Weitere Informationen über Brennstoffzellen

Wasserstoff ist keine primäre Energiequelle sondern ein Energieträger und wird oft als Treibstoff der Zukunft bezeichnet.
Die am weitesten verbreitete Wasserstoffquelle ist Wasser. Dessen Moleküle setzen sich aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom zusammen. Die meisten organischen Materialien, Öl und Erdgas enthalten jedoch Wasserstoff. Methan, das beim Abbau organischer Materialien entsteht, ist eine Wasserstoffquelle, die immer mehr Beachtung findet.
Wasserstoff kann auf verschiedene Weisen erzeugt werden. Eine Methode ist die Elektrolyse von Wasser, mit der dieses in seine beiden Bestandteile (Sauerstoff und Wasserstoff) aufgespalten wird. Dieser Prozess ist mit einem relativ grossen Energieaufwand verbunden und weist keine sehr gute Umweltbilanz auf.
Unter diesem Aspekt ist die Erzeugung von Wasserstoff aus Methanol günstiger.
Der Vorteil des Wasserstoffs besteht in seinem hohen Heizwert pro Gewicht (120 MJ/kg), der fast dreimal so hoch ist wie der des Erdöls und fast anderthalbmal so hoch wie der von Erdgas. Seine Nachteile sind sein niedriger Heizwert pro Volumen (erschwert Transport und Lagerung) und die Tatsache, dass es sich um ein äusserst leicht entzündliches Gas handelt.

Die bekannteste Anwendung ist der Wasserstoffmotor, dessen Herz eine Brennstoffzelle ist. Im Grunde ist eine Brennzelle ein elektrochemischer Generator, mit dem die chemische Energie eines Brennstoffs (Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Alkohole...) direkt ohne den Umweg über Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Bei der chemischen Reaktion mit Sauerstoff erzeugt Wasserstoff Wasser. Man kann sagen, die Brennstoffzelle funktioniert wie ein Elektrizitätskraftwerk mit Wasserstoff als Brennstoff. Der Sauerstoff wird dabei direkt aus der Umgebungsluft genommen.
Wenn Wasserstoff aus Methanol hergestellt wird, wird letzteres im Tank des Elektrofahrzeugs gelagert und anschliessend in Wasserstoff umgewandelt, um die Brennstoffzelle zu versorgen.
Der Wasserstoffmotor ist umweltfreundlich, da bei seiner Verbrennung keine laufenden Abfälle erzeugt werden, sondern nur Waser.

Die Cogeneration wird auch als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet. Eine Cogenerationsanlage erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme in Form von Dampf. Sie besteht aus zwei Hauptbestandteilen: eine mit einem Wechselstromgenerator verbundene Gasturbine und ein Abhitzekessel. In der Gasturbine wird eine Mischung aus Pressluft und Erdgas in einer Brennkammer verbrannt. Die heissen Gase (1200 bis 1300° C) treiben die Gasturbine an, die mit einem Wechselstromgenerator verbunden Strom erzeugt. Die Abgase der Turbine haben immer noch eine Temperatur von ca. 500° C. Sie werden in den Abhitzekessel geleitet, wo sie ihre Wärme abgeben, indem sie Wasser in Dampf umwandeln.

Anstatt Strom aus dem Netz und Wärme aus dem Heizkessel zu entnehmen, erzeugt die Cogeneration diese beiden Energieformen dort, wo sie gebraucht werden. Da im Winter mehr Wärme verbraucht wird, steigt die Stromerzeugung ebenfalls dem Bedarf entsprechend.

Cogenerationsanlagen können mit Erdgas, Heizöl und allen sonstigen lokalen Energieformen (Erdwärme, Biomasse) betrieben oder mit der Abfallverwertung (Verbrennung von Hausmüll) verbunden werden. Vom thermodynamischen Standpunkt aus betrachtet ist die Erzeugung von Wärme in einem Heizkessel ein Vorgang, bei dem die Energie eines Brennstoffs, die Arbeit verrichten kann, (Exergie) verloren geht. Wärme ist dagegen Anergie, da sie sich nicht mehr umwandeln lässt. Sie steht also im Gegensatz zur Exergie nicht in Form von Arbeit zur Verfügung. Ein Beispiel für Exergie ist die Elektrizität, die Licht, Bewegung und Wärme erzeugen kann.