Wasserstoff. Ein Element mit Zukunft.

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1 Wasserstoff Ein Element mit Zukunft

2 Das häufigste Element im Universum Unsere Gesellschaft sieht sich heute einer doppelten Herausforderung gegenüber: Deckung des immer weiter steigenden Energiebedarfs und Schutz der Umwelt. 2 H2+O2 --> 2 H2O Allgemeine Informationen zur Anwendung von Wasserstoff (H2) Air Liquide engagiert sich in der ge- Wesentliche Eigenschaften brennbar, sehr viel leichter als Luft Woher kommt der Name samten Nachweis Detektor für brennbare Gase, Prüfröhrchen Wasserstoff? Wasserstoffenergiekette: Produktion, Distribution, Hochdruck- Kennzeichnung der Flaschen rote Schulter, Aufkleber mit Produktbezeichnung speicherung, Brennstoffzellen und Ventilanschluss nach DIN 477 Nr. 1: W 21,80 x 1/14" LH / 300 bar: Teil 5: M 30 x 1,5 mm LH Nr. 57 Das chemische Element wurde von Wasserstofftankstellen. Werkstoffe DIN EN ISO Flaschen und Ventile: alle üblichen Werkstoffe dem Franzosen Antoine Lavoisier normalisierte/vergütete Stähle nur unter Beachtung der geforderten so benannt, weil Wasserstoff bei Als Weltmarktführer bei Gasen, maximalen Festigkeitswerte; Gefahr von Wasserstoffversprödung seiner Verbrennung zu Wasser Technologien und Serviceleistungen Dichtungen: PCTFE PVDF, PA, PE, llr, NBR, CR, FKM, EPDM wird. Das lateinische Wort Hydro- Klasse 2 UN Nr genium heißt Wassererzeuger. für Industrie und Gesundheit ist es ADR-Klasse und UN-Nr. Absicht von Air Liquide, möglichst Sicherheitstechnische Kenngrößen Deshalb hat man Wasserstoff das vielen Menschen den Zugang zu Zündbereich 4,0-77 Vol.% Symbol H gegeben. sauberer und erneuerbarer Energie Zündtemperatur 560 C zu erleichtern. Deckung des Energiebedarfs und Abhängigkeit von erdöl basier ten Schutz der Umwelt in diesem Zu- Treibstoffen zu durchbrechen. sammenhang ist der Zugang zu Im Rahmen seiner Initiative Blue Physikalische Eigenschaften von Wie wird Wasserstoff als Hydrogen hat Air Liquide sich ver- Wasserstoff Antriebsenergie gespeichert? zellenfahrzeug? nachhaltiger Mobilität ein wesentli- In Brennstoffzellen eingesetzt, ver- pflichtet, bis 2020 mindestens 50 % cher Aspekt, wenn es da rum geht, bindet sich Wasserstoff mit dem in seines für Energieanwendungen Wasserstoff ist das häufigste che- Unterschiedliche Speichermethoden Elektroantriebe, bei denen die Treibhausgasemissionen zu senken, der Luft enthaltenen Sauerstoff, um bestimmten ohne mische Element im Universum. Er werden entsprechend spezifischer elektrische Energie aus Wasser- die Luftverschmutzung in unseren Elektrizität zu erzeugen, wobei als Freisetzung von Kohlendioxid (CO2) ist, wie der Name nahelegt, Be- Anforderungen der Fahrzeuge (etwa stoff durch eine Brennstoffzelle er- Städten zu verringern und unsere Emission lediglich Wasser anfällt. zu erzeugen, und zwar durch ein standteil des Wassers und kommt Pkw-, Bus- oder Schiffsantrieb) ein- zeugt und in Elektromotoren direkt Zusammenspiel von: in gebundener Form in sämtlichen gesetzt: gasförmig in Druckbehältern, in Bewegung umgesetzt wird. Oft lebenden Organismen vor. flüssig in vakuumisolierten Behältern, wird ergänzend elektrische Energie in Metallhydriden oder in Kohlen stoff- in einer Traktionsbatterie zwischen- Nanoröhren. gespeichert. Dieser zusätzliche Wasserstoff (H2): die Eigenschaften auf einen Blick Wasserstoff ist ein farbloses, brennbares, geruchloses Gas. Es ist sehr viel leichter als Luft. H2 ist weder giftig oder krebserregend noch umweltschädlich. 2 Wie funktioniert ein Brennstoff- Wasserstoffs Wasserstoff kann aus verschiedensten Energiequellen gewonnen Biogas-Reformierung werden, insbesondere aus Erdgas, Nutzung erneuerbarer Energien aber auch aus erneuerbaren Ener- durch Wasser-Elektrolyse Brennstoffzellenfahrzeuge Wasserstoff ist das Element mit der geringsten Dichte. Ein Wasserstoff- haben Speicher ermöglicht zum einen die giequellen. Was die Bereitstellung Technologien zur Rückgewinnung molekül trägt die Bezeichnung H2, Drucktanks aus karbonverstärktem Energierückführung (Rekuperation), sauberer Energie und Versorgungs- und Einlagerung von CO2 während ein Molekül besteht also jeweils aus Kunststoff entsprechen allen Sicher- zum anderen entlastet er die Brenn- zuverlässigkeit betrifft, hat Wasser- des auf Erdgas basierenden zwei Wasserstoffatomen. Es ist heitsanforderungen der Fahrzeugher- stoffzelle von der häufigen Bean- stoff demnach großes Potenzial. H2-Erzeugungsprozesses etwa 14,4-mal leichter als Luft. steller und sind vom TÜV zugelassen. spruchung durch Lastwechsel. 3

3 Vielseitige Einsatzmöglichkeiten Produktion und Distribution Derzeit wird Wasserstoff hauptsächlich durch Dampfreformierung oder Chlor-Alkali-Elektrolyse erzeugt. Seine Distribution erfolgt angepasst an die individuellen Kundenanforderungen. Wasserstoff bietet vielfältige Verwendungsmöglichkeiten ob als chemischer Grundstoff oder als saubere Energie für die Mobilität von morgen. Auf der Erde kommt Wasserstoff Air Liquide hat das Potenzial von Grund sind verschärfte Normen für (fast) ausschließlich in gebundener Wasserstoff erkannt und entwickelt die Entschwefelung von Kraftstoffen Strom extrem kostengünstig be- Form vor. Ungebunden nimmt er innovative Lösungen für Produktion, sowie höhere Verkaufserlöse für reitgestellt Speicherung, Distribution und An- Benzin und Diesel im Vergleich zu Energieüberschüsse, zum Beispiel wendungstechnologien. Bitumen. Das derzeit wirtschaft- aus Windparks oder Wasserkraft- lichste Verfahren zur gezielten werken, anfallen. in der Atmosphäre mit 0,5 ppm 1 (entspricht 0,00005 %) einen prak- 3 tisch zu vernachlässigenden Anteil ein. Wasserstoff kann unter Einsatz Wasserstoffherstellung von Energie aus wasserstoffhaltigen Dampfreformierung von Erdgas: Verbindungen, wie zum Beispiel Wasserdampf und Erdgas werden Wasser und Kohlenwasserstoffen, 2 8 bar: Neben einem breiten Spektrum chemischer und industrieller Anwendungen zunehmend an Be- Metallurgie: Schutzgas bei der deutung. Wasserstoff als Energie- Wärmebehandlung träger ist eine vielversprechende Glasindustrie: Bei der Herstellung Alternative, insbesondere in Verbin- (Floatglas, Quarzglas) und Bearbei- dung mit erneuerbaren Energien, tung (Feuerpolieren) und bietet sich für vielseitige An- Lebensmitteltechnik: Zum Hydrie- wendungsbereiche an. ren von Fettsäuren, Härten von Margarine und bei der Produktion Distribution flüssig transportiert und gelagert Handelswasserstoff werden. Die Lieferform wird auf die stammt vorzugs- spezifischen Anforderungen und weise 9 1 Regenerative Energieerzeugung von Zuckeraustauschstoffen 2 Dampfreformer Lichttechnik: Bei der Herstellung 3 Elektrolyseur Der bedeutendste Wasserstoff leitern anwender ist die chemische und Schweißen und Schneiden: Als 5 Abfüllanlage petrochemische Formier- sowie als Schutz- und 6 Kundenversorgung aus die örtlichen Gegebenheiten ab- der Dampf gestimmt. Großkunden mit hohen reformierung Abnahmemengen werden über oder aus der Pipeline oder On-site-Anlagen ver- Chlor- Alkali- sorgt. Weltweit betreibt Air Liquide Elektro lyse, bei 12 Pipelinenetze mit einer Gesamt- der Wasserstoff als länge von mehr als km. In Nebenprodukt anfällt Air Liquide ist mit einer Produk Wasserstofferzeuger und -verbrau- tionskapazität von über 1 Mio. m³/h, cher an Rhein und Ruhr. Mittlere die dem Bedarf entsprechend und kleinere Mengen werden per weiter ausgebaut wird, weltweit Trailer gasförmig oder flüssig Weltweit werden jährlich über führend bei der Erzeugung von sowie in Zylindern angeliefert. 650 Mrd. m³ Wasserstoff produ- Wasserstoff. Alternative Verfahren ziert. Größter Erzeuger ist die che- zur Wasserstoff erzeugung decken mische Industrie, die Wasserstoff zurzeit nur einen geringen Teil der Produktion Brenngas 7 Industrieanlage (an Pipeline) Vielzahl von Synthesen und Hydrier- Elektronik: Schutzgas bei der Her- 8 Tube-Trailer als Neben- oder Koppelprodukt erforderlichen Mengen. Aktuell wer- Reaktionen benötigt. stellung von Bauelementen und 9 Lager herstellt und direkt vor Ort wieder den etwa 96 % des Wasserstoffs einsetzt. Treibende Kraft für den aus Erdgas oder Kohle hergestellt. inzwischen stark gestiegenen Ver- So ist die Elektrolyse von Wasser brauch ist die Mineralölindustrie. aufgrund des hohen Energiebe- Energietechnik: Kühlgas für Generatoren in Kraftwerken 10 Brennstoffzellenbetriebene Gabelstapler 11 H2-Tankstelle Deutschland verbindet ein etwa 240 km langes Rohrleitungsnetz Wasserstoff als Rohstoff für eine Halbleitern 4 die oxid umgesetzt. Der sogenannte 11 4 Biogasanlage die oder Wasserstoff kann gasförmig oder 4 von Leuchtmitteln und Lichtwellen- Industrie, kann tors zu Wasserstoff und Kohlendi- 5 Prozesse gewinnen energetische Klassische Anwendungsbereiche werden erhitzt und mithilfe eines Katalysa- 6 gewonnen werden. Wasserstoff ist vielseitig verwend- ist darfs nur dort wirtschaftlich, wo 5

4 Wasserstoff macht mobil Für die Zukunft bedarf es neuer Konzepte für eine sichere, klima- und umweltschonende Energieversorgung. Vor allem für den Erhalt unserer Mobilität gewinnt Wasserstoff als speicherbarer Energieträger damit zunehmend an Bedeutung. Nicht nur in der stationären Energieversorgung, sondern vor allem auch in der Mobilität von morgen wird Wasserstoff eine Schlüsselrolle spielen. Umso wichtiger ist es, die dafür nötige Infrastruktur weiter zu forcieren. Auf dem Weg zu nachhaltiger Mobilität Neben den klassischen Anwendungsgebieten gilt Wasserstoff auch als Energieträger der Zukunft. Er ist vielfältig produzierbar, gut speicherbar und bei der Umwandlung zu Strom in einer Brennstoffzelle nahezu emissionsfrei. Eine der frühen energetischen Anwendungen war und ist der Einsatz von Wasserstoff in der Raumfahrt. Als Technologieführer ist Air Liquide seit jeher maßgeblich am europäischen Ariane-Programm beteiligt. Um den Wasserstoffbedarf für den Raketenantrieb bereitzustellen, wurden in Europa und Übersee leistungsstarke Verflüssigungsanlagen errichtet. Dieser Flüssig-Wasserstoff steht auch für andere Märkte und Anwendungen zur Verfügung. Weitere Potenziale für die energetische Nutzung ergeben sich aus der Kombination mit den innovativen und umweltfreundlichen Brennstoffzellen. wird die Leistungsfähigkeit solcher Systeme weit höhere Kennzahlen erreichen. Air Liquide betreibt im Chemiepark Marl die größte Wasserstoffabfüllung Europas. Hier werden jährlich etwa Lkw befüllt. Das Gas wird in Trailerfahrzeuge mit einem Inhalt von bis m³ (bei 200 bar) sowie in Stahlflaschen und Flaschenbündel (200 und 300 bar) abgefüllt. Marl ist außerdem Ausgangspunkt der rund 240 km langen Wasserstoffpipeline, die Air Liquide in Nordrhein-Westfalen betreibt. Bei 25 bar liefert dieser Verbund m³ Wasserstoff pro Stunde. Neben der Versorgung industrieller Großverbraucher dient dieses Rohrleitungsnetz als Basis für den Aufbau einer Wasser stoff infrastruktur. Wasserstoff ein Antriebskonzept mit Zukunft Direkt an Bord von Fahrzeugen liefert Wasserstoff mithilfe leistungsfähiger Brennstoffzellen den Antriebsstrom für weiter entwickelte Elektromotoren, die schon heute Reichweiten von bis zu 700 km erzielen, sodass sie im Alltag mit konventionellen Fahrzeugen absolut vergleichbar sind. Ohne den Aufbau einer entsprechenden Wasserstoffinfrastruktur, an der sich Air Liquide aktiv beteiligt, ist eine breite Einführung dieser Fahrzeuge jedoch nicht möglich. Weltweit hat Air Liquide schon mehr als 50 Tankstellenprojekte realisiert. Wasserstoff tanken leicht gemacht In Deutschland hat Air Liquide bereits Wasserstofftankstellen in Berlin, Düsseldorf, Bottrop, Herten und Karlsruhe errichtet. Aufgetankt werden hier sowohl kleinere Busse als auch Pkw. In Düsseldorf hat Air Liquide die erste öffentliche Wasserstofftankstelle (Ausstattung mit 350 und 700 bar) für Pkw in Nordrhein-Westfalen errichtet ein Leuchtturmprojekt der Clean Energy Partnership (CEP), mit dem die Alltags tauglichkeit von Wasserstoff erprobt werden soll. Air Liquide bringt in diese Partnerschaft seit 2011 seine mehr als 40-jährige Erfahrung bei der Herstellung und Distribution von Wasserstoff ein und engagiert sich beim Aufbau einer tragfähigen Wasserstoffinfrastruktur. Mit der wachsenden Nutzung regenerativer Energien bieten sich beste Möglichkeiten, Wasserstoff verstärkt aus diesen Quellen zu gewinnen und damit nach und freundliche Mobilität weiter vorantreiben. Die Marke Blue Hydrogen steht sinnbildlich für die strategische Ausrichtung des Konzerns. Bis 2015 wird der Konzern allein in Deutschland in zehn weitere Wasserstofftankstellen investieren. Seit 2011 ist Air Liquide Mitglied der Clean Energy Partnership (CEP) eines Zusammenschlusses von 18 führenden Unternehmen. Die CEP hat es sich zur Aufgabe gemacht, Was ser stoff als Kraftstoff der Zukunft zu etablieren. H 2 WASSERSTOFF INFOCENTER nach eine klimaneutrale Mobilität Ein in Düsseldorf Schon heute bietet Strom aus Wasserstoff und Brennstoffzellen ein zu erreichen. bietet Besuchern die Möglichkeit, sich in einer Ausstellung rund um ausgereiftes technisches Konzept Air Liquide wird die Entwicklung das Thema Wasserstoff zu informieren. Nach Vereinbarung werden für netzunabhängige Energieanwendungen, Reservestromsysteme von Wasserstoff für umwelt- und Umsetzung der Nutzung Führungen für Gruppen angeboten. und mobile Generatoren in Zukunft Brennstoffzellenbetriebene Gabelstapler Kontakt: wasserstoff@airliquide.de und Pkw tanken Wasserstoff 6 made by Air Liquide 7

5 Kontakt AIR LIQUIDE Deutschland GmbH Hans-Günther-Sohl-Straße Düsseldorf Fon: Fax: wasserstoff@airliquide.de Als Weltmarktführer bei Gasen, Technologien und Serviceleistungen für Industrie und Gesundheit ist Air Liquide mit mehr als Mitarbeitern in 80 Ländern präsent und versorgt mehr als zwei Millionen Kunden und Patienten. Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff stehen seit der Gründung im Jahr 1902 im Zentrum der Aktivitäten des Konzerns. Air Liquide verfolgt das Ziel, durch langfristige Leistung und Verantwortung Branchenführer zu sein.