Wasserstoff ist ein faszinierendes Element mit einzigartigen Eigenschaften. Er speichert enorme Mengen an Energie, hat einen extrem niedrigen Siedepunkt von -252,9 °C und unterscheidet sich in Bezug auf die Energiedichte deutlich von den meisten anderen Brennstoffen und Energieträgern.
Die Energiedichte von Wasserstoff
Wasserstoff, wie bereits in unserem vorherigen Artikel über flüssigen Wasserstoff erwähnt, ist das leichteste Gas im Universum. Obwohl Wasserstoff fast nichts wiegt, hat er eine unglaublich hohe gravimetrische Energiedichte. Ein Kilogramm Wasserstoff enthält eine enorme Energiemenge und macht ihn zu einem effizienten und leichtgewichtigen Energieträger.
Auf der anderen Seite ist die volumetrische Energiedichte von Wasserstoff besonders gering. Pro Raumeinheit enthält Wasserstoff viel weniger Energie als die meisten anderen Brennstoffe und Energieträger. Das bedeutet, dass die Lagerung und Nutzung von Wasserstoff bei Atmosphärendruck und -temperatur viel Platz erfordert.
Doch es gibt eine Lösung für dieses Problem: Wasserstoff kann durch Komprimierung oder Verflüssigung seine volumetrische Energiedichte erhöhen. Dadurch wird die Lagerung, der Transport und die Anwendung von Wasserstoff erheblich erleichtert.
Die volumetrische Energiedichte von Wasserstoff in der Praxis
Was bedeutet die volumetrische Energiedichte von Wasserstoff in der Praxis? Ein Blick auf die Zahlen und Beispiele verdeutlicht die Auswirkungen:
-
Die volumetrische Energiedichte von gasförmigem Wasserstoff bei atmosphärischem Druck beträgt 0,09 kg/m³. Das bedeutet, dass unter normalen Bedingungen viel Platz für die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff benötigt wird. Aus diesem Grund wird Wasserstoff bei Atmosphärendruck praktisch nicht in gasförmiger Form gespeichert oder transportiert, da dies ineffizient ist.
-
Bei einem Druck von 350 bar beträgt die volumetrische Energiedichte von gasförmigem Wasserstoff 26,1 kg/m³. Dieser erhöhte Druck ermöglicht es, wesentlich mehr gasförmigen Wasserstoff auf gleichem Raum zu speichern. Dieser Druck wird beispielsweise in den Tanks von Lastkraftwagen mit Wasserstoff verwendet. Ein beladener 55-Tonnen-Lkw benötigt etwa 50-70 kg Wasserstoff, um 500 bis 600 km weit zu fahren.
-
Bei einem Druck von 700 bar beträgt die volumetrische Energiedichte von gasförmigem Wasserstoff 42 kg/m³. Dieser hohe Druck wird unter anderem für Wasserstoff-Pkw verwendet. Mit einem 125-Liter-Tank, der 5 kg Wasserstoff enthält, kann ein Pkw etwa 600 km weit fahren.
-
In flüssiger Form und bei einer Temperatur von -252,9 °C hat Wasserstoff eine volumetrische Energiedichte von 71 kg/m³. Flüssiger Wasserstoff wird auch als Energieträger für nachhaltige Lastkraftwagen und Flugzeuge verwendet, die sich derzeit in der Entwicklung befinden.
Um eine Strecke von etwa 1000 km zurückzulegen, benötigt ein Lastkraftwagen etwa 80 kg flüssigen Wasserstoff. Dies gilt auch für den mit Flüssigwasserstoff betriebenen Daimler GenH2, über den wir in unserem vorherigen Artikel ausführlich berichtet haben.
Auch für Flugzeuge bietet Flüssigwasserstoff großes Potenzial. Die Energie in flüssigem Wasserstoff ist hoch und Wasserstoff als Treibstoff ist viel leichter als Kerosin, was ein großer Vorteil für Flugzeuge ist. Allerdings ist das Volumen von flüssigem Wasserstoff viel größer als das von Kerosin. Um die gleiche Gesamtenergiemenge zu transportieren, benötigt man das Vierfache an Flüssigwasserstoff im Vergleich zu Kerosin.
Glücklicherweise gibt es Möglichkeiten, den Wasserstoff effizienter zu nutzen. Zum Beispiel sind Brennstoffzellen effizienter als Benzinmotoren und Supraleitung macht sie noch wirtschaftlicher. Durch die Anwendung dieser Techniken ist es nicht immer notwendig, große Mengen Wasserstoff mitzuführen.
Besondere Infrastrukturen
In der folgenden Tabelle wird die Energiedichte von Wasserstoff im Vergleich zu einigen anderen flüssigen Gasen wie Biodiesel, Diesel und LNG dargestellt. Der Unterschied ist deutlich: Die gravimetrischen und volumetrischen Energiedichten von Wasserstoff sind kaum mit denen der meisten anderen Gase vergleichbar.
Quelle: Original-Artikel
Jetzt kennst du das Geheimnis der Energiedichte von Wasserstoff! Es ist eine einzigartige Eigenschaft, die Wasserstoff zu einem ganz besonderen Energieträger macht.
