Erklärt: Wie Autos mit Wasserstoff fahren können
Der Oberste Gerichtshof hat die Regierung aufgefordert, die Machbarkeit einer wasserstoffbasierten Technologie zur Bekämpfung der Luftverschmutzung durch Fahrzeuge in der Hauptstadt zu prüfen. Indien schaut genau auf Japan, das in diesem Bereich Fortschritte gemacht hat.
Indien schaut genau auf Japan, das in diesem Bereich Fortschritte gemacht hat. Vor den Olympischen Spielen in Tokio im nächsten Juli bereitet sich Japan darauf vor, Tausende von Fahrzeugen auf die Straßen zu bringen, die auf einer Wasserstoffzellentechnologie, auch als „Brennstoffzellen“ bekannt, basieren. Japans führende Position bei der praktischen Anwendung des Wasserstoff-Brennstoffkreislaufs und die laufenden Forschungen auf diesem Gebiet am Internationalen Forschungszentrum für Wasserstoffenergie der Kyushu-Universität werden von der indischen Regierung bei der Ausarbeitung eines wasserstoffbetriebenen Entwurfs genau untersucht. Dies geschieht vor dem Hintergrund, dass der Oberste Gerichtshof die Regierung am 13. November anwies, die Machbarkeit der Einführung einer solchen Technologie zur Bekämpfung der Luftverschmutzung in der National Capital Region zu prüfen.
Wie funktioniert die Wasserstoff-Brennstoffzelle?
Das Herzstück von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEV) ist ein Gerät, das eine Brennstoffquelle wie Wasserstoff und ein Oxidationsmittel verwendet, um durch einen elektrochemischen Prozess Elektrizität zu erzeugen. Vereinfacht gesagt kombiniert die Brennstoffzelle Wasserstoff und Sauerstoff, um elektrischen Strom zu erzeugen, wobei Wasser das einzige Nebenprodukt ist. Wie konventionelle Batterien unter der Motorhaube von Autos wandeln auch Wasserstoff-Brennstoffzellen chemische Energie in elektrische Energie um. Aus Sicht der langfristigen Rentabilität werden FCEVs als Fahrzeuge der Zukunft angesehen, da Wasserstoff die am häufigsten vorkommende Ressource im Universum ist.
klicken um zu vergrößern Ist ein FCEV also ein konventionelles Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug (EV)?
Die Brennstoffzelle erzeugt zwar durch einen elektrochemischen Prozess Strom, speichert aber im Gegensatz zu einem batterieelektrischen Fahrzeug keine Energie, sondern ist auf eine konstante Zufuhr von Kraftstoff und Sauerstoff angewiesen – so wie ein Verbrennungsmotor auf eine konstante Versorgung angewiesen ist Versorgung mit Benzin oder Diesel und Sauerstoff. In diesem Sinne kann er einem herkömmlichen Verbrennungsmotor ähnlich gesehen werden.
Aber im Gegensatz zu Autos mit Verbrennungsmotor gibt es in der Brennstoffzelle keine beweglichen Teile, daher sind sie im Vergleich effizienter und zuverlässiger. Außerdem gibt es an Bord keine Verbrennung im herkömmlichen Sinne.
Weltweit werden Elektrofahrzeuge in drei große Kategorien eingeteilt:
* BEVs wie der Nissan Leaf oder Tesla Model S, die keinen Verbrennungsmotor oder Kraftstofftank haben und mit einem vollelektrischen Antriebsstrang mit wiederaufladbaren Batterien betrieben werden.
* Herkömmliche Hybrid-Elektrofahrzeuge oder HEVs wie der im Land verkaufte Toyota Camry kombinieren ein konventionelles Verbrennungsmotorsystem mit einem elektrischen Antriebssystem, was zu einem Hybridfahrzeugantriebsstrang führt, der den Kraftstoffverbrauch erheblich reduziert. Die Bordbatterie eines konventionellen Hybrids wird geladen, wenn der Verbrennungsmotor den Antriebsstrang antreibt.
* Auch Plug-in-Hybridfahrzeuge oder PHEVs wie der Chevrolet Volt verfügen über einen Hybridantriebsstrang, der sowohl einen Verbrennungsmotor als auch elektrische Energie als Antriebskraft verwendet, unterstützt durch wiederaufladbare Batterien, die an eine Stromquelle angeschlossen werden können.
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* FCEVs gelten weithin als die nächste Grenze in der EV-Technologie. FCEVs wie Toyotas Mirai und Hondas Clarity verwenden Wasserstoff, um einen Elektromotor an Bord anzutreiben. Da sie vollständig mit Strom betrieben werden, gelten FCEVs als Elektrofahrzeuge – aber im Gegensatz zu BEVs sind Reichweite und Betankungsvorgänge mit herkömmlichen Pkw und Lkw vergleichbar.
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klicken um zu vergrößern Wofür kann die Technologie eingesetzt werden?
Der Markt für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge wird neben dem südkoreanischen Hyundai von den Japanern Toyota und Honda dominiert. Während die erfolgreiche Entwicklung von Wasserstoff Energie für Verkehr und Strom liefern würde, ist ein Vorteil die breite Verfügbarkeit von Ressourcen für die Herstellung von Wasserstoff.
Das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) veröffentlichte 2014 eine „Strategische Roadmap für Wasserstoff und Brennstoffzellen“ mit einer überarbeiteten Aktualisierung im März 2016 mit dem Ziel, eine Wasserstoffgesellschaft zu erreichen. Stationäre Brennstoffzellen – die größten und leistungsstärksten Brennstoffzellen – sollen Krankenhäusern, Banken, Flughäfen und Haushalten eine sauberere und zuverlässige Stromquelle vor Ort bieten. Eine Brennstoffzelle produziert solange Energie, wie Brennstoff und Oxidationsmittel zugeführt werden. Tragbare Brennstoffzellen könnten andere Anwendungen als Fahrzeuge finden.
Roger Hertzenberg, CEO von Uno-X Hydrogen, das Wasserstofftankstellen in Norwegen entwickelt, dem Weltmarktführer für umweltfreundliche Fahrzeugtechnologie, sagte Diese Internetseite : Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge sind die benutzerfreundlichste emissionsfreie Lösung in Norwegen. Unser Ziel ist es, die notwendige Infrastruktur bereitzustellen, unseren Kunden mehrere emissionsfreie Alternativen zur Verfügung zu stellen und die Nachfrage nach H2-Kraftstoff bequem und zu geringstmöglichen Kosten für den Verbraucher zu decken.
Was sind die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen?
Brennstoffzellen haben gegenüber herkömmlichen verbrennungsbasierten Technologien, die derzeit in vielen Kraftwerken und Autos zum Einsatz kommen, starke Vorteile, da sie viel geringere Mengen an Treibhausgasen produzieren und keine gesundheitsschädlichen Luftschadstoffe verursachen. Auch wenn reiner Wasserstoff verwendet wird, emittieren Brennstoffzellen nur Wärme und Wasser als Nebenprodukt. Solche Zellen sind auch weitaus energieeffizienter als herkömmliche Verbrennungstechnologien.
Im Gegensatz zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen müssen Brennstoffzellen-Fahrzeuge nicht an eine Steckdose angeschlossen werden, und die meisten Modelle überschreiten mit einem vollen Tank eine Reichweite von 300 km. Sie werden wie an einer Tankstelle oder Dieseltankstelle mit einer Zapfpistole befüllt.
Aber es gibt Probleme.
Während FCEVs keine Gase erzeugen, die zur globalen Erwärmung beitragen, benötigt der Prozess der Wasserstoffherstellung Energie – oft aus fossilen Brennstoffquellen. Das hat Fragen zu den grünen Referenzen von Wasserstoff aufgeworfen.
Außerdem gibt es Sicherheitsfragen – Wasserstoff ist explosiver als Benzin. Gegner der Technologie führen den Fall des mit Wasserstoff gefüllten Hindenburg-Luftschiffs aus dem Jahr 1937 an. Aber japanische Akteure der Autoindustrie, mit denen The Indian Express sprach, argumentierten, dass ein Vergleich fehl am Platze sei, da die meisten Brände auf Dieselkraftstoff für die Motoren des Luftschiffs und einen brennbaren Stoff zurückzuführen seien Lackierung außen.
Wasserstofftanks in FCEVs wie dem Mirai bestehen aus hochbelastbaren Kohlefasern, deren Festigkeit in Crashtests und auch bei Schussversuchen bewertet wird. Der Mirai und Clarity verfügen über einen dreilagigen Wasserstofftank aus gewebter Kohlefaser, von dem die Hersteller behaupten, dass er absolut sicher ist.
Die andere große Hürde ist, dass die Fahrzeuge teuer sind und Zapfsäulen knapp sind. Dies sollte jedoch besser werden, wenn sich Skalierung und Verteilung verbessern.
Japan geht mit Volldampf voran. Premierminister Shinzo Abe erklärte dieses Jahr in Davos, Japan wolle die Produktionskosten von Wasserstoff bis zum Jahr 2050 um mindestens 90 Prozent senken, um ihn billiger als Erdgas zu machen.
Wie ist der Fortschritt in Indien?
In Indien umfasst die Definition von Elektrofahrzeugen bisher nur BEVs; Die Regierung hat die Steuern auf 12% gesenkt. Hybrid-Elektrofahrzeuge und Wasserstoff-FCEVs unterliegen mit 43 % der gleichen Steuer wie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.
Das Ministerium für neue und erneuerbare Energien hat im Rahmen seines Programms für Forschung, Entwicklung und Demonstration (RD&D) verschiedene derartige Projekte in akademischen Einrichtungen, Forschungs- und Entwicklungsorganisationen und in der Industrie für Entwicklung unterstützt. Vierzehn F&E-Projekte zu Wasserstoff und Brennstoffzellen werden derzeit mit Unterstützung des Ministeriums umgesetzt. Zwischen 2016-17 und 2018-19 wurden acht Projekte sanktioniert und 18 abgeschlossen.
Das Ministerium für Wissenschaft und Technologie hat zwei vernetzte Zentren zur Wasserstoffspeicherung unter der Leitung von IIT Bombay und Nonferrous Materials Technology Development Centre, Hyderabad, unterstützt. Daran sind 10 Institutionen beteiligt, darunter IITs und IISc, Bangalore.
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