrere Typen von Brennstoffzellen. Unabhängig vom
Typ besteht eine Brennstoffzelle aus zwei Elektroden, einer
Anode und einer Kathode, die durch einen gasundurchlässigen,
protonenleitenden Elektrolyten voneinander getrennt sind.
Die Elektroden hingegen besitzen eine poröse Struktur
und sind damit gasdurchlässig. |
Das Herz einer PEM-Brennstoffzelle
besteht aus zwei Elektroden, der Anode (Pluspol) und der
Kathode (Minuspol), die durch eine ionen-durchlässige
Polymer-Membran getrennt sind. Dieser Elektrolyt ist ca.
0,1 mm dick und ähnelt einer Folie für Overhead-Projektoren.
Diese Membran muss gasdicht sein, damit Wasserstoff und
Sauerstoff nicht direkt miteinander reagieren können.
Für Elektronen darf sie auch nicht passierbar sein,
sie muss also elektrisch isolierend wirken. Sie muss jedoch
protonen-durchlässig sein, das heißt Wasserstoff-Ionen
dürfen passieren. Als Elektrolyt-Material kommen
egal für welche Brennstoffzellen-Art nur wenige Materialien
in Frage. Im Niedertemperatur-Bereich gibt es einige wenige
Säuren oder Basen, die einsetzbar sind, und im Hochtemperatur-Bereich
gibt es Oxid-Keramiken und Karbonate.
> mehr
Brennstoffzelle
im Auto: Besser als Lithiumakkus - Harald Lesch
Ist die Brennstoffzelle die Zukunft?
Die Alternative zum E-Auto |
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Aufgrund der politisch gewollten Klimaziele wird es im Wärmesektor
zukünftig einen Mix aus strombasierten Lösungen (z. B. Wärmepumpen, elektrische Trinkwassererwärmung)
und aus erneuerbaren Energieträgern (z. B. synthetisches Methan und CO2-neutral erzeugter Wasserstoff) geben. Dem
Wasserstoff wird hier eine zentrale Rolle zugesprochen. Sein Einsatz ist der konsequente Weg, den Wärmemarkt klimaneutral
zu machen. |
Quelle: promeos GmbH |
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Schon heute könnten 20 bis 30 % Wasserstoff dem Erdgas im Netz
beigemischt werden. Was die Treibhausgasemissionen um rund 7 % verringern würde. Die Gas-Brennwertgeräte der neuesten Generation könnten auf diese Gasgemische eingestellt werden. Das Ziel ist, die in der Praxis bewährten
Gasbrennwertgeräte für einen 100%igen Wasserstoffbetrieb zu entwickeln.
Ein Team aus Ingenieuren und Technikern im Technikum, dem Viessmann Forschungs- und Entwicklungszentrum
am Unternehmens-Stammsitz in Allendorf (Eder) entwickelt und testet "H2ready"-Brennwertgeräte für den Betrieb mit reinem Wasserstoff.
Die Basis sind moderne, gasadaptive Wandgeräte für Erdgas mit einem vollvormischenden Oberflächen-Gasbrenner. Die
gegenüber Erdgas deutlich abweichenden Verbrennungseigenschaften des Wasserstoffs erfordern insbesondere eine Neuentwicklung
des Verbrennungs-, Flammenüberwachungs- und Regelsystems sowie eine Anpassung der Brenner-Komponenten. Nach der Prototypen-Erprobung folgen die Phasen
der Qualifizierung, Dauererprobung und schließlich der Einsatz der Geräte. Die innovativen "H2ready"-Brennwertgeräte werden sich mit wenigen Handgriffen vom Betrieb
mit Erdgas bzw. Erdgas/Wasserstoff-Gemischen auf den Betrieb mit reinem Wasserstoff umstellen lassen. Die Voraussetzung für den Einsatz in der Praxis sind
regionale Gasnetze in Deutschland, die reinen Wasserstoff an die Verbraucher verteilen. |
Die innovativen "H2ready"-Brennwertgeräte werden sich mit
wenigen Handgriffen vom Betrieb mit Erdgas bzw. Erdgas/Wasserstoff-Gemischen auf den Betrieb mit reinem Wasserstoff umstellen lassen
Quelle: Viessmann Climate Solutions SE |
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Entwicklung im Technikum "H2ready"-Brennwertgeräte für den Betrieb mit reinem Wasserstoff
Viessmann entwickelt Lösungen für das klimaneutrale Heizen mit Wasserstoff |
Mit einem katalytischen Wasserstoffverbrenner-System werden z. B. Wasserstoff- oder
andere Luft-Gasgemische flammlos in einem weiten Konzentrationsbereich verbrannt und die entstande
Wärmeenergie kann genutzt werden. |
H2-Brenner NEO305
H2-Brenner Version NEO305
mit Heizband
Quelle: neo hydrogen sensors GmbH |
Das H2-Brennersystem NEO305 ist ein System zur flammlosen Wasserstoffverbrennung
in einem weiten Konzentrationsbereich, außerhalb der Zündgrenzen (Nur im nicht-explosiven Bereich zugelassen). Es findet eine emissionsfreie Umsetzung
von Wasserstoff in nutzbare Wärmeenergie und Wasser durch katalytische Reaktion mit Sauerstoff statt. |
Anwendungen der Katalysatoren:
• Katalytische, flammlose, thermische Verbrennung von H2/Luft-Gasgemischen zur
Wärmegewinnung und/oder Abgasreinigung im industriellen Maßstab
• Feinreinigung von Gasen durch Entfernen von minimalen Verunreinigungen
• Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Gas-Gemischen (bei erhöhter Starttemperatur)
• Katalytische Nachverbrennung von Brennstoffzellenabgasen oder Elektrolysegas
• Entfernen von Sauerstoff- oder Wasserstoffresten aus Elektrolysegas z. B. Reinigung von Luft oder Helium
• Abreicherung von Sauerstoff oder Wasserstoff in chemischen Prozessen
• Sicherungstechnik, Explosionsvermeidung, Brandprävention (durch O2-Abreichung) |
Katalytischer Wasserstoffbrenner - neo hydrogen sensors GmbH
Datenblatt H2-Brennersystem NEO305 |
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Heiz- und Prozesswärme mit klimaneutralem Wasserstoff - Bosch Industriekessel GmbH
Toyota entwickelt weltweit ersten Wasserstoffbrenner für Industrie |
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Wasserstoffnutzung in der Industrie - Gas statt Strom |
Die Industrie (Metall und Stahl, Glas, Kunststoff, Gummi, Textil, Lebensmittel) soll den Weg
"Gas statt Strom" einschlagen und dabei besonders auf die Wasserstoffnutzung eingestellt werden.
Für den Wasserstoff kann die vorhandene Infrastruktur benutzt werden. "Strom" wird für die
Wärmepumpentechnik und E-Autos sinnvoller eingesetzt.
Die promeos GmbH ist gerade dabei, ihre flammenlosen Brenner auf die Wasserstoff-Basis
umzustellen. Wasserstoff soll, neben dem Strom, ein Standbein der Energiewende in Deutschland sein.
Durch die schadstofffreie Verbrennung (es entsteht nur Wasserdampf) ist diese Technologie z. B. besonders für die Lebensmittelindustrie geeignet.
Die Technik der flammenfreien promeos® Technologie wird schon seit Jahren mit Erdgas, Flüssiggas, Stadtgas, Biogas und Sondergas eingesetzt. |
Die flammenfreie Gasbrenner Technologie basiert auf den von promeos®
zur Serienreife entwickelten Porenbrennern. Hierbei gibt es keinerlei offenen Flammen, sondern die Verbrennung findet kontrolliert in
keramischen Strukturen statt. Die vollständige Mischung von Gas und Luft außerhalb des Brennraums
schafft die Grundlage für eine sich anschließend saubere und leise Verbrennung. |
Quelle: promeos GmbH |
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Brennerarten
Quelle: promeos GmbH |
Flammenfreie Gasbrenner-Technologie von promeos® werden
als Einbausystem und in schlüsselfertige Anlagen angeboten:
• Gasbrenner-Systeme zur Integrierung in neue oder bestehende Anlagen
• Beheizungssysteme zur Integrierung in neue oder bestehende Anlagen
• schlüsselfertige Beheizungsanlage
Die Wärmequelle der Beheizungsanlagen und Industrieöfen.
• FESTKÖRPERSTRAHLUNG (IR)
reo® Der volumetrische Porenbrenner Oberflächentemperatur: max. 1.400 °C
Spezifische Leistung:
bis 3 MW/m2
Material: SiSiC / AI203
• HOCHTEMPERATUR GASSTRAHLUNG
neo Der Oberflächenbrenner mit Lochstruktur Oberflächentemperatur: max. 1.700 °C
Spezifische
Leistung: bis 5 MW/m2
Material: AI203
• WARUMLUFT
ceo Der Oberflächenbrenner mit Schaumstruktur Oberflächentemperatur: max. 1.100 °C
Spezifische Leistung: bis 5
MW/m2
Material: AI203 / Fe2O3
Energieeffiziente und wirtschaftliche Beheizungslösungen für industrielle Thermoprozesse |
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| BHKW |
In größeren
Leistungsbereichen werden bereits eine Vielzahl von BHKW-Anlagen
betrieben. Bei kleineren Leistung werden seit einiger Zeit ebenfalls
kompakte, anschlussfertige Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen
(Mini-BHKW) angeboten. Diese werden direkt im Heizraum
aufgestellt. |
 Prinzip
einer Wärme-Kraft-Kopplung
Quelle: BHKW-Infozentrum Rastatt
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Die Verbrennungskraftmaschine (z. B. Motor,
Gasturbine) treibt einen Generator an und stellt dadurch elektrischen
Strom dem Verbraucher zur Verfügung. Evtl. kann der Motor
auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der
Drucklufterzeugung) antreiben. Die Abwärme, welche im Motorblock
anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen
Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die
im Abgas enthaltene Energie wird entweder zur Dampferzeugung
(Prozeßwärme) genutzt und/oder durch Wärmetauscher
zur Trinkwassererwärmung. Als konventionelle Technologien
zur Kraft-Wärme-Kopplung stehen die Dampfturbine,
der Verbrennungsmotor sowie die Gasturbine zur Verfügung.
Neuere Technologien wie die Brennstoffzelle oder der Stirlingmotor
erweitern die bestehenden KWK-Technologien.
> mehr
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In der Zukunft wird es immer dringender, Ökostromüberschüsse
aus Photovoltaik- und Windkraft-Anlagen sinnvoll zu
verwenden bzw. zu speichern. Der Ausbau der Stromnetze wird immer mehr abgelehnt und Stromspeicher,
so z. B. Pumpspeicherkraftwerke (Wasser oder Druckluft) werden immer
mehr abgelehnt, Batterien können nur kurzfristig speichern. Deshalb wird erneuerbarer Strom in Wasserstoff und Methan
(EE-Gas - erneuerbares Gas) umgewandelt. Dieses Konzept wird auch "Power to Gas" genannt. Das gesamte
deutsche Erdgasnetz steht mit sehr großen Speicherkapazitäten zur Verfügung. Es kann als Speicher
für Ökostrom genutzt werden, denn es ist jetzt schon 45 mal so groß ist wie die Gesamtkapazität
aller heute in Deutschland bestehenden Pumpspeicherkraftwerke. |
Zur Zeit liefert Greenpeace Energy eG
Erdgas, dem nach und nach Wasserstoff beigemengt wird, sobald dieser verfügbar ist. Aus technischen und
regulatorischen Gründen darf nur bis zu einer Obergrenze von 5
% Wasserstoff ins Gasnetz eingespeist werden. Wasserstoff, der nicht eingespeist werden kann, wir
zu erdgasgleichem Methan umgewandelt. In der Zukunft
können erneuerbarer Wasserstoff und erneuerbares Methan das fossile
Erdgas zu 100 Prozent ersetzen. |
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Windstrom
zu Windgas - Elektrolyseur |
Quelle:
Greenpeace Energy eG |
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Grundlage für
die Umwandlung von Windstrom in Windgas ist das Elektrolyse-Verfahren.
Hierbei wird der Strom, der z. B. nicht in das vorhandene
Stromnetz eingespeist werden kann, eingesetzt, um Wasser
in seine Grundstoffe (Wasserstoff und Sauerstoff) aufzuspalten.
Der Wasserstoff wird durch die Elektrolyse mit einem sehr
hohen Wirkungsgrad von bis zu 73 Prozent hergestellt. |
Der freigesetzte Sauerstoff wird in
die Atmosphäre, der Wasserstoff ins Gasnetz eingespeist.
Durch ein weiteres chemisches
Verfahren lässt sich überschüssiger
Wasserstoff „methanisieren“.
Das erneuerbare Methan kann das herkömmliche Erdgas
langfristig vollständig ersetzen und damit den Übergang
von fossilem zu erneuerbarem Gas leisten.
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Wasserstoff-Wertschöpfungskette |
Die Wasserstoff-Wertschöpfungskette im Energiepark Bad Lauchstädt
Quelle: EnBW - Energie Baden-Württemberg AG |
Zentrales Element der Energiewelt von morgen ist der vielversprechende Energieträger "grüner Wasserstoff". Doch wie sieht das Ganze in der Umsetzung aus? Das zeigt der Energiepark Bad Lauchstädt in Sachsen-Anhalt. Es ist das einzige Projekt seiner Art: Hier entsteht ein Reallabor, das die komplette Wasserstoff-Wertschöpfungskette von klimaneutraler Stromerzeugung über Speicherung und Transport bis hin zur Vermarktung abbildet. Federführend beteiligt ist die EnBW-Tochter VNG. |
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Power
to Gas Anlage |
Quelle:
Frauenhofer IWES, ZSW - Sterner, Specht |
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Bei dem Konzept "Power
to Gas" (PtG oder P2G)
wird mit Hilfe von elektrischer Energie ein EE-Gas (z. B. Wasserstoff oder Methan) erzeugt, um die elektrischer Energie
indirekt speichern zu können. Da die elektrische
Energie hauptsächlich durch Wind und Solar erzeugt wird, spricht
man hier auch von Windgas (Windstrom
zu Windgas) oder Solargas (
Methan aus Sonne und Wind).
Der "überschüssiger"
Strom aus Windkraft-, PV- oder Wasserkraft-Anlagen wird in Wasserstoff oder <
strong>synthetisches Erdgas umgewandelt und im Erdgasnetz gespeichert. Die Umwandlung
von Strom in synthetisches Erdgas erfolgt in zwei Schritten. Zuerst wird Wasserstoff mittels
Elektrolyse erzeugt, anschließend folgt die Methanisierung (unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid
(CO2) in synthetisches Methan). |
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| Videos
aus der SHK-Branche |
SHK-Lexikon |
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Hinweis!
Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website
aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung
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umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit
zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis:
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einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht
nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote
einer anwaltlichen
Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne
der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen. |
