In Kalifornien sind Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen auf dem Vormarsch

Wasserstoff ist nicht nur das häufigste Element im Universum, sondern auch das häufigste Element hier auf der Erde. Doch die begrenzte Verfügbarkeit von reinem Wasserstoff in gasförmiger Form behinderte Wasserstoff-Brennstoffzellen jahrzehntelang.

Im Kosmos bestehen Sterne größtenteils aus Wasserstoff. Hier zu Hause wird unser Wasserstoff größtenteils mit Sauerstoff zu Wasser verbunden. Um Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung nutzen zu können, muss man entweder ein Wassermolekül oder einen komplexen Kohlenwasserstoff wie Erdgas abbauen. Wenn man das Erdgasmolekül aufbricht, entsteht Wasserstoff – aber auch Kohlendioxid, was zur globalen Erwärmung führt. Außerdem nutzen Sie eine nicht erneuerbare Ressource. Übrig bleibt Wasser, das eine großartige Quelle ist, außer dass man mehr Energie in die Spaltung des Moleküls investieren muss, als man wieder herausbekommt, wenn man den Wasserstoff zur Stromerzeugung verwendet.

Die Lösung, die Wasserstoff zu einem brauchbaren Kraftstoff macht, ist folgende: Erneuerbare Energie nutzen, um genügend überschüssigen Strom zu erzeugen, um das Wasser aufzuspalten und diese Energie in Form von Wasserstoff zu speichern. Es ist nicht so elegant, wie es sein könnte, aber es ist ziemlich gut, wenn man bedenkt, was passieren musste, um Sonnenenergie in Form von Öl, Kohle und Erdgas zu speichern.

Das ist die eine Seite des Wasserstoffproblems. Die anderen Probleme bestehen darin, Autos zu bauen, die mit Wasserstoff betrieben werden, und eine Infrastruktur zu schaffen, die groß genug ist, um Wasserstoff an diese Autos zu liefern, wo und wann sie ihn brauchen. Um mehr darüber zu erfahren, sind wir nach San Francisco gefahren, um dort teilzunehmen SEMICON West, und wir setzten uns mit dem Kalifornien-Brennstoffzellen-Partnerschaft um herauszufinden, wo die Dinge heute stehen und was für die nahe Zukunft geplant ist.

Es geht um Infrastruktur

Die Finanzierung eines Infrastrukturprojekts zu finden, ist immer eine Herausforderung. Wenn ein Staat ein Projekt zum Bau von Wasserstofftankstellen und dem Netz zu deren Wiederauffüllung finanziert, sowie Wasserstofferzeugungsanlagen stammen das Geld im Allgemeinen aus anderen Projekten, was die Entwicklung verlangsamt hat Adoptionsrate. Doch nun entscheiden mehrere Bundesstaaten und nationale Regierungen, dass Wasserstoff in ihren Plänen berücksichtigt werden soll.

„Ich denke, das wirklich große Problem besteht darin, die Infrastruktur aufzubauen, denn was wir bisher gezeigt haben, ist, dass Autohersteller ein Auto verkaufen können, wenn man eine Wasserstofftankstelle eröffnen kann“, sagte er Keith Malone, Legislativ- und Kommunikationsbeauftragter der California Fuel Cell Partnership.

Malones Organisation arbeitet mit Autoherstellern und politischen Entscheidungsträgern der Regierung zusammen, um sich für die Wasserstoffinfrastruktur einzusetzen, und erzielt nicht nur in Kalifornien, sondern auf der ganzen Welt Ergebnisse.

„Im Nordosten werden 12 [Wasserstoff-]Tankstellen im Korridor von New York nach Boston gebaut“, verriet Malone. „Es ist eine private Anstrengung, aber unterschiedliche Regionen erfordern unterschiedliche Ansätze. In Kalifornien gab es bereits 2013 ein Gesetz, das den ersten Meilenstein festlegte: 100 strategisch günstig gelegene Stationen und die dafür nötigen Mittel. Derzeit sind 35 Stationen geöffnet und in Betrieb. Wir haben mehr als 30 Stationen in der Entwicklung. Diesen Herbst werden wir einen weiteren Finanzierungszyklus haben, der uns höchstwahrscheinlich auf mehr als 100 Stationen bringen wird.“

Derzeit verfügt Kalifornien über die meisten Wasserstofftankstellen aller US-Bundesstaaten, aber das ist noch immer nur ein Anfang.

„Um das Ganze in Bezug auf die Anzahl der benötigten Tankstellen ins rechte Licht zu rücken: Wir haben derzeit in Kalifornien 8.000 Tankstellen“, sagte Malone. „Aber nur etwa 1.800 von ihnen liefern 50 % des Kraftstoffs an die Verbraucher. Der Gouverneur hat gerade gesagt, dass wir bis 2025 200 Wasserstofftankstellen haben wollen. Dann wird unsere Mitgliedschaft in ein paar Wochen einen Fahrplan vorlegen, um bis 2030 1.000 Stationen zu erreichen.“

Der Gedanke ist, dass durch die strategische Platzierung von Wasserstofftankstellen einige Tankstellen effektiv eine große Gemeinschaft von Wasserstoffautos bedienen können.

„1.000 Stationen und eine Million Autos“, sagte Malone. „Es ist ein weites Ziel, aber das ist die Vision, die wir haben. Es geht nicht nur um Personenkraftwagen. Sie benötigen auch die mittelschwer/Schwerlastfahrzeug Kategorie, weil sie mit diesen größeren Fahrzeugen und diesen Flotten auch das Volumen auf der Wasserstoffseite vorantreiben. Man merkt also, dass die Kosten pro Einheit sinken.“

Die Schaffung einer Nachfrage nach großen Mengen Wasserstoff ist der Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit und wird aus der ganzen Welt unterstützt.

„Als ich vor sechs Jahren anfing, sprachen wir über Kalifornien, Deutschland, Japan und Südkorea“, erinnert sich Malone. „Im letzten Jahr haben wir China in die Liste aufgenommen, weil es das Volumen steigern wird. Derzeit haben Deutschland und Japan tatsächlich mehr Wasserstofftankstellen als wir. Aber wir haben mehr Autos auf der Straße. Seit dem 1. Juli sind in Kalifornien über 5.000 Wasserstofffahrzeuge unterwegs.“

Es geht auch um die Speicherung von Energie

Der Vorteil, ein Auto mit Wasserstoff zu betanken, besteht darin, dass Autohersteller das Magische erreichen können 300-Meilen-Reichweite Zwischen dem Tanken und dem Nachfüllen dauert es bei einem Wasserstoff-Brennstoffzellenauto nicht länger als bei der Beschaffung von Benzin. Wie bei Benzin wird die Energie für den Antrieb des Autos im Wasserstoff gespeichert und nicht vollständig in einer Batterie gespeichert.

„Das Interessante ist, dass wir in Kalifornien bei Brennstoffzellenautos und Wasserstoff gewissermaßen führend sind Infrastruktur“, erklärte Malone, „und ich scherze immer wieder, dass Kalifornien das Modell auf den Markt bringen wird, aber Texas.“ wird es beweisen.“

Können sich Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge im Ölland Texas wirklich verkaufen?

„Ich denke, Texas wird auf einem anderen Weg zu Brennstoffzellenfahrzeugen kommen, weil es dort so viel Windkraft gibt, was bedeutet, dass es einen Überschuss gibt“, betonte Malone. „Ich bin mir ziemlich sicher, dass sie Überkapazitäten haben und nicht wissen, was sie damit machen sollen. Aber man kann unter anderem Wasser spalten, um Wasserstoff herzustellen. In Texas kann man diesen Wasserstoff in unterirdischen Salzkavernen speichern. Wir reden hier nicht von Kilowatt oder Gigawatt Leistung; Wir sprechen hier von mehr als einem Terawatt Strom, der gespeichert werden kann. Wasserstoff wird in vielerlei Hinsicht zur Batterie.“

Wenn große Energiemengen speicherbar und bei Bedarf verfügbar sind, sind neue Anwendungen möglich.

„Wasserstoff kann zum Netzausgleicher werden“, sagte Malone. Netzausgleicher Helfen Sie dabei, Energieverteilungssysteme dabei zu unterstützen, die Erzeugung an den Bedarf anzupassen. Da Brennstoffzellen nahezu augenblicklich hoch- und heruntergefahren werden, können Versorgungsunternehmen mit gespeichertem Wasserstoff die Leistung von Moment zu Moment an die Nachfrage anpassen.

„Wenn man sich den Markt für stationäre Brennstoffzellen anschaut, ist er eher unter dem Radar“, sagte Malone, „aber er war sehr aktiv.“ Telekommunikationsunternehmen nutzen Brennstoffzellen als Backup-Generatoren, da die Tanks den Wasserstoff recht lange speichern können. Als sich der Supersturm Sandy an der Ostküste ereignete, waren rund 80 Brennstoffzellen-Notstromgeneratoren entlang der Ostküste im Einsatz. Einer von ihnen ist abgestürzt, das ist alles. Es ging aus, weil es etwa vier Stunden lang unter Wasser war, und dann ging es wieder online.“

Ein Westküstenkorridor

Während Kalifornien seine Wasserstoffinfrastruktur ausbaut, besteht der nächste Schritt darin, die großen Städte an der Westküste damit zu verbinden Es stehen Wasserstoffstationen zur Verfügung, damit sowohl Personenkraftwagen als auch Schwerlastkraftwagen entlang der Küste fahren können bequem.

„Sie haben gerade ihre erste staatliche Wasserstoffstation in Kanada eröffnet“, sagte Malone gegenüber Digital Trends. “Britisch-Kolumbien finanzierte eine Studie und bat eine Gruppe von Unternehmen, die Nutzung ihres erneuerbaren Netzes zu prüfen und erneuerbaren Wasserstoff für den Export nach Japan und Kalifornien herzustellen. Dann gibt es Kalifornien und eigentlich Oregon und Washington, die zusammenkommen müssen, denn das eine geht nicht ohne das andere.“

Im letzten Jahrzehnt haben sich Kalifornien, Oregon, Washington und British Columbia dazu verpflichtet, ein Netzwerk von Ladestationen für Elektrofahrzeuge aufzubauen, das als Westküste bekannt ist Elektrische Autobahn. Dieses Netzwerk ermöglicht es Elektrofahrzeugen, die gesamte Westküste von der mexikanischen Grenze bis nach Kanada zu befahren. Ein Wasserstoffnetz würde wahrscheinlich ähnlich aussehen.

Die nächsten Schritte

Ab heute sind in Kalifornien zwei Brennstoffzellenfahrzeuge im Angebot. Sowohl der Honda Clarity als auch der Toyota Mirai verzeichnen Verkaufserfolge in Gebieten, in denen eine Wasserstoffinfrastruktur vorhanden ist. Hyundai hatte 2017 einen Tucson-SUV mit Brennstoffzellenantrieb und plant, damit zurückzukehren Nexo Crossover im Jahr 2019.

“BMW kommt auf den Markt“, sagte Malone. „Ungefähr im Jahr 2019 haben Sie das getan Mercedes-Benz mit seinem Plug-in-Brennstoffzellenauto. Audi kommt mit einem Fahrzeug auf den Markt. Es handelte sich um einen ernsthaften Produktionslauf. Vor kurzem hatten Sie Honda und GM kündigen eine gemeinsame Tochtergesellschaft zum Bau von Brennstoffzellen in Michigan oder Ohio an. Wenn Sie sich diese Ankündigung, soweit ich mich erinnere, ansehen, hat GM auch davon gesprochen, dass es sich um ein Antriebsaggregat handelt, und sich das Recht vorbehalten, es für Nicht-Fahrzeug- oder Nicht-Transportzwecke zu verwenden.“

Ein geplantes Vorzeigeprojekt für Wasserstoffantrieb sind die Olympischen Spiele 2020 in Tokio.

„Tokio gibt über 300 Millionen US-Dollar aus, um diese Technologie vorzustellen“, sagte Malone. „Wir sprechen von Tausenden von Fahrzeugen und Wasserstoffstationen, die von Honda, Toyota usw. finanziert werden Nissan. Außerdem wird es 100 Busse geben, die das Sportlerdorf mit stationären Brennstoffzellen und Wasserstoff versorgen werden.“

Malone hat einige Ratschläge für Menschen, die sich für die Technologie interessieren, aber nicht in Gebieten mit einem aktiven Wasserstoffinfrastrukturplan wohnen.

„Ich werde hier ein wenig politisch werden“, warnte er. „Wer in seinem Bundesstaat Brennstoffzellenfahrzeuge sehen möchte, muss seinen Gesetzgeber anrufen und mit ihm ins Gespräch kommen. Wenn sie nicht über die Informationen verfügen, kontaktieren Sie mich und ich werde mit diesen Gesetzgebern und ihren Mitarbeitern sprechen.“

Es ist wahrscheinlich viel schwieriger, als einfach einen Anruf zu tätigen, aber es ist ein Anfang.

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