Die einzige Alternative um zukünftig autark zu werden - heißt Wasserstoff! Die Lösung: Dezentrale Herstellung von Wasser-stoff und die Abgabe der Abwärme in ein Nah- oder Fernwärmenetz, Speicherung von H2 und Wiedergewinnung von Strom mit Hilfe eines Wasserstoffmotors (keine Brennstoffzelle)!!!!! Wasserstoff (H²) wird der alternative Energieträger in der Zukunft sein. Die Umsetzung gelingt mit einem Strom - und Heizungssystem in Verbindung mit einem Elektrolyseur und einer Brennstoffzelle ! Die weiteren Bausteine sind neben der dazu notwendigen Photo-Voltaik-Anlage, ein Elektrolyseur zur Gewinnung des Wasserstoffs aus demineralisiertem Trinkwasser, ein Wasserstoffspeicher (Tank) für den gewonnenen Wasserstoff, sowie eine Brennstoffzelle. Die PV-Anlage muss so groß gewählt werden, dass der Stromverbrauch z. B. für ein EFH, ca. 5.000 kWh und für den Heizbedarf ca. 15.000 kWh (Bauweise ab ca. 2015) gedeckt wird. Das bedeutet, man muss eine PV-Anlage mit ca. 20.000 kWh installieren. Kann eine PV-Anlage für den aureichenden Heizungsbedarf nicht installiert werden, dann benötigt man letztendlich noch eine Wärmepumpe (mit Flächenkollektor oder Eisspeichers), um die notwendige Heizenergie zu regenerieren. Hierdurch wird das Ziel verfolgt, den durch die PV-Anlage gewonnenen Strom in Wasser- stoff umzuwandeln und diesen langfristig zu lagern. Auch wenn Wasserstoff flüchtig ist, die Sonne für die PV-Anlage kostet für eine Nachspeisung des Wasserstoffs kein Geld. Der Elektrolyseur und die Brennstoffzelle liefern die notwendige elektrische Energie und Abwärme (Prozesswärme), die direkt in das Gebäude eingebracht werden kann. Solche Systeme sind bereits marktfähig vorhanden und deren Entwicklungen und Lösungen schreiten immer weiter voran. Im Grunde genommen geht bei der Aufspaltung von H2O, bzw. bei der Herstellung von Wasserstoff H2, nur sehr wenig Energie verloren. Bei der Aufspaltung von Wasser entsteht aus dem zur Verfügung gestellten Strom (kWh) aus einer PV-Anlage ca. 65 % H2 (Wasser- stoff), ca. 30 % O (Sauerstoff) und ca. 30 % Abwärme, mit einer Temperatur von 60° C bis 80°C. Wird die Abwärme der Elektrolyse und bei der Wiederherstelltung von Strom über einen Motor oder einer Brennstoffzelle z. B. in ein Nahwärmenetz genutzt, liegt der Verlust bei ca. 10 %. Das bedeutet eine Effizienz von ca. 90 %. Vielen ist dieser Umstand nicht bekannt, deshalb wird behauptet, diese Aufspaltung sei nicht wirtschaftlich. Zum Nulltarif gibt es diese Systeme aber nicht, aber dafür wird man unabhängig! Zudem entsteht bei der Aufspaltung ca. 30 % Sauerstoff mit einem enormen Marktwert, von ca. 1.250 €/to. Diesen Sauerstoff kann aber nur ein Chemikalienhändler verkaufen und die Anlage muss entsprechend ausgelegt sein. Zudem muss die Anlage eine gewisse Größe haben. Es gibt bereits komplette gebrauchsfertige Systeme, d. h. Elektrolyseure und Brennstoff- zellen, am Markt. Diese Anlagen rechnen sich aber erst für mehrere oder größere Gebäude - evtl. im Verbund, als eine Quartierslösung - und mit einer entsprechenden Größe der PV- Anlage. Nur mit diesen Anlagen aber wird man zukünftig absolut unabhängig von den gängigen Energieträgern wie Strom, Gas, Öl oder Holz werden. Verschiedene Firmen bieten bereits „Stromspeichersysteme“ für EFH an, mit denen man 100 % stromautark ist. Die Investition liegt hier bei ca. 70.000 € bis 100.000 €, ohne PV- Anlage. Auch kann man davon ausgehen, dass im allgemeinen eine PV-Anlagen eine Nutzungs- dauer von mind. ca. 30 - 40 Jahren haben. Derzeitige Ergebnisse zeigen, dass ca. 20 Jahre alte PV-Anlagen nur sehr geringe Verluste haben, in einer Größenordnung von etwa 2 - 4 %. Auch stelle ich fest, dass aufgrund der immer höher werdenden Sonnenein-strahlung infolge der Erderwärmung noch etwas höhere Leistungen, wie angegeben, erwirtschaftet werden können. Das Ziel muss zukünftig sein, sich aus der Abhängigkeit der Energiewirtschaft zu befreien. Dazu muss aber die Politik endlich die entsprechenden Gesetze schnellstmöglichst für den Verbraucher auf den Weg bringen, damit in erster Linie der Einsatz von PV-Anlage wieder richtig interessant wird und das beginnt dadurch, dass der gewonnene Strom aus einer PV- Anlage von einem Grundstück auf ein anderes weiterleiten zu können. Dies wird aber derzeit von der Energiewirtschaft verhindert und blockiert! Wäre diese Weiterleitung möglich, könnten sich viele Eigentümer an einen gemeinsamen Elektrolyseur anschließen. Dem Elektrolyseur wird die überschüssige Energie aus der PV- Anlage zugeführt und so wird dadurch Wasserstoff für die Wintermonate gespeichert. Der zweite Schritt wäre sodann ein Nahwärmeversorgungsnetz für die „Einspeiser“ oder weiteren Gebäudebesitzer. Die bei der Spaltung von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugte Prozesswärme aus dem Elektrolyseur und auch die Prozesswärme aus der Brennstoffzelle im Winter, werden dann dem Nahwärmeversorgungsnetz als Fernwärme zugeführt. Im Sommer dürfte dann die Prozesswärme aus dem Elektrolyseur ausreichen, das benötigte Warmwasser zu beheizen. Im Winter wird zusätzlich mit der Abwärme aus der Brennstoff- zelle oder einem Wasserstoffmotor das Heizungswasser zusätzlich erwärmen. Beispiel: Wieviel Wasserstoff könnte man mit einer 150 kWp großen PV-Anlage, einem passsenden Elektrolyseur und einer Brennstoffzelle produzieren und speichern? Und wieviel Wärmeenergie würde hierbei zusätzlich anfallen? (Schaubild: © Michael Sauter) Berechnungsgrundlage: 1 kg Wasserstoff = 33,33 kWh Ein mögliche Investitionsrechnung für eine Wohnanlage könnte wie folgt aussehen: Eine PV-Anlage ist vorhanden. Der daraus gewonnene Strom wird in den Elektrolyseur eingeleitet. Der dabei entstandene Wasserstoff wird in einem Tank gespeichert. Die Brennstoffzelle produziert in den Wintermonaten Strom und Abwärme für die „Einspeiser“. Gesamtinvestition - ohne PV-Anlage - ca. 350.000 €. Die jährliche nutzbare Energie die mit dem Elektrolyseur erzeugt wird, beträgt ca. 38.000 €. Das bedeutet aus heutiger Sicht, dass sich die Anlage in ca. 10 bis 15 Jahren ammoritisiert. Dieses System mit Wasserstoff kann als Batteriespeicher bezeichnet werden. Die jährlichen Wartungskosten betragen ca. 1 % der Investitionskosten. Über eine Erdwärmepumpe mit einer Leistungszahl (COP) von ca. 3,5 könnte man insge- samt ca. 62.000 kWh x 3,5 = 217.000 kWh gewinnen!! Angenommen ein EFH mit ca. 150 m² Wohnfläche, mit einem Verbrauch von 80 kWh/m² und pro Jahr entsprechen einem Wärmebedarf von ca. 12.000 kWh. Damit könnte man den Wärmeenergiebedarf von ca. 18 Häusern decken!! (Schaubild: © Michael Sauter) Könnte man den Sauerstoff dann noch mit vermarkten, würde die Amortisation in einer wesentlich kürzeren Zeit erfolgen. Wie bereits gesagt, man müsste Chemikalienhändler sein. Die Entwicklung dieser oder ähnlicher Systeme geht mit großen Schritten voran!!! Auch die Kosten werden damit weiter sinken! THEMA STROMSPEICHER: Der Markt kann mittlerweile eine große Auswahl an Batteriespeichern zur Verfügung stellen, die eine deutlich längere Stromspeicherung als die bisher üblichen Batterie- systeme ermöglichten. Hier brauchen wir noch etwas Geduld. Wenn diese Stromspeicher auf dem Markt kommen, dann wird die Unabhängigkeit vom Stromnetz weiter voran- getrieben. Ich bin überzeugt, dass in Zukunft jedes Gebäude nur noch mit einer PV-Anlage und einem Brennstoffzellenheizsystem oder Motorensystem und/oder auch mit einem speziellen Batteriesystem versorgt werden kann! Aber wie kann sich die Politik gegen die Energiewirtschaft wie Öl, Gas und Strom behaup- ten??? Die starke Lobbyarbeit der Energiewirtschaft ist enorm und ver- und behindert den Fortschritt und den Ausbau mit PV-Anlagen massiv. Die Einspeisevergütung mit zur Zeit ca. 6,2 ct/kWh ist lächerlich, wenn auf der anderen Seite Strom für fast 30 bis 40 ct/kWh verkauft wird. Jeder sollte seinen Wasserstoff selber herstellen können. Wir brauchen keine zentralen Energie-Versorger, die die Bürger weiterhin in einer Abhängigkeit halten. Wenn Sie dazu Fragen haben, stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung. THEMA Mobilität: d. h. mit Wasserstoff können bereits LKW‘s, Busse und auch Autos fahren. Toyota stellte im Frühjahr 2023 einen neuen Rekord auf: mit einer Tankfüllung von 5,6 kg konnte das Modell Mirai 1.003 km fahren. Das bedeutet, einen Verbrauch von 0,55 kg/100 km. 1 kg Wasserstoff kostet ca. 8,5 €/kg bis 13,0 €/kg. Damit würden die Kosten für 100 km bei diesem Modell Mirai (mit Brennstoffzelle) etwa bei ca. 4,70 €/100 km bis 7,15 €/100 km liegen. Bei einem vergleichbaren PKW mit Diesel liegt der Verbrauch bei ca. 8 ltr./100 km, das entspricht einem Preis von z. Zt. von etwa 12,8 €/100 km, im Schnitt um 80% teurer!!!! In Deutschland stehen zur Zeit etwa 100 Tankstellen mit H2 zur Verfügung. Die Mobilität mit Wasserstoff ist absolut wirtschaftlich und wird sich weiter deutlich steigern!!!!!!!! Der Preis für 1 kg Wasserstoff wird in den nächsten Jahren sowohl in Amerika und Deutschland mit ca. 2 €/kg - 3 €/kg prognostiziert. Und damit wird wohl Wasserstoff unangefochten die Nr. 1 als Energieträger - CO2-neutral - erneuerbar und speicherbar. Zudem kosten die Sonne kein Geld. Dann beginnt erst die echte Zukunft der CO2- Neutralität. Und die Entwicklung geht weiter - Thema Wasserstoff-Motor Die Entwicklung der Wasserstoff-Motoren ist sehr weit fortgeschritten. Auf dem Markt gibt es sehr viele Motoren, die direkt mit Wasserstoff angetrieben werden. Rolls Royse stellt sehr große Motoren mit 1.000 kW und mehr für die Großindustrie her und kleinere Motoren werden bereits von EVS-Hydrogen von 6 kW bis 75 kW angeboten. Die Motorgröße liegt hier bei ca. 40 cm x 40 cm x 60 cm bis 40 cm x 50 cm x 70 cm. D. h. sehr kleine Motoren, die in unterschiedlichen Fahrzeugen und auch in Gebäude sicher Platz finden würden. Vorteil des H2-Motors gegebenüber der Brennstoffzelle: Die Reinheit des H2 für einen Brennstoffzelle muss sehr sehr hoch (5.0) sein. Ein Chloratom kann die Brennstoffzelle schädigen. Der H2 für die direkte Einspritzung in einen Motor braucht diese Reinheit nicht!!!! Und ist deshalb schon günstiger herstellbar. Nun wird neuerdings von diversen Stellen behauptet, der H2-Motor würde Stickoxide produzieren. Das stimmt, aber nur in einem sehr kleinen Umfang, der nicht relevant ist und diese Oxide könnten mit einem Cat sofort und einfach neutralisiert werden.

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