Wie Wasserstoff transportieren?

Wie können wir See- und Luftfahrt dekarbonisieren? Bislang und auf absehbare Zeit scheiden Akkus wegen der geringen Energiespeicherdichte noch aus – ein Stoff als Energieträger ist gefragt. Warum nicht Wasserstoff, der jetzt in aller Munde ist? Ja, aber wie diesen transportieren? In jedem Fall ist der Aufwand groß: er muss entweder hoch komprimiert oder tief gekühlt werden, was erhebliche Energieverluste und Kosten verursacht.

Also bleibt, ihn in einer chemischen Verbindung oder in einem Trägermaterial zu transportieren. Wie man sich vorstellen kann, ist das ein gefundenes Fressen für die Forschung, das beste Trägermaterial zu finden.

Eine von vielen Möglichkeiten sind LOHCs „Liquid Organic Hydrogen Carriers“. Ihre Moleküle sind so gebaut, dass sie möglichst viel Wasserstoffatome locker an sich binden und so eine enorme Löslichkeit erzielen, nämlich 5,7 kg/100 kg. Die Energiedichte ist mit ungefähr 1,9 kWh/l etwa ein Fünftel der von Diesel (sowohl volumen- als auch massebezogen).

Ein Nachteil: Bei der Speicherung wird Wärmeenergie frei, die möglicherweise nicht genutzt werden kann, während für die Herauslösung Wärmeenergie verbraucht wird, die als Verlust zu verbuchen ist.

NH4, Ammoniak, hat mit ca. 11 kg/100 l eine höhere volumetrische Speicherdichte als Flüssigwasserstoff und auch als LOHCs und ca. 40 % der Energiedichte von Diesel. Bei der Verbrennung entstehen Wasser und Stickstoff sowie Stickoxide. Es kann wie Propan verflüssigt unter mäßigem Druck transportiert werden. Leider ist es giftig, verursacht aber so gut wie keinen Treibhauseffekt. Es reagiert in der Luft schnell mit anderen Stoffen. Der Aufwand für die Herstellung und Verwendung ist geringer als für reinen Wasserstoff oder Methan, weil es nicht tiefgekühlt oder hoch verdichtet werden muss und weil Stickstoffextraktion aus Luft wesentlich einfacher ist als CO2-Extraktion.

Es ist zwar brennbar, die Flamme ist aber instabil. Deshalb ist der Bau eines Ammoniakmotors in der Vergangenheit gescheitert. Doch heute werden, unter anderem von MAN, Motoren und Turbinen für Ammoniak entwickelt, die den Brennprozess besser steuern.

Man kann Ammoniak auch in Brennstoffzellen zur Stromproduktion verwenden, wenngleich auch hier die Entwicklung noch nicht ausgereift ist. Brennstoffzellen erzeugen kein NOx.

Ob und ggf. wann sie erfolgreich sein werden ist noch nicht abzusehen. Ebenso ob nicht die Giftigkeit des Gases seine Verwendung in großem Maßstab unmöglich macht. Jede Lösung hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.


Ein Teil dieses Textes erschien bereits hier.

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