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Wasserstoff – Energieträger mit Zukunft

Wasserstoff ist ein wichtiger Bestandteil einer effizienten und umweltschonenden Energieversorgung von morgen.

Fakten zum Thema Wasserstoff finden Sie auch in unserer Publikation „Wasserstoff macht mobil“ (2,19 MByte) . Jetzt auch auf Englisch (2,20 MByte)

Warum Wasserstoff?

Wasserstoff-Tankstelle Düsseldorf

Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Die Weltgemeinschaft hat sich das Ziel gesetzt, den Ausstoß von Treibhausgasen drastisch zu reduzieren, um den Temperaturanstieg der Erde auf 2 Grad Celsius gegenüber den vorindustriellen Werten zu begrenzen.

Wasserstoff als Energiespeicher und Kraftstoff kann zum Erreichen der Klimaschutzziele einen wichtigen Beitrag leisten. In Form von Wasserstoff kann Energie zwischengespeichert werden und damit eine stabile Energieversorgung gewährleisten. Auch und gerade als Speichermedium für regenerativ erzeugten Strom ist Wasserstoff daher von entscheidender Bedeutung für das Gelingen der Energiewende. Im Bedarfsfall wird der Wasserstoff wieder in elektrische Energie umgewandelt. Am effizientesten erfolgt dies in der Brennstoffzelle z.B. an Bord eines Elektroautos oder Busses. Beim Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff entstehen keine schädlichen Emissionen. Wasserstoff ermöglicht eine CO2-arme Energieversorgung, eine saubere Mobilität und Unabhängigkeit von den endlichen fossilen Energiequellen.

Wo kommt der Wasserstoff her?

Steamreformer

Wasserstoff (H2) ist das leichteste chemische Element und das häufigste im Universum. Auf der Erde liegt das Gas meist in chemisch gebundener Form vor und muss daher vor einer Nutzung erst in reiner Form erzeugt werden.

Die chemische Industrie ist derzeit der wichtigste Produzent. Das Gas wird hier mithilfe folgender Verfahren produziert:

  • Erdgas- und Benzinreformierung

  • Ethenproduktion

  • Chlor-Alkali-Elektrolyse

  • Wasser-Elektrolyse

  • Synthesegasproduktion aus Kohle

Neu sind Verfahren, die Biomasse und Faulgase aus Kläranlagen nutzen.

Air Liquide-Initiative „Blue Hydrogen“

Logo Blue Hydrogen

Wasserstoff ist ein sauberer Energieträger. Strom aus Wasserstoff wird direkt am Einsatzort – z.B. in einem Fahrzeug – in der Brennstoffzelle erzeugt. Der Wasserstoff reagiert kontrolliert mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Dieser Vorgang erfolgt geräuschlos ohne Treibhausgas- oder Partikelemissionen – es wird lediglich etwas Wasser freigesetzt.

Im Rahmen seiner Initiative „Blue Hydrogen“ hat Air Liquide sich verpflichtet, bis 2020 50% seines für Energieanwendungen bestimmten Wasserstoffs aus regenerativen Quellen zu gewinnen. Als Quellen hierfür werden die Wasser-Elektrolyse und das Biogas-Reforming dienen.

Mit 200 Erzeugungsstätten, 2.000 km Wasserstoffpipelines und Wasserstofftankstellen deckt Air Liquide die gesamte Wasserstoffenergiekette ab.

Wie wird Wasserstoff gespeichert?

Wasserstoff in Gasflaschen

Für die Speicherung und den Transport von Wasserstoff gibt es zwei gängige Verfahren: die Lagerung als komprimiertes Gas in Druckbehältern oder als tiefkalten, flüssigen Wasserstoff in vakuumisolierten Behältern. Die Lagerung in flüssigem Zustand bietet den Vorteil der hohen Energiedichte und des niedrigen Volumens – allerdings ist die Verflüssigung energieaufwendiger, da der Wasserstoff auf -253 °C heruntergekühlt werden muss, um einen flüssigen Zustand zu erreichen. Ein weiteres Verfahren, das derzeit erforscht wird, ist die Einlagerung von Wasserstoff in Metallen auf molekularer Ebene. Diese Speicherform eignet sich allerdings nur für kleinere Mengen Wasserstoff, da die Metallhydridtanks bei steigendem Volumen sehr schwer werden.

Da das Wasserstoffmolekül sehr klein ist, ist vielfach die Meinung verbreitet, dass Wasserstoff durch Materialen entweicht und schwer zu lagern ist. Tatsächlich hat das Gas eine Neigung zur Diffusion – für metallische Gasflaschen ist der Vorgang allerdings viel zu langsam und in der Praxis vernachlässigbar. In Form von Wasserstoff ist die Speicherung von Energie auch über einen sehr langen Zeitraum ohne nennenswerte Verluste möglich.

Wie kommt der Wasserstoff zum Verbraucher?

Wasserstoff-Trailer

Air Liquide verfügt über eine rund 50-jährige Erfahrung in der Produktion, Distribution und Anwendung von Wasserstoff. Derzeit betreibt Air Liquide 3 CO-Synthesegasanlagen in Deutschland.

Im Chemiepark Marl betreibt Air Liquide die größte Wasserstoffabfüllung Europas. Hier wird das Gas in Trailerfahrzeuge mit einem Inhalt von 3.500 bis 7.500 m³ (bei 200 bar) sowie in Stahlflaschen und Flaschenbündel (200 und 300 bar) abgefüllt. Mit einer speziell entwickelten Anlage lassen sich auch moderne Composite-Flaschen bei 700 bar füllen.

Marl ist außerdem Ausgangspunkt der rund 240 km langen Wasserstoffpipeline, die Air Liquide in Nordrhein-Westfalen betreibt. Bei 25 bar liefert dieser Verbund 40.000 m³ Wasserstoff pro Stunde. Neben der Versorgung industrieller Großverbraucher dient dieses Rohrleitungsnetz auch als Basis für den Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur.

So kommt der Wasserstoff zum Verbraucher

Überall-Strom mit Brennstoffzellen

Die Air Liquide-Tochter Axane baut Brennstoffzellensysteme für stationäre und mobile Anwendungen. Diese sind leise, wartungsarm und einfach zu bedienen. Die stationären Einheiten sind eine Alternative zu Notstromaggregaten und kommen für dauerhaft installierte Einrichtungen zur Telekommunikation, Verkehrsregelung, Überwachung und Emissionsmessung zum Einsatz.


Wie funktioniert eigentlich eine Brennstoffzelle?

Wasserstoff als Kraftstoff

Wasserstoff tanken à la Air Liquide

Wasserstoff als Kraftstoff ermöglicht Mobilität ohne schädliche Emissionen. Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb werden mit gasförmigem Wasserstoff betankt. In der Brennstoffzelle an Bord reagiert der Wasserstoff in einem elektrochemischen Prozess mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Dabei entsteht elektrische Energie, die den Elektromotor antreibt. Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist somit eine Elektroauto mit Reichweitenvorteil: Bereits heute legen die Fahrzeuge Strecken von mehreren hundert Kilometern mit einer Tankfüllung zurück. Lange Ladezeiten wie bei batterieelektrischen Fahrzeugen entfallen. Die Betankung dauert nur wenige Minuten, dann kann die Fahrt weitergehen. Das Ganze erfolgt ohne schädliche Emissionen – aus dem Auspuff tröpfelt lediglich etwas Wasser.


Wie funktioniert eigentlich ein Wasserstoff-Auto?

Schritt für Schritt: Aufbau eines Tankstellennetzes

Schritt für Schritt: Aufbau eines Tankstellennetzes

In der Mobilität von morgen wird Wasserstoff eine Schlüsselrolle spielen. Umso wichtiger ist es, den Aufbau der dafür nötigen Infrastruktur weiter zu forcieren. Hierfür werden lokale Angebote für regional operierende Fahrzeuge mit der Zeit zu einem überregionalen Netzwerk zusammenwachsen.

Air Liquide ist weltweit und gerade in Deutschland einer der Hauptakteure bei der Entwicklung und Umsetzung von Lösungen zur Nutzung von Wasserstoff für umweltfreundliche Mobilität. Der Konzern hat nicht nur einen historischen Beitrag zur Erforschung und Weiterentwicklung von Wasserstoff-Technologien geleistet, sondern ist auch Vorreiter, wenn es darum geht, dieses Know-how zur Serienreife zu bringen. Hinsichtlich der Beschleunigung von Investitionen durch öffentlich-private Partnerschaften setzt Air Liquide auf entsprechende Initiativen – bis 2016 wird der Konzern allein in Deutschland in zehn weitere Wasserstofftankstellen investieren.

Air Liquide: Partner der Clean Energy Partnership

Seit Mai 2011 ist Air Liquide Mitglied der Clean Energy Partnership (CEP) – eines Zusammenschlusses von 19 führenden Unternehmen. Die CEP wurde im Dezember 2002 als gemeinsame Initiative von Politik und Industrie gegründet. Ziel ist es, die Alltagstauglichkeit von Wasserstoff als Kraftstoff umfassend zu erproben.

Die Inbetriebnahme der ersten öffentlichen Wasserstofftankstelle für Pkw in der Landeshauptstadt Düsseldorf durch Air Liquide bildete 2012 den Startschuss für die weiteren Aktivitäten der CEP in Nordrhein-Westfalen. Von den insgesamt 50 Wasserstofftankstellen, deren Errichtung im Rahmen der CEP bis Ende 2016 bundesweit geplant ist, wird Air Liquide elf Stationen beisteuern.

Clean Energy Partnership (CEP)

Logo Clean Energy Partnership

Die CEP wurde 2002 unter der Federführung des Bundesverkehrsministeriums gegründet und ist mittlerweile das europaweit größte Demonstrationsprojekt für Wasserstoffmobilität. Seit 2008 ist die CEP ein Leuchtturmprojekt des Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie (NIP), das von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) umgesetzt wird.

Technologie-, Mineralöl- und Energiekonzerne sowie die Mehrzahl der größten Automobilhersteller beteiligen sich an dem wegweisenden Zukunftsprojekt. Neben dem Betrieb leistungsstarker Brennstoffzellenfahrzeuge stehen auch die nachhaltige Erzeugung von Wasserstoff und der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur im Fokus der CEP.

H2 Mobility Deutschland

Logo H2 Mobility

Um den Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff auch über das Demonstrationsprojekt CEP hinaus voranzutreiben, hat Air Liquide 2013 gemeinsam mit Daimler, Linde, OMV, Shell und Total einen konkreten Aktionsplan zum Aufbau eines flächendeckenden Wasserstoff-Tankstellennetzes in Deutschland beschlossen. Die offizielle Gründung des entsprechenden Joint Ventures H2 Mobility Deutschland GmbH & Co. KG durch die sechs Partner erfolgte Anfang 2015; Sitz des Unternehmens ist Berlin.

H2 Mobility Deutschland wird das H2-Tankstellennetz in Deutschland bis Ende 2023 auf rund 400 Stationen ausbauen; erste neue Stationen sollen noch 2015 in Betrieb gehen. Damit wird nicht nur für die Ballungsräume und Hauptverkehrsrouten, sondern auch für den ländlichen Raum eine alltagstaugliche H2-Versorgung geschaffen, um die angekündigte Serienmarkteinführung von Brennstoffzellenfahrzeugen auf dem deutschen Markt zu flankieren. Eine bedarfsgerechte Anzahl von Tankstellen ist dabei – neben attraktiven Anschaffungs- und Unterhaltskosten der Fahrzeuge – eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Markterfolg. H2 Mobility Deutschland wird daher eng mit der Automobilindustrie zusammenarbeiten.

Wasserstoff macht mobil: Air Liquide-Tankstellen

Wasserstoff-Tankstelle Düsseldorf

Die Zukunft der Mobilität hat längst begonnen: Air Liquide hat weltweit bereits mehr als 60 H2-Tankstellenprojekte realisiert.

In Deutschland hat Air Liquide bereits Tankstellen in Berlin, Düsseldorf, Bottrop, Herten und Karlsruhe installiert. Aufgetankt werden sowohl kleinere Busse als auch Pkw. Grundstein für den weiteren Ausbau eines Wasserstoff-Tankstellennetzes in Nordrhein-Westfalen ist die erste öffentliche Wasserstofftankstelle für Pkw in der Landeshauptstadt Düsseldorf. Bis zum Jahr 2016 werden bundesweit zehn weitere Stationen folgen.

Wasserstofftankstelle Höherweg in Düsseldorf

Wasserstoff-Tankstelle Infocenter

Die im Herbst 2012 eröffnete Wasserstofftankstelle ist die erste öffentliche H2-Tankstelle für Pkw in Nordrhein-Westfalen und Teil der Clean Energy Partnership. Die Tankstelle steht für die Brennstoffzellen-Fahrzeugflotte rund um die Uhr zur Verfügung und verfügt über 2 Zapfpunkte mit 350 und 700 bar Befülldruck.

Sie finden sie unter folgender Anschrift:
Höherweg 202a
40233 Düsseldorf
neben der TOTAL-Tankstelle

Anfahrtskizze Tankstelle Höherweg in Düsseldorf

Der Wasserstoff wird in einem 200 kg fassenden Mitteldruckspeicher bei einem Druck von 200 bar gasförmig bevorratet und per Lkw angeliefert. Bis zu 50 Fahrzeuge können hier täglich betankt werden – bei Betankungszeiten zwischen 3 und 5 Minuten.

Ein Wasserstoff-Infocenter vor Ort bietet Besuchern die Möglichkeit, sich in einer Ausstellung rund um das Thema Wasserstoff zu informieren. Nach Vereinbarung werden auch Führungen für Gruppen angeboten.

Wasserstoff tanken à la Air Liquide: machen Sie sich hier ein Bild davon, wie einfach das geht:



Air Liquide-Wasserstofftankstelle in Bremen

Air Liquide-Wasserstofftankstelle in Bremen

2015 wird Air Liquide eine öffentliche Tankstelle im Rahmen des „SWARM“-Projekts in Bremen errichten. Die Tankstelle ist ausgelegt für bis zu 40 Betankungen von Brennnstoffzellen-Pkw pro Tag. Bremen ist ein zentral wichtiger Standort, um die Lücken in einem durchgängigen „Wasserstoff-Highway“ von Schottland über Brüssel, Nordrhein-Westfalen und Bremen weiter bis nach Berlin und Hamburg bzw. Skandinavien zu schließen.

EU-Projekt „SWARM“

Logo des SWARM Projekts

Die Bremer Air Liquide-Tankstelle ist Teil des EU-Projekts „SWARM“ (kurz für „Demonstration of Small 4-Wheel fuel cell passenger vehicle Applications in Regional and Municipal transport“). Im Rahmen des Vorhabens wird Air Liquide auch in Birmingham und Brüssel Wasserstofftankstellen errichten. Für einen Zeitraum von drei Jahren werden 90 wasserstoffbetriebene Pkw Privatleuten zur Verfügung gestellt. Die Auswertung des Nutzungsverhaltens dient Experten als Grundlage für Empfehlungen zur bestmöglichen Markteinführung von wasserstoffbetriebenen Pkw. Das Projekt soll dazu beitragen eine „Wasserstoff-Autobahn“ zu schaffen, die von Nordeuropa (Schottland und Skandinavien) über England bis nach Belgien und Deutschland reicht.

Wasserstofflösungen für Flurförderfahrzeuge

Wasserstofflösungen für Flurförderfahrzeuge

Auch im Bereich Logistik/Material Handling ist Wasserstoff eine umweltfreundliche, zuverlässige und profitable Energiequelle: Flurförderfahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb stoßen keine Treibhausgase aus, ermöglichen Produktivitätssteigerungen und sind in hohem Maße flexibel.

Die Vorteile dieser vollkommen sauberen Technologie werden mit Air Liquide-Tankstellen im Markt und im täglichen Einsatz bereits hinreichend demonstriert.

Weitere Informationen

Haben Sie Fragen zum Thema: „Air Liquide und Wasserstoff“? Dann nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf.

Suchen Sie weitere Informationen zum Thema Wasserstoff in der Air Liquide-Gruppe? Dann besuchen Sie auch die englischsprachigen Seiten Planet Hydrogen und Air Liquide Advanced Business.

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