Chemnitzer tüfteln an Europas erster wasserstoffbetriebener Straßenbahn

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Drei sächsische Firmen wollen mit einer innovativen Straßenbahn noch vor der Konkurrenz aus Fernost auf dem europäischen Markt sein. Doch es gibt einige Herausforderungen.

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1111 Kommentare
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  • 2
    1
    chemnitzmischa
    27.03.2021

    @macxs: Wer an Wirkungsgrade um 100%glaubt, glaubt auch an Rossis kalte-Fusion-Technologie, eutrino energy oder den Osetrhasen.

    Der Knackpunkt steht bei Wikipedia: Lesen Sie den Abschnitt über die Wirkungsgrade noch mal genauer. "Das Verfahren ergibt energiewirtschaftlich nur dann einen Sinn, wenn auch der erzeugte reine Sauerstoff verwendet werden kann und nicht einfach an die Luft abgegeben wird.". Die Angabe "nahe 100%" ist physikalisch korrekt, wenn sie sich auf a l l e Prozessergebnisse bezieht: also auf die chemische Energie im Wasserstoff, die im Sauerstoff und die Abwärme. Solange es um den Wasserstoff als Treibstoff geht, liegt er deutlich niedrger. Von weiteren Verlusten, z.B. ca. 15% für die Komprimierung oder Tiefkühlung, um ihn in den Tank zu bekommen, haben wir noch gar nicht gesprochen.

    Geothermie und klassische Wasserkraft können nur Bruchteile der Energieversirgung leisten. Selbst Greta erkennt an, dass es ohne Kernkraft nicht funktionieren kann!

  • 3
    0
    Zeitungss
    27.03.2021

    Was soll es, der Wirkungsgrad bricht alle Rekorde. Einfachere Erklärung, es stört die Fahrleitung und demnächst auch die Gleise, damit wäre eigentlich alles gesagt. Wenn man bedenkt, dass irgendwelche Phantasten angefangen haben die Autobahn mit einer superaufwendigen Fahrleitung für die die LKW-Flotte der Zukunft zu installieren, helfen eigentlich nur noch Drogen. Welcher Straßenbahnbetrieb möchte den seine Fahrleitungsanlagen abreißen, um in Zukunft den Wirkungsgrad seiner Flotte auf diese Art zu verbessern ??? Nichts gegen Forschung für neue Techniken, eine Straßenbahn als Versuchskarnickel unter vorhandener Fahrleitung ist nicht gerade der große Wurf, dafür gäbe es andere Möglichkeiten.

  • 1
    0
    chemnitzmischa
    27.03.2021

    @612115, Leider gestern bereits 3 Beiträge, daher Antwort erst heute.
    Ihre Fragen: Bin gerade dabei, das nach einem Grundlagenpapier von Physiker Peter Adel genauer zu rechnen und einen Text (Veröffentlichung wegen Zeitgeist fraglich) darüber zu verfassen.
    Nach https://esd.copernicus.org/articles/2/1/2011/esd-2-1-2011.pdf
    global aus Wind max. durchschnittliche extrahierbare Leistung: 18–68 TW.
    Anteil D nach Fläche: 55 bis knapp 200 GW.
    Lt. Fraunhofer ISE in D durchschnittlich ca. 13 GW E.-Energie aus Wind;
    Incl. Turbulenzen und Reibung werden der Athmosphäre reichlich 20 GW entzogen.
    Fazit. Beeinflussung Klima (z.B. Dürre) nicht mehr nur „im Promillebereich“.
    Der Gegenstandpunkt argumentiert, dass die dem Wind entzogene Energie beim Stromverbrauch wieder freigesetzt wird und dies die Windausbremsung kompensiere:
    https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/umwelt-und-natur/1000-antworten-1730.html
    m.E. grob falsch (2. Hauptsatz der Thermodynamik, Carnot-Wirkungsgrad).

  • 2
    1
    acals
    26.03.2021

    Während C noch tüftelt sind in L schon die Bahnen in Erprobung. Einsatz erfolgt auf neuzubauenden Strecken - da wäre der Vergleich zu C ... lassen wir das lieber!

  • 6
    3
    macxs
    26.03.2021

    Mich hat der aktuelle Stand der Effizienz auch interessiert: Die Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff (und Sauerstoff) kann bereits einen Wirkungsgrad von 80% vorweisen, am MIT wird an einer Methode mit nahezu 100% geforscht.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoffherstellung#Elektrolyse_von_Wasser

    Aber auch schon 80% bei der Erzeugung und 60% Effizienz einer Brennstoffzelle sind schon etwa 50%, also Stand heute schon viel besser jeder Verbrenner.

    Es könnten große Teile des Transports wegfallen, denn Wasserstoff kann dezentral hergestellt werden.
    Ein Technologiemix mit Akkus kann aber durchaus sinnvoll sein, wenn man Bremsenergie rekuperieren will.

    Ihrem Argument, dass wir den Wind ausbremsen, muss ich entgegnen, dass wir mit den fossilen Brennstoffen die Erde aufheizen und es dadurch (leider) mehr Wind gibt und geben wird, da die Temperaturunterschiede zunehmen. Außerdem kann grüner Strom auch noch solar, mit Wasser, Geothermie u. a. erzeugt werden.

  • 9
    4
    fp112
    26.03.2021

    Alle Lösungen für Bahnen ohne Oberleitung haben zwangsläufig das Problem des Speichers. Dies verdirbt den Gesamtwirkungsgrad erheblich.
    Und alles, was ohne Oberleitung weiter als der Stadtrand fährt, wird deshalb wohl weiter den Diesel nutzen müssen.

  • 8
    2
    612115
    26.03.2021

    @chemnitzmischa: Hört sich so an, als könnten Sie mir bitte eine Frage beantworten, die mich schon länger umtreibt. Laut Energieerhaltungssatz wird der Wind um die Energiemenge schwächer, die in Windkraftanlagen in elektrische Energie umgewandelt wird. Wie viel Prozent der Windenergie in Deutschland wird durch die bestehenden WKA entnommen? Das Betzsche Gesetz ist bekannt, aber mehr kann ich dazu leider nicht finden und habe deshalb auch kein Gefühl, ob die vielen Anlagen zwischen britischen Inseln und Sachsen die Luftströmungen nur um einen irrelevanten Promillebereich schwächen, oder das so nennenswert ist, dass es einen kritischen Einfluss aufs Klima haben kann. Für jeden Hinweis oder Link wäre ich dankbar.

  • 8
    3
    chemnitzmischa
    26.03.2021

    @macxs: danke für Ihre Fragestellung.

    Ich (Physiker) bin ganz fanatisch f ü r Forschungen zu alternativen Energien und deren Speicherung. Forschung ist immer gut, wenn sie Einsatzpotentiale nutzbarer macht (z.B. Wirkungsgrade dem theoretischen Optimum näher bringt) Aber die Erkennung objektiver naurwisenschaftlicher Grenzen ist eine ebenso gesellschaftsrelevantes Ergebnis von vorurteilsfreier und ergebnisoffener Forschung.

    Ihre Argumentation scheint mir von der Auffassung geprägt, bestimmte Quellen alternativer Enrgien stünden quasi unbegrenzt zur Verfügung. Für Windenergie trifft das nicht zu,. (Selbst nachgerechnete) physikalische Anaysen zum Wirkungsgrad natürlicher Wandlungsprozesse zeigen, dass der Ausbau zum bedenklichen überregionalen "Ausbremsen" der z.b. für den Regentransport wesentlichen Luftbewegung führen muss. Grudnkusr Physik und Elemnetarmathemstik reichen aus.

    Gegenvorschläge? Richtungsvorstellungen habe ich durchaus, aber da reichen 1000 Zeichen nicht.

  • 13
    5
    435200
    26.03.2021

    Komische Erfindung.
    Mit Strom wird Wasserstoff produziert, der dann in der Tram wieder in Strom umgewandelt wird damit die Bahn fährt.

    Warum also nicht wie bisher den vorhandenen Fahrdraht nutzen und den Strom direkt in die Bewegung umwandeln?
    Und bei Streckenneubau (gibt es sowas überhaupt noch oder wird nur rückgebaut?) macht kann neben dem Gleisbau sicher auch noch der Fahrdraht mit verlegt werden. So viel teurer wird das sicher nicht werden.

    Da wären Busse, LKWs und PKWs mit Wasserstoff sicher eine bessere Erfindung.

  • 23
    3
    macxs
    26.03.2021

    @Chemnitzmischa
    Das ist ja wirklich interessant, die theoretisch zur Verfügung stehende Energie in eine Effizienzrechnung einzubeziehen. Wenn Sie gegen Wasserstoff argumentieren, dann beziehen Sie sich lieber gleich auf die Energiemenge, die auf der gesamten Erdoberfläche zur Verfügung steht, aber nicht regenerativ genutzt werden kann. Dann wird Ihre Argumentation noch beeindruckender.

    Ja, die Wasserstofferzeugung ist nicht besonders effizient, löst aber - mit Abstrichen - das Energiespeicherproblem. Schwere Akkus herumtransportieren ist auch nicht Effizient und auch hier benötigt man seltene Metalle (Lithium). Fossile Brennstoffe sind Klimakiller, gehen aber auch irgendwann zur Neige und machen uns darüber hinaus noch abhängig von ölexportierenden Staaten.

    Was ist also Ihr Gegenvorschlag? Lieber die Forschung an Wasserstoff einstellen?

  • 11
    10
    chemnitzmischa
    26.03.2021

    Da bin ich skeptisch.

    Mobile Brennstoffzellen haben Wirkungsgrade um die 60%. Auch die elektrolytische Wasserstofferzeugung liegt in dieser Größenordnung. Gesamtwirkungsgrad also etwa 36%.

    Die Erzeugung von Elektroenergie für die H2-Produktion mit den bevorzugten erneuerbaren Enregieformen Wind und Photovoltaic unterliegt noch niedrigeren Wirkungsgraden von physikalisch begrenzten ca. 40% bzw. bisher max. 25%, gemessen am limitierten Angebot der jeweiligen Quellenergien (kinetische Strömungsleistung Luft, Solarkonstante).

    Somit liegt der Gesamtwirkungsgrad einer solchen Lösung niedriger als der der geschmähten Verbrennungsmotoren, der nur mickrige 20% erreicht.

    Auch leicht zu errechnen: Der Bedarf an Brennstoffzellen bei einer Substitution von 20% der Verbrenner in der Mobilität wäre nur zu decken, wenn die Förderung des bisher unverzichtbaren Katalysatormetalls Platin um den Faktor 100 (!) erhöht würde. Die Auswirkungen auf den Preis mag jeder selbst ermessen.