Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Untitled Prezi

No description
by

Dominik Rekow

on 27 June 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Untitled Prezi

Gliederug
1. Prinzip
Speicherung von Wasserstoff
Solarzelle
Elektrolyseure
Solar-Wasserstoff-Konzept
Einsatz (von Wasserstoff)
Wasserstoff weder eine neue Erfindung noch ein ungenutzter Energieträger
als sekundärer Energieträger, kann es prinzipiell überall dort fossile Energieträger ersetzen, wo diese für die Wärme- und Stromerzeugung sowie für Antriebe genutzt werden
es können einerseits bewährte und ausgereifte Technologien wie Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Flammenbrenner und Kesselfeuerungen für den Wasserstoffbetrieb modifiziert werden
Vor- & Nachteile
Vorteile
Hinwendung zu erneuerbaren Energien
Wasserstoff ist reichlich vorhanden und kann perfekt bedarfsgerecht gespeichert (selbst über einen langen Zeitraum) und transportiert werden kann
sichere Umgang mit dem Gas wird seit Jahren in industriellen Anwendungen nachgewiesen
Problemlos ist der Transport auf Straße, Pipelines oder zu Wasser
Bildquellen
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolyseur
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/halbleiterdiode/lb/funktion-einer-silizium-solarzelle-funktion-einer-silizium
http://www.hycar.de/gifs/wankel.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/PEM-Elektrolyseur.gif
Quellen
http://www.helpster.de/wasserstoff-seine-verwendung-heute-und-in-der-zukunft_146185
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolyseur
http://de.wikipedia.org/wiki/Normalkubikmeter
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/halbleiterdiode/lb/funktion-einer-silizium-solarzelle-funktion-einer-silizium
http://www.poel-tec.com/lexikon/wasserstoffmotor.php
http://de.wikipedia.org/wiki/Solar-Wasserstoff-Projekt_in_Neunburg_vorm_Wald
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolyseur
http://www.energieportal24.de/cms1/wissensportale/solartechnik/solare-h2-wirtschaft/
http://www.hydrogeit.de/wasserstoff-motor.htm
http://www.der-hedinger.de/uploads/tx_t3nav/files/Erl%E4uterungen_JB2010.pdf
http://board.gulli.com/thread/710578-solar-wasserstoff-durch-photolytische-wasserspaltung-loesung-aller-probleme/
http://www.energieagentur.nrw.de/6-deutscher-wasserstoff-congress-mit-rund-150-teilnehmern-in-berlin-wegweisende-konzepte-fuer-die-energiewende-mit-wasserstoff-als-speicher-und-kraftstoff-24720.asp?find=
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoffspeicherung#Arten_der_Wasserstoffspeicherung
https://www.thermondo.de/blog/power-to-gas-die-nachteile-erneuerbarer-energien-entkraeften/
Prinzip
es wird also Sonnenenergie über Solarzellen aufgenommen und erzeugen elektrische Spannung
dann wird in Elektrolyseuren das Wasser in seine Bestandteile, Sauerstoff und Wasserstoff gespalten
die Gase werden vorerst zwischengelagert und bei Bedarf verwendet
durch die Verbrennung von Wasserstoff kann Wärme erzeugt werden oder dient als Treibstoff für Kraftfahrzeuge
von Dominik Rekow
2. Einsatz
Wasserstoff in Verbrennungsmotoren
3. Vor- & Nachteile
4. Video
5. Quellen
Kohle, Erdgas und Erdöl sind in nicht allzu ferner Zukunft verbraucht, aber man rechnet damit, dass die Sonne noch etwa 5 Milliarden Jahre lang weiter in der Form existiert, wie wir sie kennen
überschüssige Energie von der Sonne wird tagsüber zur Trennung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff genutzt und wird dann in Druckspeichern, Kryogenspeicher oder Metallhydridspeichern aufbewahrt
wird die Energie benötigt, wird mit Hilfe einer Brennstoffzelle Wasserstoff wieder zu elektrischer Energie und Wasser umgewandelt
es kommt zu keine gefährlichen Abfallstoffe
damit Sonnenenergie überhaupt nutzbar ist werden meistens Solarzellen benutzt, welche aus dotiertem Silizium bestehen
durch den Photoeffekt wird dann eine Spannung induziert, weshalb durch eine höhere Lichtintensität auch eine höhere Leistung an den Elektrolyseure abgegeben wird, was zu einer höheren Gasproduktion führt
Speicherung von Wasserstoff
Wasserstoffspeicherung ist Teil der Wasserstoffwirtschaft
Wasserstoff wird in aufwendig gekühlten Drucktanks gespeichert werden
technische Aufwand und auch Energieaufwand dafür sind hoch und es besteht Explosionsgefahr allerorten
Druckspeicher gibt es in unterschiedlichen Ausführungen
Konventionelle Methoden der Speicherung / Lagerung von Wasserstoff:



Alternative Formen basieren auf Feststoffen oder Flüssigkeiten:
Wasserstoff kann zusammengepresst unter hohem Druck oder in flüssiger Form gespeichert werden
Druckgasspeicherung (Speicherung in Druckbehältern durch Verdichten + Kompressoren)
Flüssiggasspeicherung (Speicherung in verflüssigter Form durch Kühlung & Verdichten)
Metallhydridspeicher (Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Legierung)
2050 sollen etwa 50 % der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen kommn
25 % werden in Wasserstoff umgewandelt zum Verbraucher kommen
als Treibstoff im Verkehr einsetzbar
zu mobilen Anwendungen gehören:
Pkw mit Brennstoffzelle
Lkw, Busse mit Wasserstoffverbrennungsmotor
Straßenbahnen, Schiffe und Lokomotiven sowie Wasserstoffflugzeuge
als Lieferant von Energie zur Strom- und Wärmeerzeugung einsetzbar
Verwendung in stationären Anwendungen, zum Beispiel :
in Brennstoffzellen als Klein-Heizkraftwerke
mobile Energiestationen (Telefonanlagen, Notstromaggregate)
Minibrennstoffzellen als Batterieersatz in elektrischen Geräten
Nachteile
wo mobile Energieverbraucher (Pkw, Lkw, Flugzeuge) gefragt sind, erweist sich Wasserstoff zur Speicherung von Elektrizität als begrenzt
die Wasserelektrolyse hat einen sehr geringe Wirkungsgrad beim Umwandlungsprozess
20 % eingebrachten elektrischen Energie gehen bei der Umwandlung in Wasserstoff durch Abwärme verloren
20% im zweiten Schritt, bei der durchgeführten Methanisierung
Verbrennungsmotor
Solarzelle
aus ca. 0,001mm dicken n-Schicht, welche in das ca. 0,6mm dicke p-leitende Si-Substrat eingebracht wurde
dieser Übergang zwischen n-Schicht und p-Substrat wird p/n-Übergang / Grenzschicht genannt
n-Schicht = dünn, somit kann das Sonnenlicht besonders in der Raumladungszone am p/n-Übergang absorbiert werden
Funktionweise einer Solarzelle
Raumladung = eigentliche "Motor" der Solarzelle
trifft Licht in die Raumladungszone, so löst es ein Elektron aus dem Atom
das Restatom ist positiv geladen, es besitzt eine Elektronenfehlstelle = Loch
photovoltaischen Effekt
findet ein photovoltaische Effekt in Raumladungszone oder deren unmittelbaren Umgebung statt, so kommt es zur dauerhaften Ablösung des Elektrons
negative Elektron und positive Löcher wandern entsprechend der aufgebauten Feldkarft durch die Raumladungszone auseinander
das Elektron wandert zur ortsfesten positiven Raumladung im n-dotierten Bereich
das positive Loch zur negativen Raumladung im p-dotierten Bereich
es kommt zur Ladungstrennung und somit zur Spannung, etwa 0,5V
Spannung ist an den Metallkontakten abgreifbar
Verbindet man Metallkontakte der Solarzelle mit einem Verbraucher,so kann Strom fließen
Elektronen bewegen sich durch n-Schicht nach oben und gelangen in den äußeren Stromkreis
die Löcher fließen durch p-Schicht nach unten und werden durch die Elektronen, die über den äußeren Stromkreis zur p-Schicht fließen aufgehoben (Rekombination)
Elektrolyseure
es kommt zur Wasserelektrolyse
zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff
der elektrische Energiebedarf zur Herstellung von 1 Normalkubikmeter Wasserstoff definiert den Wirkungsgrad eines Elektrolyseurs:
modernen Hochdruck-Elektrolyseur liegt der Energiebedarf unter einem Druck von 12 bar bei etwa 4,8 kWh pro Nm3; damit liegt der Wirkungsgrad bei 62,5%
Alkalischer Elektrolyseure
bei einer Gleichspannung (1,5 Volt), an der Kathode bildet sich Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff
Elektrolyt = Kalilauge (Kaliumhydroxid-Lösung; 20–40% Konzentration)
gasdichte Membrane, das sogenannte Diaphragma, lässt den Transport von OH−-Ionen zu, verhindert aber gleichzeitig Vermischung von entstehenden Produktgase
als Elektroden werden sogenannte „DSA-Elektroden“ eingesetzt
(Dimensionsstabile Anoden, meist Titanelektroden mit einer Rutheniumoxid-Beschichtung)
Streckmetalle, die mit einem Edelmetall-Katalysatoroxid – z.B. Ruthenium- oder Iridiumoxid – beschichtet werden
Saurer oder PEM-Elektrolyseur
bei der Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseur wird destilliertes Wasser durch elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten
Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseur besteht aus einer protonendurchlässigen Polymermembran
kathodenseitig ist die porösen Elektrode aus auf Kohlenstoff geträgertem Platin beschichtet
anodenseitig mit metallischen oder als Oxid vorliegenden Edelmetallen (meist Iridium und Ruthenium) beschichtet
an Elektroden wird eine äußere Spannung angelegt
auf Anodenseite des Elektrolyseurs wird Wasser zugeführt
katalytische Wirkung der Edelmetall-Elektrode führt zur Zersetzung des Wassers an der Anodenseite
Entstehung von Sauerstoff, freie Elektronen und positiv geladene H+-Ionen
Wasserstoff-Ionen diffundieren durch die protonenleitende Membran auf die Kathodenseite, wo sie mit den Elektronen zu Wasserstoff kombinieren
p-leitende Si-Substrat muss dagegen dick genug sein, um die tiefer eindringenden Sonnenstrahlen absorbieren zu können
auch ist für die mechanische Stabilität der Solarzelle wichtig
Zündtemperatur von Diesel beträgt nämlich nur 250 °C
Herkömmliche Techniken der Kraftstoffzufuhr können ebenso vom Otto-Motor übernommen werden wie die Zylinderkopf-Konstruktion
es gibt 2 unterschiedlicher Verfahren zur Gemischaufbereitung wie beim Otto-Motor :
Betrieb eines herkömmlichen Hubkolbenmotors ist durchaus mit Wasserstoff möglich
der Wasserstoffmotor ist ähnlich aufgebaut wie ein Otto-Motor,
beide verfügen über eine Fremdzündung
Wasserstoffs Zündtemperatur liegt bei 560 °C und eignet sich daher weniger für das Diesel-Prinzip der Selbstentzündung
Äußere Gemischbildung
Hier bei wird Gasförmiger Wasserstoff mit geringem Überdruck an Ansaugrohr eingeblasen
Kraftstoff wird als Flüssiger Wasserstoff im Kraftstofftank gespeichert
auf dem Weg vom Tank zum Motor wird dieser erwärmt werden, so dass er dort gasförmig ankommt
Gemisch wird vor dem Eintritt in den Verbrennungsraum mit der angesaugten Luft vermischt
nach dem schließen der Einlassventile im Verbrennungsraum durch den Funken einer Zündkerze fremd gezündet

Innere Gemischbildung
das Gasförmige Wasserstoff wird unter hohem Druck (80 120 bar) direkt in Verbrennungsraum eingeblasen
dann wird es mit einem Luft- Sauerstoff gemischt und mit einer Zündkerze entzündet
Bildquellen
Videoquellen
www.youtube.com/watch?v=HH4NJs8sOCY&list=PLoDXGRRbE1GE72bIeBqS1JX44K_wvQVe7
www.youtube.com/watch?v=GIjefmQrylA
Full transcript