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Brennstoffzellen als Auto Antrieb - irgendwas stimmt da nicht

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#1: Brennstoffzellen als Auto Antrieb - irgendwas stimmt da nicht Autor: Harrass, Wohnort: Duisburg

Verfasst am: 05.10.2017, 22:17
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Ich habe mal darüber nachgedacht, das Wasserstoff Brennstoffzellen doch ein toller range extender für Elektroautos sein könnten.

Deshalb habe ich mal versucht herauszubekommen, wie weit Autos mit Wasserstoff überhaupt fahren können. Das Ergebnis ist ... irritierend.

Entweder habe ich was übersehen, oder falsch gerechnet, oder das ist mega ... Murks.

Fangen wir mit dem Verbrauch an. Beispiel ist ein Tesla S, der laut Herstellerangaben mit 70 KWh ungefähr 448 Kilometer weit kommt.
Also etwa 17,5 KWh pro 110 Kilometer.

Dann habe ich im Netz diese FAQ zu Brennstoffzellen gefunden: http://www.pemfc.de/h2energie.pdf

Wenn ich das richtig verstehe, dann erzeugt eine Brennstoffzelle mit 40% Wirkungsgrad aus einer 50l-Flasche mit 200bar, in der theoretische 10 Nm3 H2 sind, einen Strom von 12KWh.

Das wären weniger als 100 KM fahrt aus 10 Kubikmeter Wasserstoff. Das ist, also, SensatioMüll

#2: Autor: Ahriman, Wohnort: 89250 Senden

Verfasst am: 06.10.2017, 12:52
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Tja, nix genaues weiß man nicht, weil man eben keine richtigen Informationen bekommt. Sah da vorgestern im TV: Wasserstoffautos gibts, und sie sind beliebter als elektrische: Man kann sie in drei Minuten auftanken. Und sie haben einen größeren Aktionsradius. Die Herstellung von Batterien wiederum hinterläßt gigantische Umweltschäden....
Ob man statt der "Stromtrassen" durch das Land nach Süden lieber da in Norddeutschland Wasserstoff-Fabriken hinbauen sollte?
Wer weiß nun, wie das wirklich ist?

#3: Autor: wolle,

Verfasst am: 06.10.2017, 13:52
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Ein Argument für Wasserstoff Antrieb ist auch die Energiedichte, die an Benzin heran reicht.
Stand der Technik sind Tanks mit 700 bar.
Die sind allerdings teuer, da sie aus Faser-Verbund-Werkstoffen hergestellt werden.
Batterien haben nur ein Hundertstel der Energiedichte von Benzin.
Die 448 km des Tesla sind geschönt.
http://www.wiwo.de/technologie/auto/autotest-tesla-fuehrt-in-punkto-reichweite/8983596-2.html schrieb von 300 bis 400 km.

#4: Autor: Ahriman, Wohnort: 89250 Senden

Verfasst am: 07.10.2017, 12:10
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wolle hat folgendes geschrieben:

Ein Argument für Wasserstoff Antrieb ist auch die Energiedichte, die an Benzin heran reicht.
Stand der Technik sind Tanks mit 700 bar.

Na, das müßte aber saftig knallen, wenn da am Ende des Staus ein Lkw einen Wasserstoff-Pkw platt macht.

#5: Autor: wolle,

Verfasst am: 07.10.2017, 22:01
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Ahriman hat folgendes geschrieben:

wolle hat folgendes geschrieben:

Ein Argument für Wasserstoff Antrieb ist auch die Energiedichte, die an Benzin heran reicht.
Stand der Technik sind Tanks mit 700 bar.

Na, das müßte aber saftig knallen, wenn da am Ende des Staus ein Lkw einen Wasserstoff-Pkw platt macht.

Die üblichen Crash-Tests muss der Tank natürlich bestehen.
Da die 700 bar Wasserstoff (H2) gehalten werden müssen, ist der Tank sehr stabil, etwa vergleichbar mit einem Benziner-Motorblock, und bei einem harten Crash geht der nicht so schnell kaputt.
Die innere Hülle des H2-Tanks ist eher elastisch und bricht nicht so leicht.
Wenn doch Gas nach außen dringen sollte, geht der leichte H2 schnell nach oben weg.
Es sind auch Ventile eingebaut, die im Fall eines Brandes den Wasserstoff ablassen.
Das gibt dann nur eine Stichflamme.
Bei Benzin und Diesel breitet sich der Treibstoff auf dem Boden/ der Fahrbahn aus, was eher gefährlicher ist.
Lithium Batterien sind im Vergleich auch nicht sicherer, wenn die beschädigt werden und anfangen zu brennen, bekommt man die sehr heiße Flamme nicht mehr gelöscht.

#6: Autor: Korra,

Verfasst am: 04.11.2017, 21:32
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Interessante Frage, Wasserstoff Brenstoffzellen könnten eine echte Alternative zu Elektro Autos sein.
http://www.zeit.de/auto/2011-04/brennstoffzelle-serienreife

#7: Autor: step, Wohnort: Germering

Verfasst am: 04.11.2017, 23:37
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Es gibt zwar technische Probleme, unter anderem:
- H2-Verflüssigung kostet viel Energie
- H2 diffundiert sehr gut und muß daher in speziellen Tankmaterialien aufbewahrt werden
- bei der Verbrennung mit Luft entstehen Stickoxide, für deren Filterung man sehr viel Platin braucht

Dennoch ist meines Wissens die Brennstoffzellentechnologie insgesamt technisch und ökologisch überlegen, sowohl dem traditionellen wie auch dem E-Motor.

Der Grund, daß vor ein paar Jahren trotzdem fast alle Autohersteller ihre Brennstoffzellenprojekte aufgegeben haben, ist soweit ich weiß rein wirtschaftlicher Natur: Sie sahen nicht mehr "genügend" Gewinne und die traditionellen und E-Motoren versprachen kurzfristigere Markterfolge. Auch die Politik subventioniert aus denselben Gründen lieber den E-Motor.

PS: Auch die steuerlichen Konsequenzen wären interessant, vor allem wenn der Wassertoff mittels erneuerbarer Energien hergestellt würde.

PPS: Noch besser wäre natürlich, die Leute würden weniger autofahren, aber diese Forderung ist in D schon fast ein Lynchmotiv, noch schlimmer als Frauenquote und Veggieday.

#8: Autor: wolle,

Verfasst am: 05.11.2017, 00:40
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step hat folgendes geschrieben:

Es gibt zwar technische Probleme, unter anderem:
- H2-Verflüssigung kostet viel Energie
- H2 diffundiert sehr gut und muß daher in speziellen Tankmaterialien aufbewahrt werden
- bei der Verbrennung mit Luft entstehen Stickoxide, für deren Filterung man sehr viel Platin braucht

Dennoch ist meines Wissens die Brennstoffzellentechnologie insgesamt technisch und ökologisch überlegen, sowohl dem traditionellen wie auch dem E-Motor.

...

Bei der Kompression entfällt die Verflüssigung, aber die Kompression braucht natürlich auch Energie.
Verflüssigung ist auch bein automobilen Anwendungen empfindlich gegen Erschütterung, also so weit ich weiß nicht mehr interessant.
Die Diffusion ist fast vernachlässigbar bei bestimmten Kunststoffen, und bei Edelstahl.
Die Stickoxide liegen bei 0,00003% , müssen daher nicht gefiltert werden, es entsteht praktisch nur Wasserdampf.
http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/REP0012.pdf Seite 13
Herausforderungen gibt es noch bei der Lebensdauer der Brennstoffzellen.

#9: Autor: step, Wohnort: Germering

Verfasst am: 05.11.2017, 00:44
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wolle hat folgendes geschrieben:

Die Stickoxide liegen bei 0,00003% , müssen daher nicht gefiltert werden, es entsteht praktisch nur Wasserdampf.

Hast bei PKW wohl recht, habe ich evtl. mit der Turbinen-Variante verwechselt.

#10: Autor: tillich (epigonal),

Verfasst am: 05.11.2017, 12:01
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Der WIrkungsgrad ist mW erheblich geringer. Wenn man Strom erst zur Herstellung von H2 benutzt, um den dann in der Brennstoffzelle wieder in Strom umzuwandeln, der einen Elektromotor antreibt, geht natürlich erheblich mehr Energie verloren, als wenn man direkt in einer Batterie gespeicherten STrom für den E-Motor benutzt.

ME wird man einen sinnvollen Mix brauchen. Für alles, wo die Autos idR kurze STrecken fahren - zB alle innerstädtischen Firmenwagen, von Lieferfahrzeugen wie dem Post-E-Lieferwagen bis zum Pflegedienst und Handwerkerdienst - dürften auf jeden Fall E-Autos besser sein.

Im Übrigen erwarte ich Autobahnen mit Oberleitung und E-40-Tonner.

#11: Autor: step, Wohnort: Germering

Verfasst am: 05.11.2017, 12:30
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tillich (epigonal) hat folgendes geschrieben:

Der WIrkungsgrad ist mW erheblich geringer. Wenn man Strom erst zur Herstellung von H2 benutzt, um den dann in der Brennstoffzelle wieder in Strom umzuwandeln, der einen Elektromotor antreibt, geht natürlich erheblich mehr Energie verloren, als wenn man direkt in einer Batterie gespeicherten Strom für den E-Motor benutzt.

Ja, der Wirkungsgrad über die gesamte Kette ist deutlich geringer, aber soweit ich weiß immer noch höher als beim konventionellen Verbrennungsmotor. Dafür hat man halt gegenüber dem E-Motor eine deutlich schnellere Betankung.

tillich (epigonal) hat folgendes geschrieben:

ME wird man einen sinnvollen Mix brauchen. Für alles, wo die Autos idR kurze STrecken fahren - zB alle innerstädtischen Firmenwagen, von Lieferfahrzeugen wie dem Post-E-Lieferwagen bis zum Pflegedienst und Handwerkerdienst - dürften auf jeden Fall E-Autos besser sein.

Da bin ich mir nicht so sicher. Vielleicht wird es E/H2 Hybrids geben. Haben nicht die meisten Brennstoffzellen-Modelle soweiso einen zusätzlichen Akku, um die Bremsenergie zwischenzuspeichern?

#12: Autor: sehr gut,

Verfasst am: 05.11.2017, 12:36
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tillich (epigonal) hat folgendes geschrieben:

Beim letzten Sturm gab es so viel Strom aus Windenergie das es kurz zu negativen Strompreisen führte.
Geht es nicht u.a. darum solche kurzzeitigen Überangebote für diese Herstellung zu nutzen?

Negative Strompreise:
2015: an 25 Tagen
2016: an 19 Tagen
Quelle

#13: Autor: Korra,

Verfasst am: 05.11.2017, 13:24
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sehr gut hat folgendes geschrieben:

Glaub nicht, dass die durchschnittlich 22 Tage im Jahr ausreichen werden um genügend Wassersoff herzustellen.

#14: Autor: sehr gut,

Verfasst am: 05.11.2017, 14:08
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Korra hat folgendes geschrieben:

sehr gut hat folgendes geschrieben:

Glaub nicht, dass die durchschnittlich 22 Tage im Jahr ausreichen werden um genügend Wassersoff herzustellen.

Das sind nur die Tage wo so viel Strom auf dem Markt ist das es zu Negativpreisen führt.

Schau dir mal die geplanten Nordsee-Windparks an die jetzt noch im Bau oder in Planung sind:

(grosse Karte)

#15: Autor: wolle,

Verfasst am: 05.11.2017, 17:17
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tillich (epigonal) hat folgendes geschrieben:

Volkswirtschaftlich gesehen muss man den Wirkungsgrad von der Quelle zum Rad rechnen (Well to wheel)
http://www.pluginindia.com/blogs/calculating-well-to-wheel-efficiency-of-electric-vehicles schrieb:

Zitat:

An small electric car is more than 2.5 times efficient than an equivalent petrol car.

Zitat:

An electric SUV is more than 1.8 times efficient than an equivalent diesel SUV.

Zitat:

An electric scooter is more than 2 times efficient than an equivalent petrol scooter.

For 1 km of driving,

Zitat:

Carbon footprint of a small petrol car = 3.45 MJ/km x 19.9 g/MJ = 68.66 g/km
Carbon footprint of a small electric car = 1.35 MJ/km x 23.8 g/MJ = 32.13 g/km

Gewinner: small electric car

Zitat:

Carbon footprint of a diesel SUV = 5.88 MJ/km x 19.9 g/MJ = 117.01 g/km
Carbon footprint of an electric SUV = 3.12 MJ/km x 23.8 g/MJ = 74.25 g/km

Gewinner: electric SUV

Zitat:

Carbon footprint of a petrol scooter = 1.03 MJ/km x 19.9 g/MJ = 20.47 g/km
Carbon footprint of an electric scooter = 0.44 MJ/km x 23.8 g/MJ = 10.47 g/km

Gewinner: electric scooter

http://www.autonomie.net/docs/6%20-%20Papers/WTW/apples_to_apples.pdf schrieb bei Figure 3:

Zitat:

Well to Wheel Efficiency - Combined Cycle
Conventional vehicle (CONV) with gasoline engine (SI) Well to wheel 13%
Fuel cell electric vehicle (FC EV) Well to wheel 23%
Fuel cell small electric storage system electric vehicle (FC small ESS) Well to wheel 26%
Fuel cell large electric storage system electric vehicle (FC EV) Well to wheel 27%

Gewinner: Brennstoffzellen-KFZ mit großem elektrischen Speicher

Freilich macht die Sache erst Sinn, wenn der Strom für den Wasserstoff ökologisch neutral gewonnen wird.

#16: Autor: step, Wohnort: Germering

Verfasst am: 05.11.2017, 17:45
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wolle hat folgendes geschrieben:

http://www.autonomie.net/docs/6%20-%20Papers/WTW/apples_to_apples.pdf ...

Wobei die E-Motoren seit 2004 extrem viel effizienter geworden sind.

#17: Autor: Karl,

Verfasst am: 18.11.2017, 15:10
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step hat folgendes geschrieben:

Es gibt zwar technische Probleme, unter anderem:
- H2-Verflüssigung kostet viel Energie

Wasserstoff lässt sich nicht bei Normaltemperatur verflüssigen.

#18: Autor: Korra,

Verfasst am: 18.11.2017, 15:19
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Karl hat folgendes geschrieben:

step hat folgendes geschrieben:

Es gibt zwar technische Probleme, unter anderem:
- H2-Verflüssigung kostet viel Energie

Wasserstoff lässt sich nicht bei Normaltemperatur verflüssigen.

Ach ne, deshalb kostet es ja auch so viel Energie den ganzen Wasserstoff zusammen zu pressen, dass er sich verflüssigt.

#19: Autor: wolle,

Verfasst am: 18.11.2017, 17:01
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Korra hat folgendes geschrieben:

Karl hat folgendes geschrieben:

step hat folgendes geschrieben:

Es gibt zwar technische Probleme, unter anderem:
- H2-Verflüssigung kostet viel Energie

Wasserstoff lässt sich nicht bei Normaltemperatur verflüssigen.

Ach ne, deshalb kostet es ja auch so viel Energie den ganzen Wasserstoff zusammen zu pressen, dass er sich verflüssigt.

Die Kompression verflüssigt den Wasserstoff nicht, bei 700 bar ist er immer noch gasförmig.
Eine Kühlung auf minus 160 C verflüssigt den Wasserstoff.
Jedoch muss die Kühlung durch Isolation aufrecht erhalten werden, was technisch für KFZ zu aufwendig ist.

Da auch Öl Energie braucht für die Förderung, Transport und Destillation, habe ich oben den Vergleich gezogen:
http://freigeisterhaus.de/viewtopic.php?p=2113388#2113388

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