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LOHC–Wasserstoff im Griff des Postfaktischen? Konversation zum Aufstieg einer Erdölblase

Steht uns nach der Energiesparlampe und dem Batterieauto nun die nächste Absurdität der Energiewende bevor? Oder liegen wir mit unseren Einwänden falsch und verkennen das Potential, das im neuen Energieträger LOHC gesehen wird?

Bei der Beantwortung hilft wahrscheinlich eine Konversation, die sich kürzlich zwischen Herrn Prof. Dr. Arlt vom sog. Bavarian Hydrogen Center der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und dem enXpress ergab, beruhend auf einem Leserbrief zu unserem Artikel » Wasserstoff tanken mit LOHC – Durchbruch oder neue Probleme? « vom 7. April ’16:

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Ihr Artikel über LOHC: Durchbruch oder neue Probleme
Sat, 17 Feb 2018 23:02:21
Von: Arlt, Wolfgang
An: Energienovum e. V. | enXpress

Sehr geehrte Redakteure,

dieser Artikel enthält Wahrheiten und Unwahrheiten. Die vielen Unwahrheiten zu kommentieren, sprengt den Rahmen dieser Zuschrift. Aber: niemand möchte einen PKW mit LOHC jetzt betreiben, aber Sie können auf meiner Homepage eine Studie für LKW runterladen, die ich für das BM für Verkehr erstellt habe.

Ich bitte um mehr Sorgfalt bei der Recherche.

Mit freundlichen Grüßen
W.Arlt

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Fwd: Ihr Artikel über LOHC: Durchbruch oder neue Probleme
Sat, 24 Feb 2018 12:07:14 +0100
Von: Energienovum e. V. | enXpress
An: Arlt, Wolfgang

Sehr geehrter Herr Arlt,

nach einer Redaktionssitzung informiere ich Sie über nachfolgende Sachverhalte.

Sie schreiben: » Die vielen Unwahrheiten zu kommentieren, sprengt den Rahmen dieser Zuschrift. Aber: niemand möchte einen PKW mit LOHC jetzt betreiben, aber Sie können auf meiner Homepage eine Studie für LKW runterladen, die ich für das BM für Verkehr erstellt habe. «

Zunächst einmal sind wir beruhigt, dass niemand PKW mit LOHC betreiben möchte – nicht jetzt und hoffentlich auch nicht in Zukunft. Als Gründe hierfür gelten weiterhin die hohe Toxizität, der um das rund 25-fach größere Mengenbedarf als bei Benzin und Diesel, sowie das Vorhandensein einfacherer, günstigerer und gesünderer Alternativen zur Abschaffung von Benzin und Diesel, Gas, Kohle, Uran etc.

Wie nun auch Ihre Studie für das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur » Machbarkeitsstudie Wasserstoff­ und Speicherung im Schwerlastverkehr « zeigt, wäre die Nutzung der LOHC-Technologie für den PKW-Bereich blanker Unsinn. Daher ist es in unseren Augen ein Schritt in die richtige Richtung, dass Sie von Ihrer Ansicht, die LOHC-Technologie sei auch für den PKW-Verkehr geeignet, abgekommen sind (vgl. u. a. Ihr Artikel » Stabile Energieversorgung trotz unsteter Erzeugung «, Solarzeitalter 1|2012). Vielleicht konnten wir durch unseren Artikel » Wasserstoff tanken mit LOHC – Durchbruch oder neue Probleme? « zu dieser positiven Entwicklung beitragen.

Wir möchten Sie bitten, nun auch Ihre Kollegen von Ihrem neuen Standpunkt zu überzeugen, denn schließlich ließen und lassen sich auch von Ihren Kollegen viele Artikel und andere Beiträge finden, die LOHC für PKW propagieren. Darüber hinaus bitten wir Sie, auch die LOHC-Technologie für LKW aus entsprechenden Gründen nicht weiterzuverfolgen.

Mit freundlichen Grüßen
Die Redaktion von enXpress.de

https://www.zeit.de/2013/32/index
Die Zeit, Ausgabe Nr. 32/2013

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AW: Ihr Artikel über LOHC: Durchbruch oder neue Probleme
Sat, 24 Feb 2018 12:24:56
Von: Arlt, Wolfgang
An: Energienovum e. V. | enXpress

Sehr geehrte Redaktion,

ich habe auf Ihrer Internetseite nachgeschaut: die Redaktion besteht offensichtlich aus einem Architekten und einem Software-Ingenieur. Da fehlt grundlegende Fachkompetenz und so sind Ihre Kommentare verständlich.

Ich möchte kurz zu den unten stehenden Absätzen Stellung nehmen:

1. mit dem heutigen Technologiestand ist kein PKW betreibbar, aber es gibt Entwicklungen, die auf Basis LOHC einen solchen Fortschritt machbar erscheinen lassen. Das Nahziel sind LKW und Busse, da gibt es keine gangbare Alternative. Aufsätze Ihrer Redaktion habe ich noch nicht gelesen.

2. Unser LOHC namens DBT ist NICHT toxisch, nicht mal mindergiftig. Es ist kein Gefahrstoff und es gibt keine Mengenbegrenzung für die Mitnahme in Fahrzeugen. Die Norm heißt ADR. Diesel ist z.B. auf knapp 1500 Liter als Treibstoff begrenzt. LOHC als Transportgut wird schon heute ohne die orangefarbenen Schilder transportiert.

3. Der Energieinhalt ist formal 1:5, aufgrund des überlegenen Kreisprozesses ist 1:3 in der Praxis erreichbar. Die Voraussetzung ist ein Wärmemanagement z.B. im Fahrzeug. Da gibt es Hochtemperatur-Brennstoffzellen oder auch H2-Verbrennungsmotoren. Ihre Werte erschließen sich mir nicht.

Sie werden noch staunen, was in nächster Zukunft aus der LOHC-Technik rauskommt. Zum Glück hängt der Erfolg nicht von Ihrer Meinung ab.

Mit freundlichen Grüßen
W.Arlt

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Re: Ihr Artikel über LOHC: Durchbruch oder neue Probleme
Thu, 29 Mar 2018 09:39:25 +0200
Von: Energienovum e. V. | enXpress  | Ehrnsberger
An: Arlt, Wolfgang

Sehr geehrter Herr Prof. Dr. Arlt,
 
vielen Dank für Ihre E-Mail vom 24.02. Als Vorsitzender von Energienovum e. V. möchte ich mich an dieser Stelle persönlich in die Interaktion zwischen Ihnen und unserer Redaktion einschalten und wie folgt auf Ihre Erläuterungen Bezug nehmen. 
 
Sie schreiben: » Mit dem heutigen Technologiestand ist kein PKW [mit LOHC – Anm. d. Verfassers] betreibbar…«
 
Das hatten wir in unsere Überlegungen einbezogen und es ist öffentlich bekannt, dass es sich beim Betrieb von KFZ mit LOHC um ein Entwicklungsprojekt handelt, und nicht um den aktuellen Stand der Technik.

Sie schreiben: »…, aber es gibt Entwicklungen, die auf Basis LOHC einen solchen Fortschritt machbar erscheinen lassen…«
 
Auch abhängig von Ihren Äußerungen der Vergangenheit (flankiert von einer Reihe externer Veröffentlichungen) die hinsichtlich einer LOHC-Nutzung meist positiven Bezug auf PKW anstatt positiven Bezug auf LKW nahmen, ist in der Öffentlichkeit die Vorstellung von LOHC-betriebenen Autos entstanden. Zudem liegt uns eine E-Mail des von Ihnen initiierten Unternehmens Hydrogenious Technologies GmbH vor, in der kein Problem darin gesehen wird, weiterhin diesen Eindruck zu vermitteln: 

 
27. März 2016 | An: info@hydrogenious.net
 
Sehr geehrte Damen und Herren,
 
ich bin sehr am Gelingen der Energiewende interessiert und von Wasserstoff überzeugt. Ich finde die LOHC-Technologie interessant, verstehe aber eines noch nicht. Wie würde der Vorgang praktisch ablaufen?
 
Das Auto tankt die Trägerflüssigkeit und über die Brennstoffzelle wird diese dehydriert – soweit alles klar.
 
Was geschieht mit der dehydrierten Trägerflüssigkeit. Bleibt diese in einem zweiten Tank und wird dieser an der Tankstelle entleert?
 
Vielen Dank.
 
Mit freundlichen Grüßen
A. Ehrnsberger 


29. März 2016 | Von: Cornelius Heydt
 
Sehr geehrter Herr Ehrnsberger,
 
haben Sie zunächst herzlichen Dank für Ihr Interesse an unserer LOHC Technologie. Hierzu ein paar kleinere Erläuterungen/ Korrekturen.
 
Die beladene Flüssigkeit wird nicht direkt ins Auto getankt, dies ist technisch noch nicht umsetzbar. Vielmehr wird sie an die Tankstelle geliefert und kann dort in der bestehenden Infrastruktur für Kraftstoffe gelagert werden.
 
An der Tankstelle wird sie dehydriert und der Wasserstoff unter Druck ins Auto getankt.
 
Die entladene Flüssigkeit wird dann im Rahmen der Logistik zur Wasserstoffquelle zurücktransportiert und kann bis zu 1.000 Mal wiederverwendet werden.
 
Mit besten Grüßen
Cornelius von der Heydt

Um die in der Vergangenheit erfolgten Veröffentlichungen zur LOHC-Nutzung im PKW sinnvoll zu ergänzen, bezieht sich nun auch unsere LOHC-Veröffentlichung zu einem Teil auf PKW. Uns ist doch bewusst, dass der PKW von erheblichem öffentlichen Interesse ist. 
 
Sie schreiben: »… Das Nahziel sind LKW und Busse, … «

Das Erdöl-basierte LOHC in LKW und Bussen zu nutzen beherbergt ebenfalls die von uns beschriebenen Probleme, die umso größer sind, da die Reversibilität begrenzt ist und die Milliarden Tonnen der Substanz bereits nach 1.000 Beladungs-/ Betankungszyklen zu entsorgen sind.
 
Sie schreiben: »… da gibt es keine gangbare Alternative. «
 
Diese These halte ich für gewagt, denn bereits heute ist Wasserstoff ohne LOHC kommerziell an Tankstellen erhältlich und wird auch bereits heute in die dem Endverbraucher vermehrt angebotenen PKW getankt. Auch für die Speicherung existieren die entsprechenden Technologien, sowohl im Detail als auch hinsichtlich erforderlicher Kapazitäten  wohl gemerkt: nicht als Entwicklungsziel sondern bereits heute. A.) Bitte teilen Sie uns mit, weshalb Sie diese Alternativen für nicht gangbar halten.
  
Sie schreiben: » Aufsätze Ihrer Redaktion habe ich noch nicht gelesen. «
 
Zum Thema Wasserstoffspeicherung (ohne LOHC) empfehle ich unsere folgende Veröffentlichung: » Diffusion und Versprödung: Was uns an der Speicherung von Wasserstoff hindert – oder auch nicht «
  
Weiterhin schreiben Sie: » Der Energieinhalt ist formal 1:5…«
 
Damit meinen Sie vereinfacht ausgedrückt unter anderem, dass anstelle einen Liter Diesels fünf Liter LOHC getankt werden müssen, um den gleichen Energiegehalt zu transportieren, und zwar formal.
 
Dieser formale bzw. theoretische und maximal mögliche Zielwert wurde jedoch nach den uns vorliegenden Informationen bislang technisch nicht erreicht. Derzeit tatsächlich möglich sind demnach nur rund 20 Prozent des formalen Werts. Das sind nicht fünf Liter Dibenzyltoluol anstelle des einen Liter Diesels sondern 5 x 5 Liter = 25 Liter LOHC anstelle des einen Liter Diesels. Das tatsächliche (nicht formale) Verhältnis der Speicherdichte liegt demnach nicht bei 1:5 sondern bei 1:25, wie in unserer Tabelle EN.D20160407-01 dargestellt. B.) Sollten hierzu zwischenzeitlich Fortschritte erzielt worden sein, bitte ich Sie, uns die entsprechenden Nachweise zu senden.
 
Am Rande: Wir ziehen den Dieselkraftstoff im Rahmen eines für jeden eingängigen Mengenvergleichs heran, ohne Diesel verteidigen zu wollen. Vielmehr verteidigen wir die Nutzung reinen, regenerativ erzeugten Wasserstoffs ohne LOHC.
  
Sie schreiben: » Unser LOHC namens DBT ist NICHT toxisch, nicht mal mindergiftig. Es ist kein Gefahrstoff… «
 
In dem auf EG-Verordnung 1907/2006 des Europäischen Parlaments beruhenden Sicherheitsdatenblatt zu dem von Ihnen angesprochenen Dibenzyltoluol (DBT, LOHC II) steht unter anderem: Das Produkt ist gemäß Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) kennzeichnungspflichtig. 

Gefahrensymbol und Signalwort:

Gesundheitsgefahr
Gesundheitsgefahr

 
Einstufung des Stoffs oder Gemischs/ Gefahrenhinweise: H304 Kann bei Verschlucken und Eindringen in die Atemwege tödlich sein. H413 Kann für Wasserorganismen schädlich sein, mit langfristiger Wirkung. (Vgl. unsere Veröffentlichung vom 7. April ’16)
 
Sie schreiben: » LOHC als Transportgut wird schon heute ohne die orangefarbenen Schilder transportiert. «
 
Das ist dann laut EG-Verordnung 1907/2006 des Europäischen Parlaments nicht gesetzeskonform. Bitte tragen Sie dazu bei, diesen Missstand zu beheben. C.) Bitte teilen Sie uns Ihre Quelle mit, aus der hervorgeht, dass DBT nicht toxisch, nicht mindergiftig und kein Gefahrstoff ist. Das Umweltbundesamt hat DBT – wie bereits in unserer Veröffentlichung erwähnt – in seiner Liste der problematischen Stoffe aufgeführt. 

Die Diskrepanz zwischen den von Ihnen, als hochgeschätzten Wissenschaftler verfassten Inhalten und den Tatsachen ist schlussendlich irritierend. In unserer Recherche jedenfalls konnte auch ich keine Unwahrheiten feststellen, ebenso wenig in unseren Veröffentlichungen. Auch die Werte für die Speicherkapazität des LOHC entsprechen denen der Dissertationen Ihrer Fakultät. Wir hoffen, dass die sinnvollen Alternativen zu LOHC weiter an Boden gewinnen und wir Sie eines Tages von der Sinnhaftigkeit dieser Alternativen gegenüber den Mineralölprodukten LOHC und LOHC II überzeugen können.

Die Einleitung Ihrer letzten E-Mail bezüglich des Architekten und des Softwareingenieurs möchte ich zu guter Letzt wie folgt kommentieren: Unsere Gesellschaft täte gut daran, mehr Wert darauf zu legen, was gesagt wird, als darauf, wer etwas sagt.
  
In Erwartung Ihrer geschätzten Antworten verbleibe ich.
 
Mit freundlichen Grüßen
A. J. Ehrnsberger, Dipl.-Ing.

– – –

Die angeforderten Antworten haben wir auch fünf Wochen nach unserer letzten E-Mail an Prof. Dr. Arlt nicht erhalten, was vieles bedeuten kann aber auch vermuten lässt, dass man die Neigung des enXpress, keine Unwahrheiten zu verbreiten, in Erlangen inzwischen anerkennt.

Wir sind im Übrigen nicht der Ansicht, dass uns mit LOHC die nächste Absurdität der Energiewende bevorsteht, denn zieht man die Nachteile dieses neuen Energieträgers heran, dürfte es sich dabei eher um ein PR-Konzept für den institutionellen Selbsterhalt handeln als um ein Realisierungsprojekt für die kommerzielle Nutzung von Wasserstoff.

NACHTRAG: Am 18.05.2018 erhielten wir von Herrn Prof. Dr. Arlt doch noch eine Antwort, deren Veröffentlichung er uns jedoch untersagte.

* * *


 

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Diffusion und Versprödung Was uns an der Speicherung von Wasserstoff hindert – oder auch nicht

Ja, mit Wasserstoff lässt sich regenerativer Strom speichern und über viele tausend Kilometer transportieren – mit vernachlässigbaren Verlusten. Das deutsche Gasnetz, das heute einen Großteil aller Gebäude des Landes miteinander verbindet, kann laut Naturalhy[1], einer groß angelegten technischen Studie der EU, bereits mit der heutigen technischen Ausstattung inkl. unserer Endgeräte einen 50-prozentigen Wasserstoffanteil vertragen, wobei kaum jemand weiß, dass bereits im konventionellen Erdgas von Natur aus ein gewisser Wasserstoffanteil enthalten ist.

Vieles am gesundheits- und umweltfreundlichen Energieträger Wasserstoff gilt bereits heute als gelöst. Nicht gelöst hingegen sind Vorurteile in der Bevölkerung. Viele Menschen vertreten nach wie vor die Ansicht, Wasserstoff sei technisch nicht beherrschbar oder seine Herstellung sei nicht effizient genug. Die aufgeklärteren meinen bereits, Wasserstoff könne in Zukunft eine Rolle bei der Energieversorgung spielen. Beides ist falsch, denn Wasserstoff ist nicht gefährlicher als Erdgas und zu null Prozent radioaktiv. Und Wasserstoff kann nicht erst in einer weit entfernten Zukunft eine Rolle bei der Energieversorgung spielen, sondern bereits heute, und zwar eine entscheidende.

Sind die gebetsmühlenartig vorgetragenen technischen Probleme des Wasserstoffs wirklich so gravierend und seine Herstellung wirklich nicht effizient genug, sodass seine Nutzung heute noch nicht sinnvoll sein kann?

Ein Teil der Antwort: Die Effizienz bei der Herstellung von Wasserstoff spielt eine untergeordnete Rolle, wenn auf der einen Seite alle Rohstoffe, die dafür benötigt werden, kostenlos zur Verfügung stehen (Sonne und Wasser) und auf der anderen Seite Win-win-Strategien zur Finanzierung aller notwendigen technischen Anlagen existieren (z. B. h2ek) [2].

Einen anderen Teil der Antwort, nämlich die zu den primär vorgetragenen technischen Problemen eines großflächigen Einsatzes von Wasserstoff als Energieträger zählenden Faktoren » Materialversprödung « und » Diffusion «, untersuchen wir mit der vorliegenden Analyse. Mit weiteren technischen Faktoren wie dem Kompressionsaufwand, der Druckbetankung und der Effizienz der Elektrolyse befassen wir uns anhand anderer Artikel.

DIFFUSION VON WASSERSTOFF

Was hat es mit der zu hohen oder zu schnellen Diffusion von Wasserstoff durch die Wandungen umschließender Bauteile wie Tank und Leitung auf sich? » Zu hoch « und » zu schnell « klingen ja bereits recht problematisch. Fragt sich, im Vergleich zu was zu hoch und zu schnell. Antwort: Der Vergleich bezieht sich auf das Diffusionsverhalten anderer Gase[3], was sich anhand folgenden Beispiels veranschaulichen lässt:

Man stelle sich die Halle des Boeing-Werks in Everett vor, welches über ein Volumen von dreizehn Millionen Kubikmetern verfügt. Dieses Volumen stellen wir uns zehn Mal nebeneinander vor. In neun dieser Volumen, schwirrt jeweils eine Fliege umher. Diese neun Volumen stehen für die erwähnten anderen Gase. Im zehnten Volumen schwirren zwanzig Fliegen umher. Dieses Volumen steht für Wasserstoffgas. Nun wäre die Aussage, die zehnte Halle verfügte über eine deutlich höhere Fliegendichte korrekt und führte selbstverständlich auch zu einem deutlich höheren Verlust von frei nutzbarem Volumen als bei den anderen Hallen. Doch ausgehend von der Annahme, eine Fliege beanspruchte mit ihrem Körper ein Raummaß von 3 x 2 x 2 mm und verfügte damit über ein Volumen von 0,0000000000012 Kubikmetern (1,2-12 m³), wird deutlich, dass den Fliegen in den Hallen keine entscheidende Rolle beim Volumen zukommt – egal in welcher Halle. Im Vergleich zu den 13.000.000 Kubikmetern einer Halle ist der Verlust an Raumvolumen also offensichtlich zu vernachlässigen, ebenso, wie dies bei der Diffusion von Wasserstoff der Fall ist, denn das Mengenverhältnis ist annähernd vergleichbar.

Quantifizieren lässt sich die Verlustrate von Wasserstoff durch Diffusion mit Hilfe des ersten und zweiten – nicht lachen – Fickschen Gesetzes[4]. So würde eine mit Wasserstoff gefüllte Stahlflasche mit 30 bar Druck, einer Höhe von 1,5 Metern, einem Innendurchmesser von 120 Millimetern und der Wandstärke von 10 Millimetern ca. 46,7 Liter Wasserstoffgas enthalten. Durch Diffusion würden bei einer Umgebungstemperatur von 22°C nach der Fickschen Gleichung nur rund 0,38 Liter verloren gehen – im Zeitraum von 10 Jahren! Rein theoretisch, denn in der Praxis ist die tatsächlich durch die Wandungen hindurchpermeierende Wasserstoffmenge um Zehnerpotenzen kleiner[5], weil die Einstellung der Wasserstoffsättigung an der Wandoberfläche in der Fickschen Gleichung als augenblicklich ablaufender Vorgang angenommen wird; tatsächlich benötigt die Sättigung jedoch Tage und Wochen statt Sekunden. Erwähnenswert ist allerdings, dass die Verluste mit zunehmendem Druck im Speicher um ein Mehrfaches ansteigen, was jedoch aufgrund der immer noch extrem geringen Mengen weder ein Sicherheitsrisiko noch einen relevanten Verlust darstellt.

Ein Kollege gab während einer Diskussion über die Diffusionsgeschwindigkeit allerdings zu bedenken, dass die Wasserstofftanks der BMW-Flotte an Wasserstofffahrzeugen innerhalb von vier Wochen praktisch ihren gesamten Inhalt verloren hatten. Damit hatte der Kollege zwar Recht, ursächlich hierfür war allerdings nicht das Diffusionsverhalten des Wasserstoffs, sondern die Sicherheitstechnik. Die BMW-Flotte verfügte über Kryo-Tanks[6] um den Wasserstoff tief kalt und somit flüssig zu speichern, ohne den Druck von mehreren hundert Bar – aufgrund der benötigten Mengen muss das unter Normbedingungen stark ausgedehnte Volumen von Wasserstoffgas irgendwie verkleinert werden; entweder durch Kompression oder durch herunterkühlen. Leckagen entstanden also nicht aufgrund der Diffusion durch die Gefäßwandungen, sondern per Weg durch die Überdruckventile[7]. Trotz der Wärmeisolation verdampft bei dieser Art der Speicherung kontinuierlich ein Teil des Wasserstoffs und erhöht somit ständig den Druck im Tank, der ständig abgelassen wird, damit es nicht zum Versagen von Dichtungen oder gar zum Bersten des Tanks kommt. Mit den Überdruckventilen wird bei dieser Technologie also Wasserstoff gezielt abgeblasen. Dieser Vorgang hält so lange an, bis kaum mehr Wasserstoff im Tank vorhanden ist.

Das Diffusionsvermögen von Wasserstoff für metallische Umschließungen (Gasflaschen, Rohrleitungen etc.) ist also nicht von praktischer Bedeutung, sondern ein Effekt von rein akademischem Interesse. Bis sich hierdurch eine nennenswerte Menge an Wasserstoffgas außerhalb der Umschließung ansammeln kann, dürften mindestens mehrere Jahrhunderte vergehen. Speicherverluste durch Diffusion in beachtenswerten und sicherheitsrelevanten Mengen sind im Umgang mit Wasserstoff also nicht zu befürchten. Was bleibt, ist das Risiko der Wasserstoffversprödung und die Frage, inwiefern diese relevant ist.

MATERIALVERSPRÖDUNG DURCH WASSERSTOFF

Die Materialversprödung durch Wasserstoff kann mehrere Gründe haben. Einer ist, dass grundsätzlich alle Werkstoffe an Elastizität verlieren, wenn sie abgekühlt werden. Für den Umgang mit tiefen Temperaturen müssen daher Materialien gewählt werden, die unter diesen Bedingungen noch eine gewisse Elastizität aufweisen, was auch für Behälter mit flüssigem Wasserstoff gilt. Diese Art der Versprödung ist also nicht speziell auf Wasserstoff zurückzuführen[8].

Bei der Auswahl der Materialien speziell für Wasserstoffanwendungen ist der Einfluss von Wasserstoff selbst, unabhängig ob tief kalt, flüssig oder als Gas vorliegend, auf die Materialeigenschaften zu berücksichtigen. Aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Werkstoffen und Legierungen ist eine verallgemeinernde Beschreibung von Einfluss und Auswirkung schwierig. Vielmehr erweist es sich als zielführend, jene Materialien zu beschreiben und zu charakterisieren, die für Anwendungen mit Wasserstoff besonders geeignet sind[9].

Wasserstoffversprödung, ein Phänomen, das nur bei Metallen auftritt aber längst nicht bei allen, lässt sich dadurch erklären, dass der atomare Wasserstoff den Zusammenhalt des Metallgitters schwächt (Dekohäsion[10]) und etwaig vorhandene Anrisse schneller wachsen lässt. Anders gesagt: Der Wasserstoff beschleunigt bei diesen Metallen die so genannte Spannungsrisskorrosion. Anfällig sind vorwiegend Metalle mit einem kubisch-raumzentrierten Gitter, wie dies etwa bei ferritischen Stählen der Fall ist, wohingegen Metalle mit einem kubisch-flächenzentrierten Gitter wie Aluminiumlegierungen, austenitische Stähle, und Nickel, nicht nennenswert angegriffen werden. Auch die Werkstoffe der zuerst genannten Gruppe können in der Wasserstofftechnik Verwendung finden, wenn man durch geeignete Gestaltung der Werkstücke die darin auftretenden Spannungen unterhalb einer bestimmten Schwelle hält und man beispielsweise durch Oberflächenbeschichtung das Auftreten von Anrissen unterdrückt[11]. Am einfachsten und sichersten lässt sich die Versprödungsgefahr jedoch durch die Verunreinigen des Wasserstoffs mit einem geringen Anteil an Sauerstoff unterbinden. In Anbetracht dessen, dass ab einer Verunreinigung von 200ppm mit Sauerstoff (0,02%)[12] eine Dissoziation von H2 nicht mehr zu beobachten ist, stellt dies durchaus eine Möglichkeit dar, bei ferritischen Standardstählen die Versprödung auf einfache Art zu vermeiden. Damit existieren mehrere Auswahlmöglichkeiten, die Materialversprödung durch Wasserstoff in einer nicht relevanten Größenordnung zu halten bzw. diese gänzlich auszuschließen.

SONDERFALL OXYHYDROGEN

Die Tatsache, dass Wasserstoff, wie oben beschrieben, leichter als bei anderen Gasen durch bestimmte Metalle diffundiert, wird oftmals auch auf Oxyhydrogen (HHO) übertragen. Speicherverluste in beachtenswerten oder sicherheitsgefährdenden Mengen sind dabei aber gänzlich ausgeschlossen, was sich, wie am Ende des vorhergehenden Abschnitts erörtert, auch insofern auf die Materialversprödung auswirkt, als dass sie nicht stattfindet[13]. Bei Wasserstoffgas, das mit dem erwähnten Anteil an Sauerstoff verunreinigt ist, liegt dabei u. a. aufgrund der für einen möglichen Oxidationsprozess (Verbrennung, Explosion) nicht ausreichenden Menge an Sauerstoff noch kein Oxyhydrogen im eigentlichen Sinne vor. Von der Speicherung von Oxyhydrogen ist unserer Ansicht nach grundsätzlich abzuraten.



Nur durch sie kann der Leser davon ausgehen, dass die Wissensbildung nicht im Sinne großer Geldgeber manipuliert wird: durch unabhängige Berichterstattung. Nur durch sie kann der Wille der Menschen ihrem Wohle dienen, denn nur der richtig informierte Bürger kann die richtigen Entscheidungen treffen. 

Unabhängige Berichterstattung kann nur von dem am Leben erhalten werden, dem sie dienlich ist: Vom Bürger, von Ihnen. Bitte spenden Sie hier.

Wir bemühen uns, Ihnen ein zutreffendes Abbild der Realität zu vermitteln, doch sind wir nicht perfekt. Sollten Ihnen Fehler auffallen, so bitten wir Sie, uns diese mitzuteilen. Vielen Dank.

 


Hintergrundfoto des Artikel-Covers mit freundlicher Genehmigung des Rechteinhabers Fliegerweb.com



[1]
European Union | Naturalhy Study ENG.pdf

[2] Ehrnsberger, A. J. | H2-Energiekonzept GER.pdf

[3] Savannah River Company | Management of Leaks ENG.pdf

[4] CAU Kiel | Ficksche-Gesetze GER.pdf

[5] DWV | Wasserstoff Sicherheits Kompendium GER.pdf

[6] Störfallkommission | Anwendung H2-Technologie GER.pdf

[7] Hansestadt Hamburg | H2-Studie GER.pdf

[8] Kaesche, Dr. rer. Nat. H.: „Die Korrosion der Metalle“, Springer Verlag, ISBN 978-3-642-18427-7, Berlin, 2011

[9] Katsuhiko, Hirose: „Handbook of Hydrogen Storage“, Hirscher, M. (Hrsg.), Wiley-VCH Verlag, ISBN: 978-3-527-32273-2, Weinheim, 2010

[10] Tiegel, M. C.| H2-induzierte Rissbildung in Eisen GER.pdf

[11] Katsuhiko, Hirose: „Handbook of Hydrogen Storage“, Hirscher, M. (Hrsg.), Wiley-VCH Verlag, ISBN: 978-3-527-32273-2, Weinheim, 2010

[12] [13] Lewis RC | H2 Environment Embrittlement ENG.pdf

DIE SMOLCIC INTERVIEWS | Teil 1 ÜBER DIE TECHNIK DER MOBILEN ELEKTROLYSE

enXpress: Sascha, danke, dass Du Dich und Dein Wissen zur Verfügung stellst. Du bist sehr engagiert tätig im Bereich der regenerativen Energien und beschäftigst Dich schwerpunktmäßig mit der Entwicklung von Elektrolysesystemen. Vor uns steht ein kleiner, handlicher Koffer, in dem jede Menge Technik steckt, mit dem aus Strom und Wasser ein hochwertiges Gas produziert werden kann, das völlig ohne Abgase verbrennt. Wer braucht so etwas?

Den Koffer braucht jeder, der multifunktional arbeiten möchte, der eine kompakte Einheit haben möchte, also jeder, der gedenkt, nicht einen großartigen Aufbau zu machen, der viel Platz wegnimmt. Das heißt, will jemand zum Beispiel im Auto Sprit sparen, bietet der Koffer die Möglichkeit, durch den Anschluss an ´s Bordnetz, das Gas dementsprechend zu liefern – ohne großartige Einbauten, bis auf die elektrische Zuleitung und den Gasschlauch mit Kupplung. Das sind einfache Umbauten, die schnell rückgängig zu machen sind, die keine größeren Eingriffe erfordern. Wenn man den Koffer nicht im Auto braucht, kann man ihn für Löt- und Schweißarbeiten nehmen oder man kann auch an der heimischen Heizung direkt in den Brennprozess reingehen und dort vor den Düsen das normale Brenngas anreichern, um die Flamme einfach ein bisschen heißer zu machen, um einen höheren Wirkungsgrad der Heizung zu erzielen. So kann man das Gerät multifunktional nutzen, ohne speziell für eine Anwendung etwas bauen zu müssen.
Der Koffer ist auch gut für Leute, die zweifeln, ob das funktioniert. Hier könnte man zum Beispiel hingehen und sagen, „bau Dir per Anleitung die Gaszuleitung ein“ und man den Leuten den Koffer für einen Betrag X auch leihweise überlässt, dass die erst mal testen können – funktioniert das bei mir oder funktioniert das bei mir aus welchen Gründen auch immer nicht, je nachdem, wie die Motorelektronik mitspielt. Das ist von Auto zu Auto unterschiedlich. Ob älter, neuer, Diesel, Benziner etc. Das sind die unterschiedlichsten Faktoren und wenn die Faktoren passen, dann kommt dann dementsprechend der Einspareffekt durch das Oxyhydrogen zustande und dann kann derjenige, der das System getestet hat, selber entscheiden, will ich so einen Koffer käuflich erwerben oder ihn mir bauen oder sagt er schlicht und ergreifend „ne, das ist nichts für mich“ und gibt den Koffer wieder zurück.

enXpress: Kannst Du das mal in einfachen Worten umreißen, wie das Gerät vom Stromeingang bis hin zum nutzbaren Gas genau funktioniert?

Das kommt darauf an, wie man den Koffer betreibt, ob man ihn mit dem eingebauten Netzteil betreibt, dann fängt man beim Netzteil an, oder ob man ihn im Auto betreibt, dann fängt man mit der Zuleitung vom Auto an. Die Zuleitung geht dann ins Relais. Das Relais wird angesteuert von verschiedenen anderen Sachen, das heißt also, wir haben ja verschiedene Sicherungen drin, die entweder das Relais einschalten oder den Stromfluss unterbrechen und damit das Relais ausschalten. Das heißt also, da ist ein Einschalter, mit dem man das ganze Gerät über das Relais schon mal manuell einschaltet, dann ist da ein Druckschalter, das heißt, wird ein gewisser Druck in der Gasleitung erreicht, öffnet der Stromkreis und das Relais schaltet nicht mehr durch. Oder, wird die Zelle aus irgendeinem Grund zu heiß, öffnet der Stromkreis ebenfalls und das Relais schaltet wieder nicht mehr durch und die ganze Zelle wird gestoppt. Und ganz wichtig, der so genannte Batterie-Guard. Der bestimmt beim Betrieb in einem Auto, dass das Gerät nur bei laufendem Motor funktioniert, sprich, der Stromkreis ist in dem Moment geschlossen, wo der Ladestrom da ist – der liegt ja höher als der Endstrom der Batterie – und sobald der Ladestrom weg ist weil der Motor aus ist, spricht der Batterie-Guard an und öffnet auch wieder den Stromkreis zum Relais und das Relais schaltet dann nicht mehr durch, wodurch das Gerät automatisch abschaltet.
Das war dann schon fast die Stromseite. Wenn also alles ok ist für das Relais, darf der Strom weiter in Richtung Elektrolysezelle, muss aber zuvor noch durch das PWM, also den Pulsweitenmodulator. Damit werden die Ampere geregelt, die maximal in die Zelle reingehen. Bei diesem Koffer benutzen wir 40-Ampere-PWMs, das heißt also round about wäre es bei der Nutzung im Auto möglich, 40 Ampere von der Batterie zu ziehen, sprich bei Ladestrom 14 Volt kann man sich´s ausrechnen 14 Volt mal 40 Ampere sind round about 560 Watt, die man von der Board-Elektrik wegziehen kann für die Elektrolysezelle als Maximum, wenn man das PWM bis Anschlag aufdreht.
Bei der Nutzung des eingebauten Netzteils sieht das wieder anders aus, da begrenzt das Netzteil selbständig. Wir haben uns ganz allgemein dafür entschieden, da wir die Zelle im Slow-Modus laufen lassen wollen, dass sie keiner großen Belastung unterliegt, sie immer nur ungefähr im 50-Prozent-Bereich laufen zu lassen, das heißt, das Netzteil ist dazu in der Lage, die Zelle auf etwa 400 Watt zu bringen. Wenn das Netzteil auf 13,8 Volt eingestellt ist, läuft das teilweise bis 32 Ampere Maximum hoch, wenn man sie voll braucht. Das läuft ja dann auch über das PWM und somit kann man dann den Strom für die Zelle steuern. Direkt nach dem PWM läuft das Ganze noch durch den Wattmeter, das heißt, da kriegt man direkt angezeigt, wie viel Volt und Amper in der Leitung fließen und das Wattmeter errechnet automatisch die Watt und die werden einem per Display angezeigt, wie viel Watt Leistung die Zelle dann selber zieht. So hat man den Überblick darüber, was da in jedem Augenblick von der Stromaufnahme her passiert, wodurch man weiß, wie viel Gas herauskommt.
Das Netzteil transformiert den Strom von 230 Volt Wechselstrom auf nominell 12 Volt Gleichstrom runter bzw. eben 13,8 Volt – da haben wir festgestellt, das ist das Maximum, was das Gerät liefert, wenn man es auf Anschlag einstellt. Das machen wir auch, damit wir mit dem Strom vom Netzteil in etwa gleich liegen mit dem Ladestrom vom Auto, dass das Ganze harmonieren kann, dass die ganzen Sicherungen immer gleich ansprechen.

enXpress: Und wie funktioniert das Umswitchen zwischen Autobetrieb und Netzbetrieb im Moment?

Im Moment funktioniert das, indem wir die Stecker – wir haben ja diese kleinen TX-60-Stecker – indem wir die einfach umstecken. Der Stecker wird dann im Koffer vom Netzteil abgezogen und wird an die Netzleitung angesteckt, die zum Auto geht. Das ist der einfachste Weg. Zu einem späteren Zeitpunkt soll an der Stelle dann ein Switch-Schalter rein, wo einfach alles angeschlossen ist, wo man ´ne so genannte Oder-Schaltung hat, das heißt, ist der Schalter in die eine Richtung gedreht, geht er auf die Batterie-Seite im Auto, und ist der Schalter auf die andere Seite gedreht, ist das Netzteil geschaltet. Es muss also entweder das eine oder das andere geschaltet sein. Beide Seiten zusammengeschaltet, das könnte Irritationen geben. Das war die elektrische Seite.

enXpress: Ok, nach dem Wattmeter geht der elektrische Strom zu guter Letzt in die Elektrolysezelle, in der sich Wasser befindet.

Richtig, und hier wird dann das Wasser aufgespalten in Wasserstoff-Sauerstoff-Mischgas. Das geht dann aus der Zelle raus, durch den so genannten Catch-Tank durch, raus, durch ein Sicherheitsventil in den Bubbler rein. Das ist ein so genanntes Rückschlagventil, das den Gasfluss nur in eine Richtung ermöglicht – dient auch der Sicherheit, sodass wenn man die Zelle abschaltet, fängt die an, einen leichten Unterdruck aufzubauen und würde ohne dem Ventil Wasser aus dem Bubbler ziehen und der wäre dann irgendwann leer. Das wäre nicht in unserem Sinne, denn das Ding soll einfach funktionieren, ohne dass man sich Gedanken machen muss, ohne dass man bei jedem Neustart der Zelle wieder alles neu kontrollieren muss, ob der Füllstand im Bubbler stimmt, und, und, und. Der Bubbler gehört zur Sicherheitsgruppe und funktioniert nur wie er soll, wenn ausreichend Wasser drin ist. Das heißt, sollte mal aus irgendeinem Grund der nachgeschaltete Arestor versagen, könnte der Bubbler notfalls auch eine Rückzündung abfangen. Gut, wir haben jetzt noch nicht den Fall gehabt, dass bei normalen Arbeiten der Flammenarestor versagt, der arbeitet sehr zuverlässig, dementsprechend stellt sich so eine Problematik eigentlich nicht dar, aber die Sachen sind so ausgelegt, dass sie durchaus nicht explodieren sondern so etwas abfangen können – auch von der Stabilität her.

enXpress: Ok, das Gas ging also vom Catch-Tank durch das Rückschlagventil in den Bubbler, was passiert dort?

Im Bubbler sitzt unten die Sprudlerdüse, wo das Gas durchs saubere Wasser fein versprudelt wird. Oberhalb des Wasserspiegels sitzt dann noch ein so genannter Fangschwamm, der verhindert, dass einfach zu viel feuchtes Gas weitergeht, dass eben nicht zu viel Feuchtigkeit in den Flammenarestor wandern kann, dass das Gas eben wieder ein Stück weit getrocknet wird. Dann geht das Gas weiter – durch einen normalen Pneumatik-Schlauch – durch den Arestor, bzw. stopp, geht nicht direkt durch den Arestor, sondern erst mal durch ein T-Verbindungsstück, an dem an einer Seite ein Druckmanometer sitzt, wo man als Nutzer nochmal den Druck überprüfen kann, der am Drucksensor eingestellt wurde, und auf der anderen Seite des T-Stücks sitzt ein Sensor, der bei zu hohem Druck dafür sorgt, dass das Gerät über das Relais – wie bereits angesprochen – ausgeschalten wird.

enXpress: Wie hoch ist der Druck eingestellt?

Der Druck ist einzustellen – sinnigerweise – bei 0,4 bar, das ist relativ niedrig, aber es hat sich in der Praxis gezeigt, dass wenn wir mit der Flamme arbeiten, also wenn wir löten und so weiter, dass alles, was über 0,5 bar geht, da weht es jedem die Flamme aus, weil der Druck zu groß wird, die Flamme hebt sich zu weit von der Düse ab und irgendwann reißt das Ganze ab und die Flamme weht sich schlicht und ergreifend selber aus. Das heißt also für normale Anwendungen brauchen wir einfach nicht mehr Druck. Das dient dann auch der Sicherheit, auch, damit man die Zelle nicht mit unnötig viel Druck überlastet.
Wir haben ja schon Fälle gehabt am Anfang, wo einige Leute sich die Zelle einfach in ein Köfferchen gebaut haben, waren keinerlei Sicherungen drin, haben die im Auto gehabt, haben die abgezogen, also vom Gas her – da war dann auch ein Verschlussventil drin – aber haben die Zelle vergessen auszumachen. Da ist die Zelle hochgelaufen, bis irgendetwas nachgegeben hat. Gut, in dem einen Fall war das nicht die Zelle selber, die nachgegeben hat – Dichtungen und alles haben durchaus den Druck gehalten; allerdings muss ich dazu sagen, der Druck ging bis über 10 bar hoch, was hier kein Mensch braucht – und letztendlich ist irgendwann ein Schlauch geborsten, der nicht für diesen Druck ausgelegt war.
Und das ist der Punkt – darum baue ich eben diese Sicherungen ein, dass die im Zweifelsfall eben ansprechen können, dass so etwas halt nicht passiert. Weil das kann dann Schäden verursachen, wenn das Gas unter höherem Druck irgendwo in ´ner gewissen Menge vorhanden ist und es würde zu irgendeiner Entzündung kommen. Kann Gehörschäden verursachen und teilweise halt auch andere Schäden. Das muss nicht sein.

enXpress: Ok, an einer Öffnung vom T-Stück fließt das Gas rein, an einem anderen sitzt der Druckmesser, an der nächsten Öffnung der Drucksensor und an der vierten und letzten fließt das Gas raus zum Flammenarestor. Nach dem Arestor, was passiert mit dem Gas?

Nach dem Arestor haben wir noch ein Absperrventil, sodass man hier einfach zu oder auf machen kann. Wenn man das Absperrventil einfach zumacht und man die Zelle vorher zum Beispiel über den Ein-/ Ausschalter nicht abgeschaltet hat, erhöht sich der Druck so lange, bis der maximal eingestellte Druck erreicht ist, und dann geht das Gerät eben automatisch aus. Es geht dann erst wieder an, wenn der Druck wieder unterschritten ist, wenn also der Schalter am Drucksensor den Stromkreis zum Relais wieder schließt.

enXpress: Das Absperrventil sitzt somit an der Stelle, wo der Schlauch das Gerät verlässt und das Gas dann einer beliebigen Anwendung zugeführt werden kann.

Ja, auch wieder über den Pneumatik-Schlauch. So kann man das entweder dem Auto zuführen oder eben einem Handstück, wenn man Lötarbeiten machen will, wo eine entsprechend gewählte Düse dran ist, oder eben einer anderen Anwendung…

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Das Interview mit Saša Smolčić entstand im Juni 2015 und wird als erster von mehreren Teilen einer Serie mit unterschiedlichen Schwerpunkten veröffentlicht. Die nächste Folge erscheint hier.

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