Wasserstoff und Brennstoffzellen. Sven GeitmannЧитать онлайн книгу.
staatliche Maßnahmen zur Förderung erneuerbarer Energien sind:
• die ökologische Steuerreform (ÖSR),
• die Energieeinsparverordnung (EnEV),
• das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWK-Gesetz) und
• das Zukunftsinvestitionsprogramm (ZIP).
Durch die ökologische Steuerreform werden die grundsätzlichen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für Energieeffizienzsteigerung verbessert. Die Energieeinsparverordnung fördert speziell bei Gebäuden den Einsatz erneuerbarer Energien zur Wärmeerzeugung und Warmwasserbereitung, während das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz insbesondere die gleichzeitige Nutzung von elektrischer und thermischer Energie unterstützt.
Die zunehmende Bedeutung des Bereiches Erneuerbare Energien lässt sich in Deutschland unter anderem auch anhand der Entwicklung der bereitgestellten Finanzmittel in den letzten Jahren ablesen. Bundesumweltminister Jürgen Trittin hatte ursprünglich im Februar 2002 erklärt, er wolle einen neuen Forschungsschwerpunkt zur weiteren Entwicklung der erneuerbaren Energien vorstellen, für den zunächst nur 30 Mio. Euro bereitstünden, die aus dem Zukunftsinvestitionsprogramm der Bundesregierung stammten. Im November 2002 wurde dann verlautbart, dass im Jahr 2003 zusätzlich 12,65 Mio. Euro von der Bundesregierung für Forschung und Markteinführung nachwachsender Rohstoffe ausgegeben würden. Damit erhöhten sich die Haushaltsmittel allein im Forschungsbereich von 26 auf 32 Mio. Euro und für die Markteinführung von 10 auf 16,65 Mio. Euro.
Im Laufe des Jahres 2003 wurde weiterhin deutlich, dass für das 100.000-Dächer-Programm deutlich mehr Mittel als ursprünglich eingeplant notwendig würden. Aus den zuvor vorgesehenen 17,6 Mio. Euro allein für Solarstrom wurden schließlich 27 Mio. Euro.
Rückwirkend betrachtet sind letztlich für Forschung und Entwicklung von erneuerbaren Energien im Jahr 2003 etwa 59 Mio. Euro von staatlicher Seite investiert worden.
Für die weitere Entwicklung ist der Gesamtetat nochmals um über 10 Prozent auf 66 Mio. Euro angehoben worden, allerdings nicht für die Solarenergie. Die PV-Branche muss im Jahr 2004 mit rund 25 Mio. Euro auskommen, die Solarthermie-Branche mit 8 Mio. Euro. Das ergibt einen Rückgang bei der Solarwärme um 20 Prozent nach 10,4 Mio. Euro im Jahr 2003.
Während es vor zwei bis drei Jahren noch so aussah, als wenn Europa eine Führungsrolle in diesem Bereich übernehmen könnte, sind mittlerweile die USA und Japan bei der Brennstoffzellen-Forschung weltweit führend. Dies liegt im Falle der USA hauptsächlich an den ersten Anwendungen im Verteidigungssektor sowie in der Luft- und Raumfahrt.
Die amerikanischen Programme Freedom Car und die Allianz für Keramik-Brennstoffzellen erhielten zum Beispiel 150 Mio. Euro beziehungsweise 30 Mio. Euro an Fördergeldern. Für das Projekt Freedom Car soll insgesamt 1,7 Mrd. Euro bereitgestellt werden.
Auf besondere Aufmerksamkeit stoßen auch die Aktivitäten des ehemaligen Schauspielers und derzeitigen Gouverneurs von Kalifornien, Arnold Schwarzenegger. Er hatte im Wahlkampf von so genannten H2-Korridoren gesprochen und scheint diese auch tatsächlich realisieren zu wollen. An jeder kalifornischen Autobahn soll im Abstand von höchstens 20 Meilen eine Wasserstoff-Tankstelle entstehen. Bei einem Netz von insgesamt 200 Tankstellen, die jeweils 300.000 bis 500.000 $-US kosten, entstünden dadurch Gesamtkosten in Höhe von 100 Mio. $-US, die Schwarzenegger unter anderem mit Hilfe von Wirtschaftsunternehmen aufbringen will.
In Japan sieht es so aus, dass für ein 28-Jahre-Programm (1993 bis 2020) insgesamt 2,4 Mrd. Euro aufgewendet werden.
Die Anstrengungen der Europäischen Union (EU) waren lange Zeit wenig strukturiert und galten eher als unterfinanziert und zersplittert. Im Bereich der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technik liegen die staatlichen Investitionen der EU derzeit bei etwa 50 bis 60 Mio. Euro jährlich. Dies ist im Vergleich zu den USA (340 Mio. jährlich) und zu Japan (300 Mio. jährlich) nicht annähernd gleich viel.
Es gibt jedoch Hinweise, dass sich dies ändern könnte. Im 6. EU-Rahmenprogramm sollen die Mittel für Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Forschung im Rahmen der Förderung von Forschung, Entwicklung und Innovation erheblich aufgestockt werden.
Im November 2003 stellte die Europäische Kommission dazu einen umfassenden Aktionsplan vor, in dem es darum geht, mit welchen Mitteln Investitionen in Netze und Wissen in der gesamten Europäischen Union angekurbelt werden müssen. Beabsichtigt ist, die EU bei Innovationen und technologischen Fortschritten an die Spitze zu bringen, und zwar dadurch, dass in den Jahren 2005 bis 2015 gezielt pan-europäische Projekte in diesen Bereichen eingeleitet werden.
Dazu zählt das Projekt Hypogen, das die Errichtung einer großen Testanlage zur Produktion von Wasserstoff und Strom beinhaltet (Budget 1,3 Mrd. Euro), während das Projekt Hycom die Einrichtung einer begrenzten Zahl von „hydrogen communities“ in der EU zum Ziel hat (Budget 1,5 Mrd. Euro). Wasserstoff soll als Quelle für die Strom- und Wärmeproduktion sowie als Fahrzeugkraftstoff dienen. [Altmann, 2003]
Ein weiterer Schritt ist die Gründung einer Wasserstoff-Forschungsplatt-form der Europäischen Kommission, die im Januar 2004 in Brüssel vorgenommen wurde. Kommissionspräsident Romano Prodi nannte das Ereignis einen Meilenstein für alle in Europa, die an Wasserstoff und Brennstoffzellen interessiert seien. Als Triebfeder nannte er sowohl das Problem der steigenden Energienachfrage sowie die Klimaschutzproblematik. In Anbetracht der heutigen Ölimportquote von 50 Prozent (im Jahr 2025 voraussichtlich 70 %), im Verkehrssektor sogar von 90 Prozent, sei sofortiges Handeln angebracht.
Darüber hinaus könnte eine internationale Partnerschaft zahlreicher in diesem Bereich tätiger Nationen für noch etwas mehr Belebung sorgen. Auf Anregung der USA haben sich im November 2003 die Vertreter von insgesamt 15 Staaten (Australien, Brasilien, China, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Indien, Island, Italien, Japan, Kanada, Norwegen, Russland, Südkorea, USA) und der EU-Kommission in Washington zusammengefunden, um eine Vereinbarung über die zukünftige Kooperation zu unterschreiben (International Partnership for the Hydrogen Economy, IPHE).
Dieser Zusammenschluss soll gemeinsame Forschungsvorhaben unterstützen und Aktivitäten fördern, die zum Fortschritt der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technik beitragen. Außerdem sollen durch eine Bündelung verstreuter Ressourcen die Effektivität erhöht und international gültige Normen erarbeitet werden, alles in Zusammenarbeit mit der International Energy Agency (IEA).
3 WASSERSTOFF ALS ENERGIETRÄGER
Die Bezeichnung „Wasserstoff“ existiert bereits seit dem Jahr 1787. In diesem Jahr „taufte“ der Franzose Lavoisier den Wasserstoff als „hydrogène“ (hydor = Wasser, griechisch; genes = erzeugend). Das Wort bedeutet demnach „Wasser-Bildner“.
Wasserstoff (H) tritt hauptsächlich als Molekül auf, da sich meist zwei Wasserstoff-Atome zusammentun zu H2. In der Natur kommt auch das H2- Molekül nur selten allein vor, weil es sich meist sehr schnell ein Sauerstoff-atom (O) sucht und zu Wasser (H2O) reagiert. In wässrigen Lösungen bilden sich H3O+- Ionen.
Die Reaktion
verläuft bei einer Entzündung als Kettenreaktion ab
3.1 Chemische & physikalische Eigenschaften
Unter Umgebungsbedingungen ist Wasserstoff gasförmig (GH2: engl. Gaseous Hydrogen). Die maximale Temperatur von flüssigem Wasserstoff (LH2: engl. Liquid Hydrogen) beträgt bei Umgebungsdruck lediglich -253 °C. Die einzige Substanz, die einen noch tieferen Siedepunkt aufweisen kann, ist Helium (-270 °C).