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Grüner Wasserstoff: Neuseeländische Wissenschaftler nähern sich der Zukunft klimafreundlicher Kraftstoffe

Grüner Wasserstoff wird verwendet, um Neuseelands ersten Wasserstoff-Brennstoffzellenbus zu betanken, den Auckland Transport im März vorgestellt hat. Foto / Auckland Transport

Wissenschaftler kommen dem Ziel näher, grünen Wasserstoff zu einem Star der sauberen Energiezukunft Neuseelands zu machen, da die Regierung weitere Millionen in eine große Forschungsanstrengung investiert.

Grüner Wasserstoff rückt beim „fairen Übergang“ Neuseelands weg von Öl und Gas zunehmend in den Fokus, weil er nachhaltig erzeugt werden kann, mit erneuerbarer Energie oder Biomasse.

Es gilt als klimafreundliche Möglichkeit, Strom zu erzeugen, Motoren anzutreiben, Häuser zu heizen und Düngemittel herzustellen.

Während Wasserstoff weltweit produziert wird, handelt es sich fast ausschließlich um „braunen“ Wasserstoff – oder aus Kohle und Erdgas, der jedes Jahr Hunderte Millionen Tonnen Kohlendioxid ausstößt.

Aber grüner Wasserstoff kann durch Elektrolyse aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt werden, um Wasser in Wasserstoff und Wasser aufzuspalten – und das alles ohne CO2-Fußabdruck.

größtes Manko?

Die Produktion ist noch teuer.

Dies ist ein Hindernis, das das wissenschaftsgeleitete Forschungsprogramm des GNS mit bahnbrechenden neuen Ansätzen überwinden will, um die Energiequelle erschwinglich, effizient und im Überfluss zu machen.

Mit einer Erhöhung von 9 Millionen US-Dollar durch die Advanced Energy Technology Platform (AETP) der Regierung werden Wissenschaftler mit der Entwicklung von drei Möglichkeiten zur Herstellung von grünem Wasserstoff fortfahren.

Dazu gehört die Herstellung aus Wasser mit einem Elektrolyseur – das derzeit gängigste Verfahren –, aber auch die direkte Nutzung von Energie aus Sonnenlicht zur Spaltung von Wasser sowie hochenergetische Plasmen.

GNS-Wissenschaftler arbeiten bereits an der Verbesserung eines Wasserelektrolysesystems, das als Polymeraustauschmembran oder PEM bezeichnet wird.

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Im Gegensatz zu den häufiger verwendeten “alkalischen” Elektrolyseuren eignet sich PEM besser für die Arbeit mit der intermittierenden Natur erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne, die Strom für die Wasserstoffproduktion liefern können.

Obwohl es den Vorteil hat, dass es leicht an die Wasserstoffproduktion im großen Maßstab angepasst werden kann, basieren PEM-Systeme immer noch auf Katalysatoren, die auf seltenen, teuren oder ineffektiven Metallen basieren – was grünen Wasserstoff letztendlich teurer macht als fossile Brennstoffe.

Die GNS-Wissenschaftler (von links) Dr. John F. Kennedy, Dr. Michael Cook und Dr. Jerome Levinor arbeiten daran, grünen Wasserstoff zu einer zukunftsfähigen Energiequelle für Neuseeland zu machen.  Bild / GNS-Wissenschaft
Die GNS-Wissenschaftler (von links) Dr. John F. Kennedy, Dr. Michael Cook und Dr. Jerome Levinor arbeiten daran, grünen Wasserstoff zu einer zukunftsfähigen Energiequelle für Neuseeland zu machen. Bild / GNS-Wissenschaft

Der Projektleiter, Dr. John Kennedy, sagte, Neuseeland habe die Möglichkeit, ein “Weltführer” bei der Herstellung und dem Export von grünem Wasserstoff zu sein – und uns von einem Importeur in einen Energieexporteur zu verwandeln.

Derzeit hat Neuseeland rund 60 Prozent seiner Energie in Form von Öl und Kohle eingebracht – und grüner Wasserstoff bietet eine Chance, das Land autarker zu machen. Konkret könnte Wasserstoff fossile Brennstoffe für die stationäre Energie- und Verkehrsindustrie ersetzen, die 40 Prozent der Treibhausgasemissionen ausmachen.

„Wir werden mit Partnern aus ganz Neuseeland und der ganzen Welt zusammenarbeiten, um unsere industriellen Fähigkeiten zu verbessern und innovative Lösungen zu entwickeln, die zu einer global vernetzten grünen Wasserstoffwirtschaft führen“, sagte Kennedy.

Das Projekt zielt auch darauf ab, die Wasserstoffindustrie durch die Ausbildung von Ingenieuren, Wissenschaftlern und Technikern auszubauen.

„Die AETP-Finanzierung umfasst Zuschüsse, Stipendien und Positionen zur Entwicklung von Fähigkeiten in der grünen Wasserstoffindustrie – um sicherzustellen, dass qualifizierte Menschen zur Verfügung stehen, um die Arbeitsplätze zu besetzen, die im Zuge des Wachstums der Branche entstehen werden“, sagte Dr. Michelle Cook, Materialwissenschaftlerin bei GNS Energy Science . .

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“Wir konzentrieren uns besonders auf Partnerschaften mit Iwi und Wananga, um das Lernen und die Entwicklung von Rangatahi Maori im Energiesektor zu unterstützen.”

Die von lokalen Behörden veröffentlichte H2 Taranaki-Horizontscanning-Roadmap prognostiziert bereits eine zunehmende Wasserstoffproduktion unter Verwendung von Strom zur Wasserspaltung, wobei die einzige Emission Sauerstoff ist.

Der Bericht stellte fest, dass Wasserstoff als Kraftstoff, insbesondere für schwere Fahrzeuge, als Rohstoff für Produkte wie Harnstoff oder Methanol oder zur Speicherung elektrischer Energie für lange Zeiträume von Wochen bis Jahren verwendet werden kann.

Sie sagte, das neue Netzwerk könnte die Speicherung von Wasserstoff oder synthetischem Erdgas in erschöpften Gasfeldern und die Stromerzeugung mit grünem Wasserstoff in gasbefeuerten Maximalkraftwerken in Taranaki umfassen.

Anfang dieses Jahres sind neuseeländische und deutsche Wissenschaftler einer neuen Forschungsallianz beigetreten, die sich auf die Entwicklung grüner Wasserstofftechnologie konzentriert.

Und letzten Monat stellte der in Christchurch ansässige Entwickler von kryogenen Kühlmitteln AFCryo ein neues Produktionssystem vor, das eine kostengünstigere und zuverlässigere Möglichkeit zur Erzeugung von grünem Wasserstoff bietet.