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Wasserstoff und Brennstoffzellen
Die Technik von gestern, heute und morgen
Sven Geitmann und Eva Augsten
Sachbuch
mit 53 farbigen Abbildungen
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Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek:
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.
Weitere Produkte im Hydrogeit Verlag:
Brennstoffzellen im Unterricht ISBN 978-3-937863-49-8
Unterrichtsmaterial über Batterien und Brennstoffzellen ISBN 978-3-937863-40-5
Hydrogen Society ISBN 978-3-937863-31-3
Alternative Kraftstoffe ISBN 978-3-937863-15-3
Erneuerbare Energien ISBN 978-3-937863-14-6
Wasserstoff-CD ISBN 978-3-937863-10-8
Wasserstoff-Autos ISBN 978-3-937863-07-8
ISBN 978-3-937863-53-5
4. komplett überarbeitete und aktualisierte Auflage
© Copyright 2021 Hydrogeit Verlag, 16727 Oberkrämer, Germany
Gesamtes Design (Cover & Buchblock) von Dipl.-Des. Robert Müller
Alle Rechte vorbehalten!
AUTORENVORWORT ZUR 4. AUFLAGE
Diese Ausgabe ist eine Neuauflage des Buches „Wasserstoff und Brennstoffzellen – Die Technik von morgen!“, das zum ersten Mal im Mai 2002 von Sven Geitmann herausgebracht wurde. Die zweite, überarbeitete und erweiterte Auflage erschien 2004 im Hydrogeit Verlag, die dritte 2012, damals unter dem Titel „Energiewende 3.0 – Mit Wasserstoff und Brennstoffzellen“.
Seitdem haben sich Technik, Markt und Politik rasant verändert. Damals musste man die Dringlichkeit einer Energiewende noch ausdrücklich betonen. Wasserstoff war noch ein Nischenthema. Heute sind Klimawandel und Energiewende in vollem Gange und praktisch täglich Thema in den Medien. Wasserstoff ist inzwischen ganz oben auf der politischen Agenda angekommen und soll jetzt – quasi als neues Wundermittel – das Klima wie auch den Wirtschaftsstandort Deutschland retten.
Dieses Buch ist bewusst leicht verständlich gehalten. Es ist nicht primär als Fachlektüre gedacht, sondern richtet sich vielmehr an eine technikinteressierte Leserschaft, an SchülerInnen und StudentInnen, an TechnikerInnen und UnternehmerInnen, an Auszubildende und LehrerInnen sowie EntscheidungsträgerInnen aus Politik und Gesellschaft. Zugunsten der einfacheren Lesbarkeit wurde im Fließtext auf Quellenangaben verzichtet, stattdessen verfügt das Buch über ein umfangreiches Literaturverzeichnis.
Die letzten Auflagen wurden grundlegend überarbeitet: Aktuelle Entwicklungen wurden ergänzt, Überholtes entfernt. Neben den jüngsten Trends vermittelt dieses Buch – wie schon seine Vorgänger – die grundlegenden physikalischen Zusammenhänge, denn diese gelten ja bei allem Wandel nach wie vor.
Viel Spaß bei der Lektüre wünschen
Sven Geitmann und Eva Augsten
VORWORT
Rund 3,5 Grad Celsius betrug der mittlere weltweite Temperaturanstieg zwischen der letzten Eiszeit 20.000 v. Chr. und dem Jahr 1900. Seitdem ist die Temperatur durch den vom Menschen gemachten Klimawandel bereits um ein weiteres Grad angestiegen. Wollen wir dem Pariser Klimaschutzabkommen gerecht werden, katastrophale Folgen des Klimawandels abwenden und dazu die globale Erwärmung möglichst auf 1,5 Grad Celsius begrenzen, muss unsere Energieversorgung spätestens im Jahr 2040 vollständig auf erneuerbaren Energien basieren.
In Deutschland werden das im Wesentlichen Photovoltaik und Windkraft sein, deren Erzeugung starken Fluktuationen unterworfen ist. Die Bedeutung von Speichern wird darum schon sehr bald wachsen: Eine Erhöhung des Speicherbedarfs in Deutschland um den Faktor 1.000, bedingt durch die Energiewende, ist durchaus realistisch. Herkömmliche Speicheroptionen wie Pumpspeicher stoßen hier schnell an ihre Kapazitätsgrenzen. Wollen wir diesen enormen Speicherbedarf in Deutschland decken, werden wir an einer Technologie nicht vorbeikommen: Power-to-Gas. Untertage-Gasspeicher sind problemlos in der Lage, die nötigen Speicherkapazitäten für Gase wie Wasserstoff oder Methan bereitzustellen, die aus Überschussstrom aus erneuerbaren Energien erzeugt werden. Die heute vorhandenen Gasspeicher sind bereits so groß, dass man damit viele Wochen die deutsche Stromversorgung sicherstellen könnte. So wichtig die Power-to-Gas-Technologie auch sein wird, ein Allheilmittel ist sie allerdings nicht. Bei der Gaserzeugung und der Rückverstromung entstehen große Verluste. Darum muss anderen effizienteren Technologien wie Batteriespeichern für die Kurzzeitspeicherung oder die Elektromobilität, Oberleitungen für den Güterverkehr und Wärmepumpen für die Heizung der Vorzug gegeben werden. Kleinere Verluste bedeuten nämlich auch einen geringen Bedarf an Solaranlagen und Windrädern.
Quelle: Janine Escher
Die Energiewende wird sicher nicht an technologischen oder ökonomischen Fragen scheitern. Aber die nötige Akzeptanz für die Aufstellung neuer Windräder ist heute schon ein Problem. Es gibt aber auch viele Anwendungen, bei denen effizientere Systeme an ihre Grenzen stoßen: Für die saisonale Speicherung von Strom, die Dekarbonisierung des Flug- und Schiffsverkehrs, die Bereitstellung des Treibstoffbedarfs für Fern- und Vielfahrer oder Heizungssysteme im Gebäudebestand mit hohem Temperaturniveau ist der Power-to-Gas-Pfad die Alternative für die Energiewende. Obwohl die Lösungen für die Energiewende im Wesentlichen bekannt sind und eigentlich nur noch umgesetzt werden müssen, findet die Energiewende heute nicht einmal ansatzweise in dem für den Klimaschutz benötigten Tempo statt. Für viele Menschen haben diese Themen nicht die größte Priorität, und die Politik hat offensichtlich die Herausforderungen der Energiewende und des Klimaschutzes noch nicht richtig verstanden. Darum hat die Aufklärung über den Themenkomplex und die Vermittlung von Hintergrundwissen eine sehr große Bedeutung. Die bisherigen Auflagen dieses Buches und die Arbeit des Hydrogeit-Verlags zu den Themen Wasserstoff und Brennstoffzellen haben dazu in den vergangenen Jahren einen wichtigen Beitrag geleistet. Der Neuauflage des Buchs und den Autoren wünsche ich auch weiterhin viel Erfolg.
Prof. Dr. Volker Quaschning
Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin
Berlin, 2021
INHALT