Wasserstoff als Energieträger

Erde2100 · 29. Juni 2020 um 09:37

Werte interessierte und mitdenkende Erdenbewohner
Aktuell wird Wasserstoff als der zukunftsträchtige Energieträger propagiert, doch leider habe ich bisher wenig über die langfristige Umweltrelevanz dieser Technologie gefunden.
Wasserstoff ist auf der Erde gebunden im Wasser ein Bestandteil, welcher Leben erst möglich macht. Das vorhandene Wasser ist der primäre Reichtum der Erde.
Wasserstoff ist ein sehr flüchtiges Gas: Obschon es durch chemische Prozesse dauernd entsteht und in die Atmosphäre abgegeben wird, hat es sich da nicht angereichert, weil es durch andere chemische Prozesse wieder gebunden wird oder sich in den Weltraum verflüchtig. Wird nun Wasserstoff grosstechnologisch als Energieträger verwendet, so muss einerseits mit einem hohen Wasserbedarf zur Herstellung von Wasserstoff gerechnet werden und andererseits ist mir nicht klar, wie viel von diesem Wasserstoff durch die unvermeidbaren Leckage-Verluste (schätzungsweise 2 - 20 %) nicht wieder zu Wasser wird, sondern chemisch anders gebunden oder durch Verflüchtigung in den Weltraum der Erde als Wasser-Baustein verloren geht.
Gibt es dazu Studien welche belegen, dass dies kein Problem darstellt, oder investiert die Menschheit hier wieder viele Ressourcen, um dann festzustellen, dass die Sachlage zu wenig durchdacht war.

Vielleicht ist es auch hilfreich, zu diesem Thema eine eigene Kategorie zu erstellen.
Bin gespannt, auf eure Gedanken dazu!

dhs · 29. Juni 2020 um 10:04

Die neueste SSES Zeitschrift Erneuerbare Energien Nummer 3 hat diese Thema aufgegriffen!

Carole · 1. Juli 2020 um 09:27

Ihre Frage bezüglich der Verflüchtigung finde ich sehr spannend. Habe mal versucht, Informationen dazu zu finden, aber die sind wirklich rar gesät, auch auf Google Scholar. Dazu kommt, dass mir das englische Vokabular nicht geläufig ist und ich nur nach deutschen Beiträgen gesucht habe. Es scheint, als setzen sich die aktuellen Forschungen wirklich mehr mit dem Potential und den technischen Machbarkeiten auseinander, als mit den weiteren Folgen. Ich frage mich ein wenig, ob das eventuell ein Hinweis darauf ist, dass diesbezüglich aus physikalischer Sicht Konsens besteht, dass das Wasser zwar entweichen kann, dies aber nicht in einem dramatischen Ausmass? Denn habe ich gelesen, dass die Wolkenbildung, sowie der Temperatursturz und die Gravitation dazu beitragen, dass Wasserstoff und damit Wasser kaum von der Erde „entflieht“. Das ist aber aus einem Frage-Antwort-Forum und keine wissenschaftliche Grundlage. Ich bin noch auf diesen sehr einfach verfassten und allgemein wirklich sehr interessanten Beitrag gestossen, de zwar das „Gegenteil“ behauptet, aber ohne Zahlen, daher nicht wirklich hilft, die Frage zu beantworten: http://plongeesout.ch/PDF-dateien/Erdatmosphaere.pdf

Dort steht auf Seite 9: „Die exponentielle Abnahme der Luftdichte und damit des Luftdrucks mit der Höhe bewirkt aber andererseits, dass Gasmoleküle mit kleinen Massen (Wasserstoff, Helium) bei geringen Drücken eine höhere thermische Geschwindigkeit als Moleküle mit größeren Massen (Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid) besitzen und damit oberhalb 500 km Höhe in den materiearmen Weltraum, die Exosphäre, entweichen können. Diese Moleküle folgen ballistischen Trajektorien, wenn ihre Geschwindigkeit 11,2 km s−1 überschreitet (vgl. Karttunen 1994, Paus 1995). Damit kommt es zu einem rapiden Verlust von (atomarem) Wasserstoff in der oberen Atmosphäre, der in Bodennähe zunächst in molekularer Form durch die Verdunstung von Wasser über den subtropischen Ozeanen und durch Vulkanausbrüche nachgeliefert wird.“ --> Es stehen aber keine genauen Zahlen

Ich habe bei meiner Recherche einen Artikel zum Mars gefunden;
„Das ist auch auf der Erde so, doch während sich hier Wolken bilden, die das Wasser an unseren Planeten binden, ist dieser Prozess auf dem Mars insbesondere in warmen und stürmischen Perioden nicht ausreichend, um eine Austrocknung zu verhindern. Und so bleibt das Fazit unserer extraterrestrischen Träume doch meist das gleiche: Es gibt viele Aspekte des irdischen Klimas, die unsere Erde so besonders und schützenswert machen.“ (letzter Abschnitt des Artikels).

Ich verfolge diese Diskussion gerne weiter und hoffe, dass wir dem noch etwas besser auf den Grund kommen

Erde2100 · 1. Juli 2020 um 14:39

@Carole
Vielen Dank für das Interesse und die Mitarbeit am Thema!

Ich habe dazu noch die Arbeit von Thomas Feck (2009) gefunden:
Wasserstoff-Emissionen und ihre Auswirkungen auf den arktischen Ozonverlust
Risikoanalyse einer globalen Wasserstoffwirtschaft:

Die Arbeit untersucht einerseits mögliche Leckagen-Verluste und schätzt die chemischen Auswirkungen in der Atmosphäre der Erde ab. Leider wurde nicht untersucht, ob und wieviel Wasserstoff höhere Schichten erreichen und dadurch auch ins All entweichen könnte.
Ich habe mal grob eine Abschätzung für 2040 gemacht: Es könnte durchaus sein, dass bei voll ausgebauter Wasserstofftechnologie der Erde pro Jahr mehr als die Wassermenge des Bodensees durch chemische Bindungen oder Verluste ins All verloren gehen könnte. Diese These müsste jedoch durch weitere Studien gefestigt werden.

Vielleicht kennt jemand eine kompetente Person an einer der Hochschulen oder findet das Thema so interessant, um darüber eine Abschlussarbeit zu schreiben. Ich bin gespannt und hoffe auf weitere, fundierte Informationen.