Der Wasserstoff-Knall

Unsere Regierung hat in Sachen Umwelt ihre Versprechen nicht nur gebrochen, sie hat konsequent das Gegenteil dessen geliefert, was vereinbart war.

Es hieß, „die Sonne schickt keine Rechnung“ und jetzt haben wir den teuersten Strom der Welt; wir wollten Vorreiter der „Dekarbonisierung“ sein und haben – mit 10 Tonnen – Europas höchsten CO2-Abdruck; man versprach, die Ressourcen des Planeten zu schonen und nun raubt man ihr tonnenweise die ohnehin schon „seltenen Erden“, weil die Windkraft das fordert; man predigt Nachhaltigkeit, doch die Rotoren schlagen tot was ihnen in die Quere kommt und wir werden bekommen, was mit DDT nicht gelungen ist: eine Welt ohne Insekten.

Man versprach uns sanfte Technologien und stellt Monster auf, die das Wohnen im Umkreis von 2 km unmöglich machen. Man installiert für viele Milliarden Photovoltaik und merkt erst nachher, dass die Sonne nachts nicht scheint. Man schaltet die Kernkraft ab und merkt dann, dass man im Netz keinen Strom speichern kann.

Doch jetzt kommt ein „weißer Ritter“ der die Energiewende zu epochalem Triumph führen wird. Mit hellen Fanfarenklängen und ohne falsche Zurückhaltung wird er angekündigt: „Eine neue Energie-Ära beginnt, sogar die Bundesregierung denkt bei dem Thema jetzt groß. Deutschland soll Weltmarktführer werden; nicht auf irgendeinem Gebiet, sondern in einer absoluten Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts: der Wasserstofftechnik.“ („Die Welt“ vom 10.6.2020)

Auch Politiker sparen nicht mit starken Worten: Jetzt sei nicht die Zeit für Bedenkenträgerei, jetzt müsse geklotzt werden. Auch der Dümmste müsse verstehen, dass Wasserstoff die Zukunft sei, denn Wasser ist ja genug vorhanden. Dieser Beitrag soll ein Urteil ermöglichen, das auf eigener Erkenntnis basiert und nicht von smarten Meinungsmachern geliefert wurde. Dazu müssen wir etwas wissenschaftlich werden. Aber keine Sorge, wir schaffen das.

Hätte Holland mehr Berge...

Wasser verhält sich zu Wasserstoff wie Kohlendioxid zu Kohlenstoff. Beides sind Verbrennungsprodukte. Man könnte Wasser auch als Wasserstoffoxid bezeichnen. Verbrennungsprodukte sind im Allgemeinen keine guten Energiequellen, und dennoch gibt es seit langer Zeit Wasserkraftwerke. Wir schauen uns das mal an, das hilft uns dann, die „Wasserstofftechnik“ besser zu verstehen.

Das Wasser in einem Stausee im Gebirge hat „potenzielle“ Energie, d.h. es könnte Arbeit verrichten, wenn man es nur ließe. Dazu muss man es bergab fließen lassen, um ein Mühlrad oder eine Turbine anzutreiben. Quelle dieses Antriebs ist dabei die Schwerkraft der Erde. Je weiter weg vom Erdmittelpunkt, desto mehr potenzielle Energie verleiht sie einer Masse. Für ein Wasserkraftwerk brauchen wir also mehr als nur Wasser, wir brauchen auch Berge. Hätte Holland mehr Berge, es wäre ein Dorado der Wasserkraft, denn Wasser gäbe es genug.

Von Holland machen wir einen Abstecher in ein Wasserstoff-Atom. Das besteht aus einem Kern – der uns hier nicht weiter interessieren soll – und einem Elektron, das sich dank seiner elektrischen Anziehungskraft in der Umgebung des Kerns aufhält, und zwar so nah dran wie möglich.

Schon vor langer Zeit fanden die Wasserstoffatome nun heraus, dass, wenn sie sich paaren und einen Zweier-Haushalt gründen, dass sie dann noch näher an ihre Kerne kommen können. Damit verringern sie ihre potenzielle Energie. So wie Wasser das tiefst mögliche Energieniveau einnimmt, zu dem es Zugang hat, so machen es auch die Atome.

Wenn Sie sich also auf die Suche nach einzelnen Wasserstoff-Atomen machen sollten: viel Glück. Sie werden nur Moleküle finden, genannt H2. Aber auch die sind nicht leicht zu finden, denn sie neigen dazu, ein Sauerstoff-Atom zu sich in den Zweier-Haushalt aufnehmen. Das macht die potenzielle Energie aller Beteiligten dann noch niedriger. Voila: Diese „Menage a Trois“ ist das Wassermolekül H2O.

Dann geht die Post ab

Nach Sauerstoff braucht man nicht lang zu suchen, er ist ja in der Luft. Würden wir also H2 und O2 Moleküle mischen, dann würden die nichts lieber tun, als gemeinsame Sache machen. Dazu müssten sie aber erst ihre eigenen kleinen Zweier-Haushalte verlassen, und dazu brauchen sie einen Schubser, aber dann aber geht die Post ab.

Der Schubser kann etwa ein Funke sein; da gibt es dann einen riesen Knall und aus der H2 / O2 Mischung wird Wasser. Dieses Gasgemisch heißt zu Recht Knallgas. Eine Explosion dieser Art trat übrigens im havarierten Kernkraftwerk von Fukushima auf. Da hatte sich in einem Abklingbecken Knallgas gebildet und die Decke des Gebäudes abgesprengt. Das hatte nichts mit Kernenergie zu tun, es hätte ebenso in einer chemischen Fabrik passieren können.

Statt nun sie Übergangsenergie der Elektronen in das niedrigere Niveau in einem Knall verpuffen zu lassen, kann man sie freundlich bitten, durch einen Draht zu laufen, und dabei sinnvolle Arbeit zu verrichten. Das ist so, wie man am Berg das Wasser nicht einfach runterplätschern lässt, sondern durch Rohre leitet und eine Turbine antreibt.

Die Höhe der Energieniveaus in den Atomen und Molekülen wird übrigens in Volt gemessen, wir haben es hier ja mit elektrischen Feldern zu tun. Wir reden hier maximal von ein paar Volt.

Besagten Energiegewinn beim Übergang der Elektronen in ein niedrigeres Niveau können wir in einer geeigneten Vorrichtung ernten, genannt Brennstoffzelle. Hier findet die kontrollierte Reaktion von H2 mit O2 statt und es entstehen ca. 0,7 Volt Spannung. Eine Kombination vieler solcher Zellen könnte dann genügend Strom liefern, um eine Maschine anzutreiben, etwa ein Auto. Und offensichtlich entsteht bei der ganzen Geschichte nichts als reinstes Wasser. Wir haben also die perfekte, saubere Energiequelle gefunden – Halleluja.

Vorne Strom rein und hinten kommt nur noch die Hälfte raus

Die Brennstoffzelle wurde übrigens vor 200 Jahren erfunden. Warum fand die H2-Revolution nicht schon längst statt? Es gibt da noch ein kleines Problem: Woher sollen wir den Wasserstoff nehmen? Den haben wir ebenso wenig, wie die Holländer Berge haben. Aber halt! Aus dem Wasser können wir den doch holen. Und davon gibt es doch genug. Wir brauchen ja nur den Vorgang unserer Brennstoffzelle umzukehren, und dann könnten wir aus Wasser wieder Wasserstoff und Sauerstoff machen!

Auch das ist ein erprobter Vorgang, genannt Elektrolyse. Alles was wir tun müssen, ist, den Elektronen 1,2 Volt anbieten, und sie werden sich aus dem Wassermolekül verabschieden. Als aufmerksame Leserin werden Sie nun einwenden, dass das ein schlechtes Geschäft sei: Wir stecken 1,2 Volt in die Elektrolyse und bekommen nur 0,7 Volt in der Brennstoffzelle zurück.

Aber genauso ist es. Wir haben es bei diesem Spiel mit drei verschiedenen Energie-Niveaus zu tun: ganz oben, auf 1,2 Volt, sind die einzelnen H-Atome, auf der mittleren Stufe, bei 0,7 Volt, sind die H2 Moleküle und H2O liegt auf Niveau null. Bei der Elektrolyse geht es von ganz unten nach ganz oben. Dann verbinden sich die H-Atome spontan zu H2. In der Brennstoffzelle aber bekommen wir nur noch die 0,7 Volt Differenz von Mitte bis nach unten zurück.

Wozu soll das gut sein? Vorne steckt man Strom rein und hinten kommt nur noch die Hälfte raus. Wer würde so etwas wollen? Und tatsächlich bekommt man nur ein Drittel zurück, da neben der Physik auch noch die technische Umsetzung ihre Reibungsverluste hat.

Die Architekten unserer Energiewende möchten trotzdem so etwas haben. Wind und Photovoltaik bringen zwar nicht immer den Strom, der gerade gebraucht wird, dafür liefern sie zu anderen Zeiten des Guten zu viel. Diesen Überschuss könnte man verwenden, um Wasserstoff herzustellen, den man gut aufhebt und erst dann wieder zu Strom macht, wenn Wind und Sonne schwächeln.

Aber nicht nur das. Man könnte flächendeckend unsere Autos mit H2-Tanks und Brennstoffzellen ausstatten und sie elektrisch betreiben – total karbonfrei. Und auch die Luftfahrt könnte man auf Wasserstoff umstellen – trotz der schlechten Erfahrungen, die man bei der Hindenburg gemacht hat. Wird das kommen?

Die windigen Glücksritter

Prinzipiell ist H2 also der verzweifelt gesuchte Stromspeicher, wenn auch mit katastrophal schlechtem Wirkungsgrad. Damit sich das Modell technisch rechnet, müsste der Überschuss an alternativer Energie in Hoch-Zeiten – über Wochen und Monate gemittelt – dreimal so hoch sein wie der Mangel in Flaute-Perioden.

Davon ist man heute weit entfernt. Aber ist es unmöglich? Nein – aber es wäre wirtschaftlicher Selbstmord, denn dieses Vorgehen würde den Strom noch teurer machen, als er ohnehin schon ist. Man müsste Wind und Solar aggressiv ausbauen, damit der Überschuss bei Sonne gesteigert und der Mangel bei Flaute verringert werden. Wird das geschehen?

Ich habe keine Zweifel. Das wird der finale Akt im Drama namens Energiewende; einer Tragödie, geprägt von mutwilliger Blindheit gegenüber ökonomischen Realitäten, getrieben von Ideologie und Rechthaberei, frei von Logik und Professionalismus. Und mit diesem letzten Vorhang endet dann auch die Erfolgsgeschichte der deutschen Industrie – „Not with a Bang, but with a Whimper“ – Nicht mit einem Knall, sondern einem Wimmern.

Für Insider allerdings gibt es bis dahin ein noch ein sehr lukratives „Win-Win“-Geschäft: Deutschland wird endlich flächendeckend bis in den letzten Winkel mit Wind und Solar zugebaut. Das bringt weitere Milliarden auf einem etablierten Geschäftsfeld zwischen gut eingespielten Partnern. Parallel dazu wird die neue H2-Industrie aufgebaut, die ähnlich gigantische Ausmaße haben wird (“Sogar die Bundesregierung denkt bei dem Thema groß“). Das wird dann eine zweite, neue Goldmine, in der die Steuergelder der wehrlosen Bürger mit großen Baggern geschürft werden.

Hatten wir oben gesagt „ein schlechtes Geschäft?“… Nicht für jeden!

 

Dieser Beitrag erschien zuerst bei www.think-again.org und im BuchGrün und Dumm“ 

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Leserpost

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A. Ostrovsky / 21.06.2020

Noch bevor der Tesla-Hype hier in DE richtig anfing, habe ich im Gespräch mit grünlich angehauchten Personen das Thema Elektroauto diskutiert. Das war vor wenigstens sieben Jahren. Da habe ich folgend Meinung vertreten: 1) Der Elektromotor hat hinsichtlich Effizienz, Steuerbarkeit, hohem Drehmoment auch im Anfahrvorgang und dadurch eventuell Verzicht auf Schaltgetriebe mit fünf Gängen, Vorteile, die man beachten soll. Dem elektrisch angetriebenen Auto gehört m.E. die Zukunft. 2) Das ist nicht mit dem elektrisch betriebenen Austo gleichzusetzen, also einer Energiequelle als Batterie oder Oberleitung. Das Batterieauto ist ein Irrweg, solange wenigstens nicht grundsätzlich andere Technologien für wiederaufladbare Batterien marktfähig sind. 3) Die langen Gesichter führten dann zu der Frage, was man dann tun kann. Meine Antwort: Das gesellschaftliche Mobilitätsverhalten ändern. Das kommt zwar bei Vielfliegern nicht gut an, aber die Gesprächspartner waren ja keine echten Grünen, sondern nur grün angehauchte. Deshalb kam es da nicht zu Verurteilungen, Berufsverbot oder Auspeitschungen am Pranger. Was bedeutet das nun? Ich hatte vor 15-20 Jahren erkannt, dass man als hochspezialisierter Naturwissenschaftler, Software-Ingenieur oder Techniker an der Front in Dutschland keinen Job bekomt, wenn man auf blonde HR-Mitarbeiterinnen und ihre dummen küchenpsychologischen Rituale angewiesen ist. Damals wurde man schon von der Praktikantin (auch blond oder mit Kopftuch) beiseite gelegt, wenn man nicht “uneingeschränkte Reisebereitschaft” signalisiert, sowie Microsoft-Evangelist heuchelt und sonst noch einige Zeichen der Unterwürfigkeit absondert. Damals habe ich mir erleubt, einigen Firmen den Vorschlag zu machen, doch anstelle eines hochspezialisierten Fachmannes (damals musste man noch nicht Fachmänn*innen schreiben oder ich hatte es noch nicht geschnallt) einen richtigen Dummkopf einzustellen, der mal gerade fähig ist mit der Bahn zu fahren. Ich habe da keine Antwort bekommen.

Holger Sulz / 21.06.2020

Nun, es gibt eine ganze Reihe von Verfahren, Wasserstoff herzustellen- wirtschaftlich interessant ist jedoch keines. Ein großer Sprung nach vorne wäre jener Thorium-Hochtemperaturreaktor in Hamm-Uentrop gewesen, den man aber aufgrund des grünen Wahns gleich nach dem Anschalten wieder ausgeknipst und abgerissen hat. Mit ihm wurde eine weitere Festung technologischen Vorsprungs geschleift und es war der Startschuss in die grüne Deindustrialisierung, wie sie heute jedem offensichtlich ist, der noch alle Sinne beisammen hat. Es gibt zudem keinen grünen Hirnfurz, der nicht gegen Naturgesetze verstößt, so auch hier. Unter Beiseitelassung tiefschürfender Gedanken über die Hauptsätze der Thermodynamik und des Carnot-Prozesses ist eine fundamentale Größe die Energiedichte. Die ist zwar massenbezogen hoch (1 kg H2 entspricht 3 kg Benzin), aber volumenbezogen äußerst gering, im obigen Beispiel nämlich 36 Kubikmeter Wasserstoff. Um ihn solar zu erzeugen, ist die Leistungsdichte die entscheidende Größe. Ganz analog zu hohen Volumina sind extrem große Wirkflächen erforderlich, bei Solar liegt die Leistungsdichte in Dummschland bei 10W/Quadratmeter und ist somit noch wesentlich schlechter als bei Windstrom. Es sind somit ungeheure Gestehungskosten erforderlich, die noch nicht mal in Gegenden hoher Sonneneinstrahlung (Australien, südl. USA, Afrika) wirtschaftlich umsetzbar sind. Der Erntefaktor– ein Maß für Energieeffizienz- ist die grundlegende Kenngröße für die Art der Energieerzeugung und jedem Ingenieur bekannt, auch den sog. “Experten” der Regierung. Er liegt bei Sonne mit 1,6 und Wind mit 3,9 für alle OECD-Länder weit unter der wirtschaftlichen Schwelle von 7. Man mache sich klar: Die millionenteure Großanlage Enercon E 126 liefert im Jahresdurchschnitt 1,3 MW Leistung- das sind 7 Auto-Motoren von je 190 kW. Oder mit Einstein:“Die Definition von Wahnsinn ist, immer das Gleiche zu tun und andere Ergebnisse zu erwarten”. Q.e.d.         

Jochen Becker / 21.06.2020

Diese neue Hype zeigt die Verzweiflung der deutschen Politiker, denen es insgeheim langsam schwant, dass ihr Energiewende Wunschdenken nicht so glatt läuft, wie sie es sich erträumt hatten. Frau Karliczek will sogar noch einige Milliarden in eine Totgeburt in Westafrika verbrennen (Grüner Wasserstoff). Andererseits beweist es, dass Politiker nicht auf rationales Denken angewiesen sind, da die Manipulationstechniken inzwischen einen Perfektionsgrad erreicht haben, der das Denken generell überflüssig macht.

Claudius Pappe / 21.06.2020

Ich habe schon mehr Brennstoffzellen gesehen (seit 40 Jahren) als unsere Hotelfachfrau….....................ähhhh Forschungsministerin….....

RMPetersen / 21.06.2020

“... katastrophal schlechter Wirkungsgrad ...” Das kennen wir doch von allen staatlichen Entscheidungen und Investments. Insofern nix Neues. Den Begriff “Wirkungsgrad” (- ökonomische wäre das “Nutzen-Kosten-Verhältnis”) kennt man in der Politik nicht. Politiker geben öffentlich damit an, wieviel Steuergeld für ein bestimmtes Thema ausgegeben wird. (Für Forschung, Umwelt, Kampf gegen Rechte, Autobahnen etc.) In Berlin wie in Brüssel überbietet man sich mit den Milliarden, niemand redet vom Ertrag. Da passt die Wasserstoff-Hype doch gut hinein. Und die grosse Mehrheit der Wähler und Tagesschau-Gucker findet das toll. PS Im Übrigen ist das Verfahren im Artikel sehr gut erläutert. Als Ingenieur könnte man noch viel hinzufügen, zB was die technischen Schwierigkeiten der Handhabung mit dem verflixt kleinen Molekül H2 angeht oder die aufwendigen Zusatzaggregate bei der Brennstoffzelle. Ergebnis: Das wird teuer, teuer, teuer.

A. Ostrovsky / 21.06.2020

Es gibt ja nicht nur Wasserstoffknallgas. Es gibt auch Chlorknallgas. Das knallt, sobald Lixht dran kommt.  Und es gibt diese starken 300Watt LED-Scheinwerfer, mit denen man die Untiefen deutscher Geheimpolitik Merkelschen Typus mal ausleuchten muss. Wenn es dann knallt, war es das falsche Knallgas. Wo ist da die Verantwortung? Prinzipiell ist Politik, das Öffentliche, das der Natur nach dem Tageslicht standhalten muss. Wer da Knallfrösche im Dunkeln verbirgt, der ist der Täter. KLassifizierung .... Wenn ich das schon höre. Lüge, Verrät, Vrbrechen und Unmoral gedeihen im Dunkeln! Die Wahrheit hat selber Licht!

Thorsten Pallmauer / 21.06.2020

Das verlogendste finde ich ja, dass es sich gängigsten Spaltvorprodukt für Wasserstoff um Erdgas handelt. Man geht also in keinster Weise weg von fossilen Energieträgern oder Fracking.

Th. Wagner / 21.06.2020

Überflüssige elektrische Energie in Wasserstoff zu speichern, zumal in kleinerem Rahmen bereits brauchbare Speichertechniken zur Verfügung stehen, sprich ohne extrem große Verdichtung, sprich Verflüssigung, z. B. in Metallhydriden bzw. Keramiken. In den deutschen U-Booten wird diese Technik bereits erfolgreich angewandt. Früher gab es bei Thyssen-Krupp-Marine auch eine gute schematische Darstellung. Interessant wären die Erfahrungen, die damit gesammelt worden sind. Mit diesen Erfahrungen kann man wenigstens einen funktionierenden Antrieb bauen, ob der dann auch wirtschaftlich werden kann, muss sich zeigen. - So wie sich das die Energiewender vorstellen funktioniert das alles nicht. Es gehören auch für die Großstädte andere Verkehrskonzepte dazu. Heute ist noch ein Parkhaus für mind. 1000 PKW in der Münchner Altstadt im Bau. Das wäre vor 30 Jahren aktuell gewesen. Und im Münchner Stadtrat regieren die Grünen seit Jahrzehnten mit. So wird das jedenfalls nichts, wenn man Konzepte der letzten und vorletzten Generation umsetzt. - Ach so, ich war wieder zu sachlich und vergaß: es geht um Ideologie und Meinungsführerschaft

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