Was ist eine Wasserstofftankstelle?

Wasserstofftankstellen verstehen

Spezielle Wasserstofftankstellen dienen der Betankung von Brennstoffzellenfahrzeugen mit Wasserstoff. Im Vergleich zu herkömmlichen Tankstellen speichern diese Tankstellen Wasserstoff unter hohem Druck und verwenden spezielle Düsen und Leitungen zur Wasserstoffversorgung der Fahrzeuge. Ein System zur Wasserstoffbetankung wird für den Antrieb von Brennstoffzellenfahrzeugen, die lediglich warme Luft und Wasserdampf erzeugen, unerlässlich, da die Menschheit zunehmend auf kohlenstoffarme Transportmittel umsteigt.

Womit tankt man ein Wasserstoffauto?

Hochkomprimierter Wasserstoff (H₂), üblicherweise mit einem Druck von 350 bar oder 700 bar für Automobile, wird zum Antrieb von Wasserstofffahrzeugen verwendet. Um den hohen Gasdruck effektiv zu speichern, wird der Wasserstoff in speziell angefertigten, kohlenstofffaserverstärkten Tanks gelagert.

Wie funktionieren Wasserstofftankstellen?

Das Betanken eines mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugs erfordert mehrere wichtige Schritte: 1. Wasserstoffproduktion: Die Reformierung von Methandampf (SMR), die Verwendung von Strom aus erneuerbaren Quellen oder die Wasserstoffproduktion als Folge des Herstellungsprozesses sind einige der unabhängigen Methoden, die häufig zur Herstellung von Wasserstoff für den Gebrauch eingesetzt werden.

1. Gaskompression und -speicherung: In nahegelegenen Speichertanks wird Wasserstoffgas gespeichert, nachdem es gründlich auf hohe Drücke (350–700 bar) komprimiert wurde.
2. Vorkühlung: Um Hitzeschäden während des Schnellfüllvorgangs zu vermeiden, muss der Wasserstoff vor der Abgabe auf -40°C abgekühlt werden.

4. Abgabe: Zwischen dem Wasserstofftank des Fahrzeugs und der speziell entwickelten Düse wird eine dichte Verbindung hergestellt. Ein sorgfältig kontrollierter Vorgang, der Druck und Temperatur überwacht, ermöglicht das Einleiten des Wasserstoffs in die Wasserstofftanks des Fahrzeugs.

5. Sicherheitssysteme: Eine Reihe von Schutzfunktionen, wie z. B. Brandbekämpfungssysteme, automatische Abschaltvorrichtungen und Überwachung auf Leckagen, gewährleisten einen sicheren Betrieb.

Wasserstoff als Treibstoff vs. Elektrofahrzeuge

Ist Wasserstoff als Kraftstoff besser als Strom?

Diese Reaktion hängt von den jeweiligen Einsatzszenarien ab. Da 75–90 % der elektrischen Energie an den Rädern des Fahrzeugs in Antriebsenergie umgewandelt werden, sind batteriebetriebene Elektroautos in der Regel umweltfreundlicher. Bei Brennstoffzellenfahrzeugen können 40–60 % der Energie im Wasserstoff in Antriebsenergie umgewandelt werden. Brennstoffzellenfahrzeuge bieten jedoch Vorteile hinsichtlich Betriebseffizienz bei Kälte, Reichweite (300–400 Meilen pro Tankfüllung) und Betankungszeit (3–5 Minuten gegenüber über 30 Minuten beim Schnellladen). Für große Fahrzeuge (Lkw, Busse), bei denen schnelles Betanken und große Reichweiten wichtig sind, könnte sich Wasserstoff als besser geeignet erweisen.

Kosten und praktische Überlegungen

Wie teuer ist das Auftanken eines Wasserstoffautos?

Aktuell kostet das Volltanken eines wasserstoffbetriebenen Autos (ca. 5–6 kg Wasserstoff) zwischen 75 und 100 US-Dollar, was eine Reichweite von 300–400 Meilen ermöglicht. Das entspricht etwa 16–20 US-Dollar pro Kilogramm Wasserstoff. Die Preise variieren je nach Standort und werden voraussichtlich sinken, sobald die Produktion ausgebaut und die Nutzung von umweltfreundlichem Wasserstoff vorangetrieben wird. In einigen Regionen werden Rabatte gewährt, die die Kosten für Kunden reduzieren.

Kann ein normaler Automotor mit Wasserstoff betrieben werden?

Obwohl es unüblich ist, lassen sich herkömmliche Verbrennungsmotoren für den Betrieb mit Wasserstoff umrüsten. Zu den Herausforderungen, mit denen sich Wasserstoff-Verbrennungsmotoren langfristig auseinandersetzen müssen, gehören das Starten vor der Zündung, hohe Stickoxidemissionen und Speicherprobleme. Heutzutage nutzen fast alle wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge die Brennstoffzellentechnologie. Diese verwendet Wasserstoff und Sauerstoff aus der Umgebung, um Strom zu erzeugen, der einen Elektromotor antreibt. Als einziges Abfallprodukt entsteht Wasser.

Welches Land nutzt Wasserstoff als Treibstoff am meisten?

Mit über 160 Wasserstofftankstellen und ehrgeizigen Plänen zum Bau von 900 Tankstellen bis 2030 ist Japan heute weltweit führend in der Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff. Weitere wichtige Länder sind:

Deutschland: Mehr als 100 Bahnhöfe, bis 2035 sind 400 geplant.

Vereinigte Staaten: Mit rund 60 Sendern, hauptsächlich in Kalifornien

Südkorea: entwickelt sich rasant, bis 2040 sind 1.200 Bahnhöfe geplant.

China: Tätigt bedeutende Investitionen, mit derzeit über 100 in Betrieb befindlichen Stationen.

Globales Wachstum von Wasserstofftankstellen

Im Jahr 2023 gab es weltweit etwa 800 Wasserstofftankstellen; bis 2030 soll diese Zahl auf über 5.000 ansteigen. Dank staatlicher Subventionen und des Engagements der Hersteller für die Brennstoffzellenentwicklung sind Europa und Asien führend auf diesem Gebiet.

Schwerpunkt Schwerlastverkehr: Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur für Lkw, Busse, Züge und Schiffe