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Weltweit werden jährlich etwa 30 Millionen Tonnen Wasserstoff produziert und in diversen Industrien und Prozessen verwendet. Das Gas ist unglaublich vielseitig und wird sowohl als Brennstoff, Synthesegas und reduzierendes Schweißgas verwendet. Auch in den Planungen hin zu einer möglichst klimaneutralen Energiewende spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle.
Die Themen im Überblick
Wasserstoff Preise
Die Preise für Wasserstoff sind abhängig von der Gasart, der Gebindegröße und dem Fülldruck. Eine 10 Liter Wasserstoff 3.0 Flasche kostet etwa 180 – 230 Euro, eine 10 Liter Füllung einer Eigentumsflasche ca. 70 – 90 Euro. Der Preis für ein Wasserstoffbündel liegt zwischen 800 – 1.500 Euro.
Wasserstoff liefern lassen
Alternativ kann man sich den Wasserstoff auch liefern lassen, abhängig von der Menge wahlweise in Gasflaschen, Flaschenbündeln oder per Tankwagen angeliefert.
Lagerung in Wasserstoff Tanks
Geht es um Großmengen Wasserstoff, so gibt es üblicherweise zwei gängige Tankformen. Die Flüssigwasserstoffspeicherung in Kryotanks und die Druckgasspeicherung in speziellen Druckbehältern. Beide machen sich chemische Grundeigenschaften des Gases zu nutze.
Flüssige Speicherung durch Kälte
Bei der Flüssigwasserstoffspeicherung wird das Gas extrem heruntergekühlt, bis es sich bei -253 °C verflüssigt. In dieser Form kann es in hochisolierten Kryotanks gelagert werden, allerdings gibt es keine Isolation, die diese Temperatur langfristig halten könnte.
Nachteilig ist der immense Energiebedarf der Kühlung. Je nach Verfahren liegt der Energieaufwand, bezogen auf den Energieinhalt des Wasserstofftanks bei 25 – 50%. Im schlechtesten Fall hat man so die Hälfte der dort gespeicherten Energie alleine für die Verflüssigung benötigt. Zusätzlich verliert der Wasserstofftank bis zu 3 % seines Inhalts durch Verdampfung pro Tag, die aus dem Tank abgelassen werden müssen, um einen zu starken Druckaufbau zu vermeiden. Um zu vermeiden, dass diese sogenannten “Boil-Off-Verluste” einfach ungenutzt verpuffen, muss man den Kryotank bestmöglich nutzen und für regelmäßige, tägliche Abnahme sorgen.
Komprimieren durch Druck
Alternativ lässt sich das Gas unter sehr hohem Druck komprimieren, gerade im Bereich der Kraftfahrzeuge haben sich dort mobile Tanklösungen mit Druck von bis zu 700 bar durchgesetzt. Mit derart komprimiertem Gas erreichen Wasserstoffautos zumindest schon ähnliche Reichweiten wie Benzin betriebene PKWs, batteriebetriebene Elektroautos werden mit 550 – 650 km Reichweite tendenziell sogar hinter sich gelassen. Nachteilig bei der Druckspeicherung von Wasserstoff ist allerdings die geringe Energiedichte. Selbst unter hohem Druck erhält man eine relative geringe volumetrische Energiedichte, sie beträgt 4,8 MJ pro Liter. Zum Vergleich: Diesel bewegt sich zwischen 35 – 36 MJ/l, Benzin liegt bei 29 – 32 MJ/l. Das Gas lässt sich selbst bei Druck von 700 bar nur auf ca. 40 kg / m³ verdichten. Derzeitig könnte ein gebräuchlicher 40 Tonnen-LKW so nur etwa 400 kg Wasserstoff transportieren, das ist noch zu wenig, um wirtschaftlich Wasserstofftankstellen zu beliefern. Im Vergleich zur Verflüssigung kostet die Komprimierung etwas weniger Energie, allerdings werden auch hier noch ca. 10 – 14 % der gespeicherten Energie benötigt, um einen Druck von 700 bar zu erreichen.
Anwendungen mit Wasserstoff in der Industrie
Wasserstoff hat vielfältige Anwendungsgebiete: In der Metallurgie wird er als Reduktionsmittel zum Blankglühen oder als Schutzgaskomponente beim Schweißen und Formieren genutzt. In der chemischen Industrie spielt er eine wichtige Rolle bei der Ammoniak-Synthese.
In der Glasindustrie wird es als Brenngas beim Bearbeiten von Quarzglas oder Schutzgas beim Herstellen von Floatglas eingesetzt. Als Treibstoff findet Wasserstoff seinen Einsatz in Raketen sowie zunehmend in Bussen und Autos.
Speicherung und Transport regenerativer Energien
Da sich Wasserstoff mit Strom in nahezu beliebiger Menge produzieren lässt, gibt es viele Überlegungen regenerative Energien darüber endlich effektiver über lange Strecken transportieren zu können. So ließen sich regenerative Energien am Ort ihrer effizientesten Gewinnung produzieren, um sie dann chemisch umgewandelt zu transportieren (Power-to-X Verfahren). Erste deutsche Investitionen wurden in eine Machbarkeitsstudie investiert, die in Zusammenarbeit mit der Regierung Namibias entsteht. So soll geprüft werden, ob die Gewinnung und anschließende Umwandlung von Solarstrom in Wasserstoff wirtschaftlich rentabel gestaltet werden kann.
Bedarfsgerechte Produktion schwierig
Damit ließe sich möglicherweise eines der Hauptprobleme regenerativer Energien lösen, die Speicherung des Stroms bei Überproduktion. In Deutschland muss laut EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) Ökostrom gegenüber konventionell produziertem Strom bevorzugt ins Stromnetz eingespeist werden. Produzieren Windkraftanlagen oder Solaranlagen zu viel Strom, müssen Kraftwerke ihre Produktion herunterfahren oder den überschüssigen Strom trotzdem ins Netz einspeisen.
Kraftwerke zu unflexibel
Da Kraftwerke, insbesondere Kohlekraftwerke, ihre Leistung nur schlecht flexibel hoch- und herunterfahren können, kommt es in Zeiten der regenerativen Stromüberproduktion zu Preiseinbrüchen auf dem Strommarkt. Überschüssiger Strom muss dann sehr günstig an Nachbarländer verkauft werden. Bei Windstille oder bei Nacht müssen die Kraftwerke wieder unter höherer Last arbeiten und der Strom wird deutlich teurer.
Power-to-X als mögliche Lösung
Power-to-X Verfahren würden es ermöglichen, regenerativ gewonnenen Strom dauerhaft zu speichern und bedarfsgerecht einzusetzen. Aufgrund des sehr hohen Energieverlusts bei der Umwandlung müsste der regenerativ gewonnene Strom allerdings sehr günstig sein und praktisch unter Idealbedingungen produziert werden. Daher die Überlegungen, Solarstrom in Afrika zu gewinnen und vor Ort Wasserstoff zu synthetisieren. Elektrolyseure zur Wasserstoffgewinnung lassen sich zwar grundsätzlich an jede regenerative Stromquelle anschließen, allerdings sind die Energiekosten der Umwandlung und der Rückgewinnung in Deutschland üblicherweise viel zu hoch, um die Betriebskosten zu rechtfertigen. Zusätzlich ist die Auslastung der sehr teuren Elektrolyseure, die im Zweifel nur während Phasen der Überproduktion laufen, viel zu gering.
Die Stoffeigenschaften
Wasserstoff ist ein farb- und geruchlosen, hochentzündliches Gas. Mit Luft bildet Wasserstoff ein explosives Gemisch (Knallgas). Es ist das häufigste chemische Element des Universums, in der Erdatmosphäre liegt Wasserstoff jedoch fast ausschließlich chemisch gebunden hauptsächlich in Form von Wasser vor.
Die industrielle Herstellung von Wasserstoff erfolgt mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren. Die am häufigsten eingesetzten sind die Dampfreformierung, bei der unter hohen Temperaturen und hohem Druck Kohlenwasserstoffe mit Wasser umgesetzt werden, und die partielle Oxidation, bei Erdgas oder ein schwerer Kohlenwasserstoff unter Sauerstoffmangel umgesetzt werden.
Chemische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Name | Wasserstoff (H2) |
| Aggregatszustand | gasförmig |
| Beschreibung | farbloses, brennbares Gas |
| Atommasse | 1,00 u |
| Dichte (bei 0 °C) | 0,0899 kg · m−3 |
| Schmelzpunkt | -259,15 °C |
| Siedepunkt | -252,88 °C |
| H220: Extrem entzündbares Gas H280: Gas unter Druck; Explosionsgefahr bei Erwärmung P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellenarten fernhalten. Nicht rauchen P377: Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann P381: Bei Undichtigkeit alle Zündquellen entfernen P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren |
Wasserstoffflaschen kaufen oder tauschen – Verkaufsstellensuche
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Transport und Lagerung
Bei der Lagerung und dem Transport von Gasflaschen müssen verschiedene Vorkehrungen getroffen werden: Hier weiterlesen
Wasserstoff Flaschen kaufen – Die Größen in der Übersicht
Wasserstoff ist in den Gasflaschengrößen 5l, 10l, 20l und 50l verfügbar. Mehr Informationen zu den Abmessungen von Wasserstoffflaschen finden Sie unter Flaschengrößen. Wenn Sie größere Mengen benötigen können Sie sich über ein Wasserstoffbündel , Wasserstofftank, oder eine Wasserstofftankstelle informieren.
Wasserstoff Flaschen – Die Größen und Inhalt in der Übersicht
| # | Rauminhalt / Flaschengröße | 10l | 20l | 50l |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Fülldruck (bar) | 200 | 200 | 200 |
| 2 | Prüfdruck (bar) | 300 | 300 | 300 |
| 3 | Gasinhalt 15 °C, 1 bar (ca. m³) | 1,8 | 3,6 | 8,9 |
| 4 | Außendurchmesser (mm) | 140 | 204 | 229 |
| 5 | Größe mit Kappe (ca. mm) | 970 | 970 | 1640 |
| 6 | Gewicht (ca. kg) | 20 | 36,5 | 80 |
Wasserstoff Flaschen kaufen, mieten oder leihen?
Geht es darum Wasserstoff in Gasflaschen zu kaufen, gibt es grundsätzlich drei gängige Varianten, die dem Kunden zur Verfügung stehen: Man kann die Wasserstoffflaschen kaufen, mieten, oder leihen. Je nach geplanter Anwendung kann sich jede dieser Optionen lohnen, sie unterscheiden sich grundsätzlich allerdings erheblich voneinander.
Wasserstoff Flaschen kaufen – Die Eigentumsflasche
Der auf den ersten Blick einfachste Weg ist der Kauf einer Gasflasche. Gegen eine einmalige Anschaffungsgebühr kauft man eine mit gefüllte, neutrale Gasflasche. Die meisten Lieferanten bieten üblicherweise an, dass man diese nach Leerung gegen eine andere volle, neutrale Gasflasche tauschen kann. Wenn Sie ein dauerhafter Kunde sind oder einen regelmäßigen Liefervertrag abschließen, können bei manchen Anbietern auch die Kosten für regelmäßige TÜV-Prüfungen oder etwaige Wartungskosten entfallen. Die Händler verrechnen diese Kosten üblicherweise dann allerdings mit der Wasserstoff Füllung, zusätzlich können weitere Kosten für den Transport entstehen.
Wasserstoff Flaschen leihen – Die Pfandflasche
Braucht man die Gasflasche nicht dauerhaft oder eher unregelmäßig, lohnt sich der Wasserstoffflaschen Kauf mit den relativ hohen initialen Anschaffungskosten in den meisten Fällen eher nicht. Für den kurzfristigen oder saisonalen Gebrauch ist die Pfandflasche möglicherweise die bessere Wahl. Die Anschaffungskosten entfallen gänzlich und das bezahlte Pfand erhält man bei Rückgabe der leeren Gasflasche einfach zurück. Üblicherweise ist man bei diesem System allerdings Kunde bei einem spezifischen Händler. Man sollte vorher auch anfragen, ob der Händler dieses System anbietet.
Mit Pfandflasche ist man Kunde beim Eigentümer
Da man technische Gase und Industriegase für gewöhnlich ohnehin bei einem spezifischen Anbieter bezieht, ist eine feste Bindung hier grundsätzlich weniger nachteilig als das bei anderen Produkten, wie zum Beispiel Heizgas, der Fall ist. Die Prüfungskosten entfallen in diesem Modell ebenso wie etwaige Mietkosten, dafür ist die Füllung dieser Pfandgasflaschen üblicherweise etwas teurer, da die Händler die Kosten der Gasflasche darüber abschreiben müssen. Die Gasflaschen sind in diesem Modell zumeist mit dem Namen des Herstellers geprägt, fremde Wasserstoffflaschen werden üblicherweise nicht angenommen, getauscht oder gefüllt. Zusätzlich zu einem spezifischen Pfandlogo haben die Flaschen bei einigen Herstellern auch eigene Farben, die sie als Pfandflaschen ausweisen. Die Farbe der Flaschenschulter ändert sich in diesem Fall selbstverständlich nicht.
Wasserstoff Flaschen mieten – Die Mietflasche
Als letzte Möglichkeit bleibt noch die Miete einer Wasserstoff Flasche. Die meisten Kunden entscheiden sich letztendlich für dieses Modell. Es gibt hier weder die initialen Anschaffungskosten, noch die einmalige Pfandgebühr. Größter Vorteil der Mietflaschen ist damit klar das Wegfallen dieser initialen, relativ hohen einmaligen Kosten. Die regelmäßigen Füllungen sind üblicherweise auch günstiger als bei Pfandflaschen oder Eigentumsflaschen. Je größer und regelmäßiger der Wasserstoff Verbrauch, desto eher lohnt sich das Modell der Mietflaschen.
Der Vermieter übernimmt Prüfungen und Kontrollen
Die anfallenden Prüfungen und Wartungen der Gasflaschen übernimmt auch in diesem Modell der Anbieter. Möglich ist meistens sowohl die tageweise als auch monatsweise Miete der Wasserstoff Flaschen. Üblicherweise werden hier, je nach individuellem Bedarf, allerdings längerfristige Mietverträge oder “Nutzungsverträge” vereinbart. Die Mietkosten sinken, dafür zahlt man über einen festgelegten Zeitraum von beispielsweise ein, zwei oder fünf Jahren die Miete an den Anbieter. Der Vorteil ist hier meist beidseitig, der Vermieter hat einen langfristigen Kunden und der Mieter dauerhafte Planungssicherheit und günstigere Konditionen beim Wasserstoffkauf. Die Versorgung mit neuem Wasserstoff läuft dann ähnlich ab wie im obigen Pfandflaschen- oder Tauschflaschensystem. Sobald die Mietflasche leer ist, kommt der Lieferant mit einer vollen Gasflasche und nimmt die leere Flasche mit. Je nach vereinbartem Turnus geschieht dies mehr oder weniger automatisiert, der Kunde muss sich um nichts weiter kümmern.