1. Wie effizient ist ein PEM Elektrolyseur?
Der Wirkungsgrad eines PEM Elektrolyseurs ist ungefähr 50 bis 60 %. Das heißt, für eine Kilowattstunde Strom, bekommen Sie Wasserstoff im energetischen Wert von einer halben Kilowattstunde.
2. Wieviel Strom wird für 1 kg Wasserstoff benötigt?
Theoretisch enthält ein Kilogramm Wasserstoff 33 kWh Energie. Bei der Rückverstromung von Wasserstoff entsteht neben dem elektrischen Strom auch Wärme. Grob kann man sagen: für ein kg Wasserstoff bekomme ich etwa 20 kWh.
3. Wieviel Wärme gibt ein PEM Elektrolyseur ab?
Wie alle elektrischen Wandlungsprozesse emittiert ein PEM Elektrolyseur Wärme. Der Verlust kann bis zu 40 % der zugeführten Energie in Form von Wärme bei einem Temperaturniveau von 70 °C sein.
Wenn Sie also einen 10 kW Elektrolyseur betreiben, können Sie bis zu 4 kW Wärme abnehmen.
4. Wieviel Geld / Wert kann ein Wasserstoff-Generator in einer Stunde sparen / speichern?
Es gibt verschiedene Herangehensweisen: (Preise stand 2021)
4.1 Vom Tankstellenpreis ausgehend, kann man die Wasserstoffproduktion als Einsparung annehmen.
In Deutschland ist der Preis für Wasserstoff an der Tankstelle 12,5 € (2021) das Kilogramm. Dies entspricht 3 Litern Öl. Ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist fast doppelt so effizient wie der Verbrennungsmotor und kommt mit einem Kilogramm Wasserstoff ca. 100 km weit.
Berücksichtigen Sie bitte, dass dieser Wasserstoff unter bis zu 750 bar Druck steht, was den Wert steigert. Die Masse eines Gases ist konstant. Ein Kilogramm Wasserstoff bei 350 bar kann das Brennstoffzellenfahrzeug nur halb volltanken, bei 2 Bar Druck ist der Wasserstoff für die Betankung eines 700 Bar Fahrzeuges wertlos.
Mit dem Volks-Elektrolyseur verdienen Sie ungefähr 18 Cent pro Stunde.
Im Jahr sind das ca. 1.500 € Wasserstofftankstellen Wert bei 8760 Volllaststunden.
4.2 Von einer klassischen Wirtschaftlichkeitsberechnung für Wasserstoffapplikationen ausgegangen
Nehmen wir den kalorischen Wert des produzierten Wasserstoffs gegenüber dem Preis für den Strom (als Konsument aus dem öffentlichen Stromnetz).
In Deutschland kostet die kWh Strom im Jahr 2021 ca. 40 Cent.
Mit dem Volks-Elektrolyseur lassen sich 4,4 €/kWh pro Tag speichern.
4.3 Von Erdgas ausgegangen
Wasserstoffgas kann auch mit Erdgas verglichen werden. Insbesondere, weil man eine Brennstoffzelle benötigt, um Wasserstoffgas wieder in Gleichstrom umzuwandeln, ist der energetische Vergleich mit Erdgas oder Diesel (das sog. Dieseläquivalent) sinnvoll. Zum Heizen mit Wasserstoff benötigt man lediglich ein Katalysator (Platin oder Iridium) oder einen Brenner.
Mit dem Volks-Elektrolyseur kann man 3,3 Euro pro Tag im Vergleich zu Erdgas verdienen.
4.4 Von Gasflaschen ausgehend
In Flaschen sieht das wieder ganz anders aus, da Propan oder Butan in Flaschen sehr viel Teurer ist und der Gegenwert dann sehr hoch wäre.
Wasserstoff in Flaschen wird weit über 100 €-500 € das Kilo verkauft zuzüglich der Flaschenmiete und Lieferung.
Bei 250 €/kg wären das 31.000 € Rohgewinn durch die Wasserstoffproduktion pro Jahr
bei 8760 Volllaststunden
5. Wieviel Wasser wird zur Elektrolyse benötigt?
Die Daumenregel für den Wasserverbrauch bei der Elektrolyse ist:
9 kg Wasser für 1 kg Wasserstoff
Eine weitere Daumenregel ist 80 bis 90 % des Volumens vom Wasserstoffgas.
Zum Beispiel, wenn man einen NORMLITER pro Stunde NL/h als Wasserstoffproduktion hat, wird man 800 bis 900 Milliliter pro Stunde Wasser brauchen.
Es heißt deswegen Normliter, weil das Volumen Liter auf eine Normtemperatur von 0 °C ausgedrückt wird. Dieser Normliter nimmt bei 20 °C mehr als einen Liter Volumen ein. In einer Wasserstoffflasche erhöht sich dann der Druck.
6. Kann ich mit einem PEM Elektrolyseur, Wasserstoff mit Leitungswasser erzeugen?
Leitungswasser enthält Mineralien. Diese führen
- zur elektrischen Leitfähigkeit
- zu Kalkablagerungen
Ein PEM Elektrolyseur wird mit demineralisiertem bzw. mit deionisiertem Wasser betrieben. Das ist wie enthärtetes Wasser durch den Entkalker in der Waschmaschine. Um das Wasser zu entkalken, benutzt man ein Ionentauscherharz. Dieses nimmt die Mineralien auf. Das Wasser leitet nun keinen Strom mehr und die Geräte verkalken nicht mehr.
7. Wieviel Ionentauscherharz braucht ein PEM Elektrolyseur für sein deionisiertes Wasser?
Sie finden hier ein Berechnungsprogramm zur Berechnung des Ionentauscherharzes / Enthärtungssalzes bei der Wasserstoffelektrolyse. Wenn Sie kein Messwerkzeug zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit des Leitungswassers haben, rufen Sie bitte die Webseite Ihres lokalen Wasserversogers auf.
8. Wie hoch werden die Wartungs- und Instandhaltungskosten eines Elektrolyseurs?
Es ist nach 40.000 Stunden oder mind. 5 Jahren erforderlich die Katalysatoren des Volks-Elektrolyseurs zu restaurieren. Je älter ein Elektrolyseur wird, umso mehr Wärme wird dissipiert und weniger Wasserstoff produziert.
Das Reinigen der Wasserstoffmembran, der Katalysatoren und der Metallplatten wird voraussichtlich 3.750,- Euro Kosten.
Wenn der Volks-Elektrolyseur mithilfe einer Batterie Tag und Nacht läuft, sollte man jedes Jahr 750 € für Wartung und Instandhaltung zurückstellen.
So hat man nach 40.000 Stunden einen neuwertigen Elektrolyseur.
Ein Ottomotor hat eine durchschnittliche Laufzeit von 3.000 Stunden und benötigt alle 300 h einen Ölwechsel.
Mit dem Volks-Elektrolyseur haben Sie 40.000 Betriebsstunden
9. Wie viel Hilfsenergie benötigt der Volks-Elektrolyseur?
Es sind kleine 5 Watt Pumpen zur Zirkulation des Prozesswassers verbaut. Der nötige Luftkompressor zum Antreiben des im Volks-Elektrolyseur enthaltenen Wasserstoffboosters braucht ganz grob 300 Watt für den Verdichtungszyklus.
10. Wieviel Wasserstoff benötige ich denn?
Der durchschnittliche Stromverbrauch eines Bundesdeutschen liegt bei ca. 1.000 kWh. Aufgrund des Wirkungsgrades der Brennstoffzelle wären für den jährlichen Strombedarf jedoch mehr als 2.000 kWh Wasserstoff erforderlich.
Zudem werden in einem deutschen Haushalt ca. 2.000 kWh verheizt.
Hundert Kilometer Autofahren, bei einem Benzinverbrauch von 5 l/100 km, brauchen 50 kWh Wasserstoffgas.
Ein Autofahrer mit 100 km Arbeitsweg bräuchte also ca. fünf ein Meter lange Gasflaschen am Auto.
11. Warum ist eine Insel Photovoltaik Anlage im Zusammen mit Wasserstoff debatierbar?
Die Wasserstofftransformation ist sehr kostenintensiv und bietet dafür energetische Unabhängigkeit.
Die größte Einsparung ergibt sich durch die geringeren Erschließungskosten (ohne Stromanschluss), keine Zählermieten oder Leistungspreise für Energie und keine schwankenden Energiepreise.
Insel-PV-Anlage: Was ist das? Was bedeutet „Insel“ hier? Momentan habe ich es wie „Ihre (private/eigene) PV-Anlage“ ohne Netzanschluss ausgelegt.
Eine Insel-PV-Anlage hat keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz. In Deutschland gibt es eine ganze Liste an Bürokratie für netzgebundenen PV-Anlagen.
Marktstammdatenregister
Eine extra Anlage in der Steuererklärung
ggf. einen teureren Stromzähler
ggf. eine Drosselfunktion des Netzbetreibers
ein unbestimmt langes Antragsverfahren
viel Abrechnungsaufwand aufgrund stark variierender Strompreise
ständige Gesetzesänderung, bei der der PV-Anlagenbetreiber die Pflicht hat, diese zu studieren
die Pflicht des PV-Anlagenbetreibers eine Stromleitung zum geforderten Netzverknüpfungspunkt zu bezahlen.
12. Wasserstoffdiffusion und Wasserstoffversprödung?
Die Wasserstoffversprödung. Das waren tatsächlich Anfangsprobleme beim Umgang mit Wasserstoff. Wir benutzen jetzt Spezialedelstähle wie 316L mit einem hohen Nickelanteil. Somit ist das Problem gelöst.
Eine H2-Heimtankstelle ist noch ungewöhnlich und wirft viele Fragen auf. Stellen Sie gerne Ihre Frage unten in den Kommentaren.
13. Risiken, wie Wasserstoffversprödung und Explosionsgefahr von Wasserstoff
Es gibt einen sehr guten Artikel vom TÜV Nord zu den Risiken und Gefahren von Wasserstoff.
14. Fragen zu Wasserstoff
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