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2023 | Book

Energieträger Wasserstoff

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About this book

In diesem Buch sind die Besonderheiten von Wasserstoff als zukünftigen Energieträger im Rahmen der nationalen Wasserstoffstrategie Deutschland von ausgewiesenen Kennern in einer bisher ungekannte Bandbreite beleuchtet. Herstellung, die Bedeutung von Speichersystemen im Energiesystem sowie tiefgehende Details bei der Materialbetrachtung von verschiedenen Oberflächenproblemen sind ergänzt durch eine kurze Übersicht über den möglichen konkreten Einsatz von Wasserstoff. Dabei wird auf Möglichkeiten eingegangen, wie vor dem Hintergrund der globalen Klimaerwärmung der Treibhausgasausstoss praxis- und bürgernah abgesenkt werden kann.
Der InhaltCharakteristika von Wasserstoff, Herstellungsverfahren, ProzesseGroßflächige nachhaltige Energieerzeugung zur Produktion des Energieträgers WasserstoffsWasserstoffspeicher und ihre AnwendungWie sicher ist die Nutzung von Wasserstoff?Speichertechnologien für WasserstoffMärkte für Wasserstoffspeicher und Bedeutung von Wasserstoff im Energiesystem und Technische Systeme für die NutzungWasserstoffnutzung in Gebäuden und kleinen SiedlungenDie ZielgruppenFachleute aus Industrie, Unternehmen und Politik, Architekten, Ingenieure, Studierende und Dozenten.
Die AutorenProf. Dr. Hartmut Frey hat an der Universität Stuttgart Maschinenbau und Theoretische Physik studiert und in Plasmaphysik promoviert. Prof. Frey war Entwicklungsleiter der Leybold-Heraeus GmbH in Hanau und Köln. Er war Gastprofessor am Institut für Luftverkehr der Technischen Universität in Sofia (Bulgarien) und ist korrespondierender Professor an den Universitäten in Tomsk und Sofia.Kay Golze engagierte sich den 2010er für die Entwicklung der Elektromobilität. Im folgenden Jahrzehnt entwickelte er verschiedene Lösungen zur Anwendung von Wasserstoff im industriellem Maßstab. Als Mitglied des Wissenschaftsnetzwerk stellt er seine Analysen einer breiten Wissenschaftsgemeinde zur Verfügung, sowie anderen Wissenschaftlern und Unternehmen.Dr. Michael Hirscher ist seit 1987 wissenschaftl. Mitarbeiter am MPI für Metallforschung (jetzt Intelligente Systeme) und seit1991 Gruppenleiter "Wasserstoffspeicherung" am MPI-MF/MPI-ISDr. Michael Felderhoff ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr. Seit 1999 befasst er sich mit der Synthese und Charakterisierung von Metallhydriden zur Speicherung von Wasserstoff und Wärme und der Umsetzung der Ergebnisse in Demonstrationsprojekte.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Chemisches Element Wasserstoff
Zusammenfassung
Wasserstoff zeichnet sich gegenüber anderen Gasen durch eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften aus. So ist er das mit Abstand leichteste Element. Auch im flüssigen Zustand ist die Dichte klein (ρ = 0,071 kg/l).
Hartmut Frey, Kay Golze, Michael Hirscher, Michael Felderhoff
Kapitel 2. Großflächige nachhaltige Energieerzeugung zur Produktion des Energieträgers Wasserstoffs
Zusammenfassung
Aufgrund der gesunkenen Produktionskosten für Solar- und Windanlagen ist eine analytische Betrachtung dieser Technologien für die Herstellung von Wasserstoff in Wüstengebieten für Industrie und Verkehr, dessen Transport bzw. der Umwandlung in Strom unter naturwissenschaftlich-technischen Aspekten, dem technologischen Entwicklungspotential, den Produktionskosten und den Baukosten zu betrachten. Bereits Ende der Siebziger Jahre hatte Reinhard Dahlberg, ehemaliger Leiter des Geschäftsbereichs Halbleiter der AEG-Telefunken, vorgeschlagen mittels Solarzellen in Wüstengebieten Wasserstoff zu erzeugen.
Hartmut Frey, Kay Golze, Michael Hirscher, Michael Felderhoff
Kapitel 3. Wasserstoffspeicher und ihre Anwendung
Zusammenfassung
Die Transformation des gesamten Energiesystems in Deutschland, sodass es weitestgehend ohne die Umwelt schädigende Abgase funktioniert, ist gegenwärtig noch eine Utopie. Die öffentliche Vorstellung, dass in unseren Breitengraden ganzjährig die Energieversorgung auf Windenergie, Photovoltaik, Solarkollektoren und anderen None-Fossile-Fuels, oder Energieeinsparung basieren soll, dabei eine im globalen Maßstab wettbewerbsfähige Transformation der Industrie bestehen kann, eine der Landesverteidigung sichernde Versorgung des Militärs auf Basis regenerativer Energien oder ohne Einschränkung der individuellen Mobilität und der damit einhergehenden Beschränkung des Individuums funktionieren kann, bedarf neuer naturwissenschaftlich-technischer Innovationen, einschließlich einer Beschränkung der heutigen Bürokratie und der Einrichtung einer Koordinierungsstelle zur Entwicklung einer gesamtheitlichen funktionierenden Transformationsstrategie, sowie ihrer nationalen bzw. europäischen Koordinierung. Heute erscheint die in Deutschland vor allem durch gesellschaftspolitische Kräfte vorangetriebene energetische Transformation eher im Stadium eines umfassenden Gesellschaftsexperiment zu sein.
Hartmut Frey, Kay Golze, Michael Hirscher, Michael Felderhoff
Kapitel 4. Wasserstoffnutzung in Gebäuden
Zusammenfassung
In den USA wird ein Gebäude im Schnitt 50 bis 75 Jahre genutzt. 60 bis 85 % der damit verbundenen Kosten sind Betriebskosten (für Brennstoff, Wartung und Reparatur etc.). Dagegen fließen nur 5 bis 10 % in Planung und Bau. Mithilfe von Energieeffizienz lassen sich folglich die Unterhaltskosten auf einfache Weise reduzieren.
Hartmut Frey, Kay Golze, Michael Hirscher, Michael Felderhoff
Kapitel 5. Kritische Betrachtung der Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Nutzung des Energieträgers Wasserstoff
Zusammenfassung
Die Folgen der Energieindustrie, jeder gibt ca. zwei Drittel seines Gehalts für Energie in irgend einer Form aus, sind gravierend. Man denke nicht nur an Heizungs-, Beleuchtungs- oder Benzinkosten, sondern auch an die auf indirekte Weise entstehenden Energiekosten. Beim Bau eines Hauses etwa machen die Energiekosten den größten Anteil aus.
Hartmut Frey, Kay Golze, Michael Hirscher, Michael Felderhoff
Metadata
Title
Energieträger Wasserstoff
Authors
Hartmut Frey
Kay Golze
Michael Hirscher
Michael Felderhoff
Copyright Year
2023
Electronic ISBN
978-3-658-40967-8
Print ISBN
978-3-658-40966-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-40967-8