DLR: Wie der Wasserstoff aus dem Sonnenlicht kommen soll

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Bild hier   Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat eine künstliche Sonne gebaut und will damit auch effizientere Wege zur Erzeugung von Wasserstoff suchen. Obwohl die Forschung schon ein halbes Jahrhundert läuft, funktioniert noch kein Prozess so gut wie erhofft. Von Frank Wunderlich-Pfeiffer (Solarenergie, Internet) Bild hier  

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News Quelle: Golem
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[S3r3nity]

Aber kann denn die Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser wirklich so ineffizient sein? Ich meine man stellt Solarzellen ans mehr und nutzt den Strom um den Wasserstoff direkt aus dem Meer zu holen. Natürlich ist da ein Energieverlust vorhanden aber die Ressource Sonnenlicht ist ja wohl reichlich vorhanden. ICh kann mir nicht vostellen, dass so etwas unrentabel ist...

[HaWe]

verstehe ich auch nicht.
Bei der Elektrolyse entsteht H₂ an der Kathode und O₂ an der Anode.
Das O₂ an der einen Elektrode lässt man gleich in die Atmosphäre, und das H₂ an der anderen Elektrode fängt man auf und speichert es (in Tanks, in Metall, wie auch immer, dieser Teil des Problems bleibt ja eigentlich identisch für alle Verfahren) - da muss man nichts mehr trennen, das geschieht schon durch die räumliche Trennung von Anode und Kathode.
Dazu braucht man nur wenige Volt Gleichspannung (aus PV-Zellen) und nur eine "normale" Umgebungstemperatur.
Der tatsächliche, echte Wirkungsgrad würde mich daher hier wirklich auch interessieren (sicher stark begrenzt durch die PV und die Speicher-Prozesse, aber wie hoch genau?).

[Ceos]

der verlust ist immens im vergleich zu dem was du an energie am ende raus holst, zur zeit ist es halt defakto günsitger geladene eakkus zu transportiern und zu lagern als den reinen wasserstoff ...

[HaWe]

ja, glaub ich gern, aber wie sehen die echten Zahlen aus, das würde mich interessieren.
(auch ggf Rückumwandlung per Brennstoffzelle, wenn man kein H₂ speichern will)

[Ceos]

ein kurzer Blick bei Wikipedia ergibt bis zu 80% bei der Herstellung(eher 70%) und 43% bei der Verstromung, wobei Vorhersagen für zukünftige Verfahren wohl bis 55% erwarten.

Verluste beim Transport kann man schlecht in Zahlen fassen, lass dir bitte einfach mal den Fakt auf der Zunge zergehen dass Wasserstoff eines der kleinsten Molkeüle hat und sich deswegen ziemlich bescheiden irgendwo langfrisitg einsperren lässt. Zuzüglich der mangelhaften energiedichte, denn Verflüssigen geht nur durch tiefkühlen und erst dann hat man eine brauchbare Energiedichte.

und Sorry für die Frage, aber wäre es nicht einfacher gewesen das eben mal selber zu googlen?

PS: Der Sinn der alternativen Verfahren ist es doch eine (kosten-)effektive Produktion in großem Maßstab aufzuziehen. Elektrolyse ist kein sehr schneller Prozess und lässt sich auch nur bedingt skallieren. Schwimende Solarinseln mit eingebauten Elektrolysezellen gabs ja schonmal, sind aber gestorben weil die Ausbeute in keinem Verhältnis zu den Herstellungskosten standen. Inustrieller Wasserstoff wird doch zum größten Teil über chemische Prozesse erzeugt, weils schlicht billiger ist und in großen Mengen und schnell, so hat man auch weniger Lagerverlust.

[HaWe]

Moment, ich spreche vom Wirkungsgrad
a) beim Elektrolyseverfahren bis zur Wasserstoff-Gewinnung und -Speicherung (Sauerstoff-Isolierung fällt nicht an)
und
b) bei dem hier im TOP angesprochenen thermischen Verfahren, ebenfalls bis zur Wasserstoff-Gewinnung und -Speicherung, eingerechnet alles was zum Sauerstoff-Abtrennen und Recyclen nötig ist.

Der Punkt
c) Investitions- und laufende Betriebskosten und Entsorgungskosten über die Gesamtlaufzeit
wäre dabei ntl ebenfalls noch interessant.

Oder, anders ausgedrückt:

was kostet 1 kWh Strom nach dem einen oder anderen Verfahren über die Gesamtlaufzeit der Anlage?
(mit höchst-kritischen GAUs und Super-GAUs ist hier ja in beiden Fällen wohl eher nicht zu rechnen)



PS,
mit einem Wirkungsgrad von auch nur 20 oder 30% könnte man sicher leben, wenn die Gesamt-Investitions- und Betriebskosten entsprechend super-gering sind, d.h. einfache Technik, leicht zu warten, keine teuren Risiken und Entsorgungs- oder Unfallkosten.

[HaWe]

edit, über Kreuz gepostet nach deiner Nachbearbeitung)

Unterlasse Er die Unterstellung dass ich Zahlen erfinde oder herbeizaubere, merkst du es noch?

Du denkst schon wieder in zu engen Grenzen, es geht um Wirtschaftlichkeit und nicht (den blanken)Wirkungsgrad im Kontext des Artikels!

mein Post

verstehe ich auch nicht.
Bei der Elektrolyse entsteht H2 an der Kathode und O2 an der Anode.
Das O2 an der einen Elektrode lässt man gleich in die Atmosphäre, und das H2 an der anderen Elektrode fängt man auf und speichert es (in Tanks, in Metall, wie auch immer, dieser Teil des Problems bleibt ja eigentlich identisch für alle Verfahren) - da muss man nichts mehr trennen, das geschieht schon durch die räumliche Trennung von Anode und Kathode.
Dazu braucht man nur wenige Volt Gleichspannung (aus PV-Zellen) und nur eine "normale" Umgebungstemperatur.
Der tatsächliche, echte Wirkungsgrad würde mich daher hier wirklich auch interessieren (sicher stark begrenzt durch die PV und die Speicher-Prozesse, aber wie hoch genau?).

bezog sich auf S3r3nitys Post

Aber kann denn die Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser wirklich so ineffizient sein? Ich meine man stellt Solarzellen ans mehr und nutzt den Strom um den Wasserstoff direkt aus dem Meer zu holen. Natürlich ist da ein Energieverlust vorhanden aber die Ressource Sonnenlicht ist ja wohl reichlich vorhanden. ICh kann mir nicht vostellen, dass so etwas unrentabel ist...

und was bitteschön ist ist meine Frage nach Wirkungsgrad und kWh-Preis anderes als die Frage nach Wirtschaftlichkeit?

Und wo hast du jemals zu den Verfahren (Elektrolyse vs. thermisches Verfahren) JEMALS Zahlen mit exakten Bezugsgrößen und korrekten Quellenangaben zitiert, wenngleich auch nicht erfunden?
Ich glaube noch nicht mal, dass irgendwer die Vergleichswerte hätte, aber ich sagte ja nur, sie würden mich interessieren!
Selbst bei deinen eigenen Zahlen (80, 70, 43, 55%) steht ja nun weder eine Quellen-Referenz noch irgendwas über den Vorteil von thermisch vs. elektrolytisch.

Transport und/oder Verstromung ist in beiden Fällen ja das Gleiche.

bei Serenitys Idee kommt ja für den Gesamtwirkungsgrad noch die PV Anlage dazu, und bei der thermischen Sache die Heiztechnik mit Lichtbogenlampen, zusätzlich immer die Investitionskosten etc. für den kWh-Erzeugerpreis.

[Ceos]

https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserelektrolyse

Da hast du genug Zahlen, ich bin auf rund 16MJ/m³ Wasserstoff (Raumdruck) gekommen und bei einer Energiedichte von etwas weniger als 11MJ/m³ sind das meiner Rechung nach ca. 70%
Den Wirkungsgrad beim Verstromen musste ich mir aus anderen Wikis zusammensuchen und habe den Wert genommen der Am häufigsten genannt wird und Plausibel klang. (Die Links habe ich leider im Suchverlauf gaanz unten vergraben unter dem andren Kram den ich mir sonst so angesehen habe und werde mir nicht die Mühe machen sie für dich extra wieder herauszusuchen, wenn du hingehen kannst und selber den Wert gegenprüfen könntest)

Wirtschaftlichkeit != Wirkungsgrad .... das wäre absolut realitätsfremdes Denken

Für die Wirtschaftlichkeit zählen Faktoren hinzu wie Skallierbarkeit (du willst schließlich in großen Mengen Produzieren), Geschwindigkeit (Je schneller man Produziert um so effektiver kann man auf Bedarf reagieren, Stichwort "Just in time" ... denn beim Lagern entsteht Verlust) und wie du schon genannt hast natürlich Investition/Amortisierung (schreibt man das so?) Wenn ich erst 10mio investieren muss und dann nur 1000m³/h rausbekomme, muss ich mit der Anlage ein Leben lang produzieren bis ich die Gewinnzone erreiche. (PS genannte Zahlen sind Fantasiewerte und dienen nur der Überspitzung der Darstellung)

Wenn du dich innerhalb eines postings auf 2 unterschiedliche Personen beziehst, beginne die jeweiligen Sätze doch bitte mit einem Hinweis wem sie gelten. Beispiel: @Person A: Quellen Bitte @Person B: Interessant wäre in dem Zusammenhang der tatsächliche Wirkungsgrad

Wie soll ich dich sonst richtig verstehen?

[HaWe]

https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserelektrolyse

Da hast du genug Zahlen, ich bin auf rund 16MJ/m³ Wasserstoff (Raumdruck) gekommen und bei einer Energiedichte von etwas weniger als 11MJ/m³ sind das meiner Rechung nach ca. 70%
Den Wirkungsgrad beim Verstromen musste ich mir aus anderen Wikis zusammensuchen und habe den Wert genommen der Am häufigsten genannt wird und Plausibel klang. (Die Links habe ich leider im Suchverlauf gaanz unten vergraben unter dem andren Kram den ich mir sonst so angesehen habe und werde mir nicht die Mühe machen sie für dich extra wieder herauszusuchen, wenn du hingehen kannst und selber den Wert gegenprüfen könntest)

Wirtschaftlichkeit != Wirkungsgrad .... das wäre absolut realitätsfremdes Denken

Für die Wirtschaftlichkeit zählen Faktoren hinzu wie Skallierbarkeit (du willst schließlich in großen Mengen Produzieren), Geschwindigkeit (Je schneller man Produziert um so effektiver kann man auf Bedarf reagieren, Stichwort "Just in time" ... denn beim Lagern entsteht Verlust) und wie du schon genannt hast natürlich Investition/Amortisierung (schreibt man das so?) Wenn ich erst 10mio investieren muss und dann nur 1000m³/h rausbekomme, muss ich mit der Anlage ein Leben lang produzieren bis ich die Gewinnzone erreiche. (PS genannte Zahlen sind Fantasiewerte und dienen nur der Überspitzung der Darstellung)

Wenn du dich innerhalb eines postings auf 2 unterschiedliche Personen beziehst, beginne die jeweiligen Sätze doch bitte mit einem Hinweis wem sie gelten. Beispiel: @Person A: Quellen Bitte @Person B: Interessant wäre in dem Zusammenhang der tatsächliche Wirkungsgrad

Wie soll ich dich sonst richtig verstehen?

Wie oft noch: Es geht um einen Vergleich der beiden Konzepte, nicht um eine Einzelbetrachtung der Elektrolyse.

Nach deinem Wiki-Link gilt :

Der energetische Wirkungsgrad der Elektrolyse von Wasser liegt bei über 70 %

,
das wäre der einfache Teil.
Dann kommt noch der WG der PV-Anlage davor, das sind ca. 20%.
Macht zusammen gerechnet 14% Wirkungsgrad, bis man den Wasserstoff hat.
Jetzt kommen die Kosten und der Wirkungsgrad dazu, die bei der Rück-Verstromung von Wasserstoff zu Buche schlagen,
aber das gilt in gleicher Größenordnung für das Konkurrenzsystem.

Nun ist zum Einen zur PV+E'lyse die Frage:
wie hoch sind die Erzeugerkosten pro kWh Strom einer PV-Anlage in Verbindung mit einer Elektrolyse-Anlage
plus Rückverstromung des Wasserstoffs,
wobei die Investitionskosten, die Dauerkosten und die Entsorgungskosten zu berücksichtigen sind.


Serenetys Frage war ja nun quasi zum Anderen, warum dieses nicht dem Vergleich mit dem "neuen" thermischen Verfahren Stand hält, und bevor man dazu etwas sagen kann, muss man mehr über das neue Verfahren wissen, das war das was ich meinte, als ich schrieb, "das würde mich auch interessieren".

Also, wie hoch wäre der Gesamtwirkungsgrad bei dem neuen thermischen Verfahren?
wie hoch sind die Erzeugerkosten pro kWh Strom einer splchen thermischen Anlage mit Lichtbogenlampen in Verbindung mit einer chemischen Sauerstoffabtrennung und Recycling/Entsorgung
plus Rückverstromung des Wasserstoffs (gleicher Wert wie oben),
wobei die Investitionskosten, die Dauerkosten und die Entsorgungskosten zu berücksichtigen sind?

Und das fände ich immer noch interessant zu wissen, nur sehe ich noch immer keine Zahlen zum thermischen Gesamt-System, und ich glaube auch nicht,
- dass du die hast,
- dass die bei Wiki stehen,
- oder sogar dass - oder ob - die momentan überhaupt jemand weiß,
schließlich ist das neue System ja erst im Versuchsstadium.