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Bosch baut auf Brennstoffzelle. (Archivbild)

Bild: KEYSTONE

Uni Zürich nur einen Schritt von «Wasserstoffgesellschaft» entfernt



Wasserstoff wäre ein super Energieträger: sauber, vielseitig, ergiebig. Aber noch wird er nicht sauber produziert. Künstliche Photosynthese wäre eine umweltverträgliche Lösung. Aber es fehlen langlebige Katalysatoren. An der Uni Zürich soll das Problem gelöst werden.

Wasserstoff ist, gebunden in Wasser, in unerschöpflichen Mengen vorhanden, schreibt die Universität Zürich (UZH) in einer Mitteilung vom Mittwoch. «Er ist ein exzellenter Energiespeicher, zudem umweltverträglich und vielseitig verwendbar». Aus ihm lassen sich Strom, Erdgas, flüssige Treibstoffe und Dünger produzieren.

Autohersteller weltweit arbeiten an den nachhaltigen Wagen der Zukunft. Kernstück ist eine Brennstoffzelle, die Wasserstoff in elektrische Energie umwandelt. Aus dem Auspuffrohr der Wasserstoffautos qualmt nicht mehr CO2 wie bei Benzinmotoren, sondern Wasserdampf. «Vor kurzem hat der Kanton Zürich die ersten beiden Wasserstoffautos in Betrieb genommen und der Grossverteiler Coop will in den kommenden Jahren eine Fahrzeugflotte mit Wasserstoff-LKW aufbauen», teilt die Uni mit.

Haken Nummer 1: Unsauberer Strom

«Wasserstoff hat das Zeug dazu, uns vorwärts zu bringen und künftig unseren Energiebedarf umweltverträglich und nachhaltig zu decken». Doch 96 Prozent des heute verwendeten Wasserstoffs werden aus Kohle, Erdöl oder Erdgas hergestellt. Bei der Produktion gelangen Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre. «Deshalb steuert der an sich saubere Energieträger im Moment wenig bis gar nichts zum Klimaschutz bei».

Kohlenstofffrei produziert werden könnte Wasserstoff beispielsweise durch Elektrolyse, sagt Roger Alberto, Professor für anorganische Chemie. Rund vier Prozent des weltweit produzierten Wasserstoffs werden auf diesem Weg gewonnen. Solange allerdings der Strom, der in die Elektrolyse gesteckt wird, nicht aus nachhaltigen Quellen stammt, ist damit nicht viel gewonnen.

Roger Alberto und mit ihm ein Konsortium von Chemikerinnen und Physikern an der UZH und der Empa verfolgen am Universitären Forschungsschwerpunkt LightChEC eine andere Strategie. Sie wollen mit künstlicher Photosynthese Wasser spalten und so Wasserstoff gewinnen. «Unsere Idee ist, Sonnenlicht direkt in chemische Energie umzuwandeln», sagt Roger Alberto. Im Labor funktioniert die Wasserstoffherstellung mittels künstlicher Photosynthese schon.

Haken Nummer 2: Katalysator

Doch auch hier wieder ein Haken: «Der wunde Punkt», wie Alberto sagt, ist für die Wissenschaftler, Katalysatoren zu entwickeln, die langlebig und effizient sind. Mit den Katalysatoren, welche die UZH-Forschenden bislang entwickelt haben, läuft die künstliche Photosynthese höchstens zwei Wochen, dann haben sie sich zersetzt und müssen ausgewechselt werden.

«Eigentlich müssten Katalysatoren jahrelang unter Sonnenbestrahlung funktionieren, doch die UV-Strahlen im Sonnenlicht zerstören sie», sagt Alberto. Von einer Lösung des Problems sind die Forschenden noch weit entfernt. Ideal wären Reaktionsbeschleuniger, die sich selbst erneuern. Dennoch ist Alberto und seine Mitforschenden überzeugt: Die Wasserstoffgesellschaft könnte bis 2040 Wirklichkeit werden, wenn Wirtschaft, Politik und Wissenschaft zusammenspannen. (sda)

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47Alle Kommentare anzeigen
    Alle Leser-Kommentare
  • Auric 18.12.2019 23:11
    Highlight Highlight Und was ist mit der Gretchenfrage der Effizienz?
    • Spiegelkopf 19.12.2019 10:28
      Highlight Highlight Spielt bei der Herstellung überhaupt keine Rolle, wenn man den Wasserstoff umweltfreundlich und billig herstellt und für den späteren Gebrauch speichert. Man kann ganze Flughäfen auf künstlichen Inseln bauen, warum nicht relativ billige Solaranlagen zur Herstellung von Wasserstoff? Wir werden nicht mehr so lange darauf warten müssen. Zur Zeit ist es aber so, dass solche Unterfangen nicht wie in der Clickgesellschaft funktionieren, wo im Sekundentempo die Meinung gebildet und zum unmittelbaren Pro oder Kontra Click führt. Noch wir mit anderen Energieformen zu viel Geld verdient.
  • Casimir R. 18.12.2019 23:09
    Highlight Highlight Da brauchts nichts neues. Die Elektrolyse ist eine ausgereifte Technik. Strom kann man in Äquatornähe mit sonnenwärmekraftwerken in hülle und fülle 24/7 produzieren. will halt keiner investieren solange das öl kaum was kostet...
  • Mr. Kr 18.12.2019 22:32
    Highlight Highlight Finde E Fuel wird viel zu wenig beachtet. Klar stossen wir dann weiter Co2 aus aber wenigstens so viel wie vom E fuel aus der luft gefiltert wird. Also im Grunde ja auch Co2 neutral, oder liege ich da falsch?
    • Auric 18.12.2019 23:12
      Highlight Highlight Schau dir das Bild an und beurteile Deine Frage nochmal
      Benutzer Bild
    • Mr. Kr 18.12.2019 23:32
      Highlight Highlight Als Ergänzung

      Als E-Fuels werden synthetische Kraftstoffe bezeichnet, die mittels Strom aus Wasser und Kohlendioxid (CO2) hergestellt werden.

      Je nach erzeugtem Kraftstoff spricht man im Speziellen z. B. von E-Diesel, Synthesegas o. ä. Soweit der Strom vollständig aus erneuerbaren Quellen stammt und das CO2 der Atmosphäre entnommen wird bzw. aus Biomasse stammt, können mittels E-Fuels Verbrennungsmotoren klimaneutral betrieben werden.
    • Mr. Kr 19.12.2019 01:03
      Highlight Highlight @Auric, Ich behaupte nicht das es effizienter als andere Lösungen ist oder auch besser. Aber wenn man die Tatsache berücksichtigt wie abhängig wir momentan von Fossilen Brennstoffen sind dann wäre das sicher eine gute Zwischenlösung. Es entsteht ja kein neues Co2 wenn man z.b mit einem Flugzeug fliegt das mit EFuel Kersosin betrieben wird. Sondern nur soviel wie auch bei der Produktion verwendet wurde.
    Weitere Antworten anzeigen
  • Influenzer 18.12.2019 20:50
    Highlight Highlight Ich dachte der Artikel fängt gerade richtig an, nachdem die Probleme aufgezählt sind. Aber danach kommt nicht mehr viel.
  • Matrixx 18.12.2019 20:38
    Highlight Highlight Kommt bei einem Wasserstoff-Auto wirklich WasserDAMPF raus?
    Weil Wasserdampf ist das schlimmste Treibhausgas 😉
    • karl_e 19.12.2019 11:48
      Highlight Highlight Matrixx, die Atmosphäre kann nur ein sehr begrenzte Menge H2O halten. Der Rest kondensiert und regnet aus. Ausserdem ist die Menge des Dampfes aus Autos gegenüber der Verdampfung aus natürlichen Quellen völlig vernachlässigbar.
  • Noblesse 18.12.2019 18:48
    Highlight Highlight Link zumhttps://www.watson.ch/wirtschaft/wissen/514592015-wie-man-jedes-einfamilienhaus-in-eine-wasserstoff-tankstelle-verwandeln-kann Artikel

    Dieses System in allen Quartieren mit vielen Photovotaikanlagen installieren, wäre ein Weg. Quartier- Tankstellen. Wieviele kleine und grössere Quartiere hat die CH?
  • Bästali K 18.12.2019 18:28
    Highlight Highlight Haken Nummer X:
    Schwierig zu Lagern
    • Spiegelkopf 19.12.2019 10:31
      Highlight Highlight Ein alter Hut. Dieses "Problem" ist längst gelöst.
  • Lienat 18.12.2019 18:25
    Highlight Highlight Ach du meine Güte: Schon wieder ein Artikel, welcher in der Kommentarspalte einen Schlagabtausch zwischen der Wasserstoff- und der Batterie-Fraktion entfachen wird.

    Schaut es doch bitte einmal so an: Beide Technologien haben ihre Stärken und schwächen und für beides gibt es mehr oder weniger sinnvolle Anwendungsgebiete (auch abseits der Mobilität). Also lasst bitte Mal gut sein und vergesst nicht, dass wenn zwei streiten, sich der dritte freut!

    Anmerkung für den Redaktor: Der Titel ist irreführend. Für eine Wasserstoffwirtschaft braucht es mehr als nur nachhaltig hergestellten Wasserstoff.
  • watsoninan 18.12.2019 17:45
    Highlight Highlight Die Effizient ist geringer als bei einem Diesler.

    Die Energieausbeute ist sogar katastrophal.

    Im Grundsatz gäbe es eine "saubere" Variante, elektrische Energie zu schöpfen - Atomenergie.
    Heute Spaltung in Zukunft vielleicht Fusion.

    Aber Kernspaltung ist pöse pöse und deswegen wird der Himmel kohlenschwarz und die Vögel werden zu Fuss gehen.
    • karl_e 19.12.2019 11:49
      Highlight Highlight Die Fusion wird in etwa 40 Jahren kommen - sagen sie uns seit Jahrzehnten. Und?
    • longus 19.12.2019 12:48
      Highlight Highlight nur weil die Kernspaltung relativ wenig CO2 prudiziert, heisst das nicht, dass sie auch umweltfreundlich ist. Die Umwelt besteht nicht nur aus CO2 und Klima...
  • TheNormalGuy 18.12.2019 16:51
    Highlight Highlight "Nur einen Schritt entfernt"

    Listet zwei Problempunkte auf.

    Ist bei einem letzten Schritt nicht schon fast alles gelöst? Hier geht es immernoch um grundlegende Probleme...
    • El Vals del Obrero 18.12.2019 17:24
      Highlight Highlight Wenn man den vorgeschlagenen Weg geht, fällt der erste aufgelistete Problempunkt weg.

      Von dem her ist es schon "nur ein Schritt". Allerdings ein Riesenschritt.
  • Nachbarino 18.12.2019 16:45
    Highlight Highlight Alle die hier von schlechter Effizienz sprechen, auch Benziner und Kohlerkraftwerke haben eine miserable Effizienz und keinen interessierts. Der Preis muss stimmen, das ist alles.
    • Lienat 18.12.2019 23:42
      Highlight Highlight Ich gebe Dir teilweise recht. Der Preis muss aber nicht nur für den Endkunden, sondern auch für die Umwelt stimmen.

      Grundsätzlich ist es aber schon so, dass wir heute in grossem Stil endliche, wertvolle Ressourcen mit schlechtem Wirkungsgrad nutzen. Dann kann das ineffiziente Nutzen einer nachhaltigen, erneuerbaren Ressource auch nicht so schlimm sein.
    • DerHans 19.12.2019 06:42
      Highlight Highlight Lienat das ist in etwa so, wie wenn man am Buffet seinen Teller so beladet, dass man 3/4 davon wegwerfen muss. Auch wenn das Buffet Bio war, macht es das auch nicht besser.
    • Lienat 19.12.2019 14:24
      Highlight Highlight DerHans, versteh mich nicht falsch. Natürlich wäre es besser, erneuerbare Energien effizient zu nutzen. Verglichen mit dem Status Quo wäre jedoch auch eine ineffizient genutzte, dafür aber nachhaltige und erneuerbare Energieversorgung die bessere Lösung.

      Stand heute sind P2G oder P2L faktisch die einzigen Möglichkeiten, um grosse Energiemengen saisonal zu speichern (Speicherseen reichen niemals aus, Batterien sind um Grössenordnungen zu teuer). Die Frage ist eher, wie viel saisonale Speicherung es mit neuen Erneuerbaren überhaupt braucht. (SPOILER: Viel weniger, als die meisten denken!)
  • DerHans 18.12.2019 16:43
    Highlight Highlight Ja was, Wasserstoff steht also schon wieder kurz vor dem Durchbruch. Also zwar erst 2040, aber dann ganz bestimmt, also vielleicht, sonst sicher 2050! Ich kann es nicht mehr hören! Im nächsten Jahrzehnt wird in Sachen Batteriespeicher die Post abgehen, bis 2040 wird sich dann schon gar niemand mehr erinnern, dass er Wasserstoff mal toll fand. Eine Energie- und Geldverschwendung sondergleichen.
    • Shlomo 18.12.2019 23:09
      Highlight Highlight Dreamer you
  • Der Tom 18.12.2019 16:14
    Highlight Highlight Als Speicher für die Energieversorgung könnte man Wasserstoff doch heute schon nutzen oder? Wieso werden keine Speicher Anlagen gebaut? Oder habe ich etwas verpasst? Für Autos sehe ich den Nutzen aber nicht weil der Aufbau eines Autos enorm viel komplizierter ist als ein reines Elektroauto und weil ein Tankstellennetz gebaut, unterhalten und beliefert werden müsste.
    • Fastadi 18.12.2019 16:27
      Highlight Highlight Weil die Energieeffizienz der Herstellung von Wasserstoff extrem schlecht ist.
    • The Destiny // Team Telegram 18.12.2019 17:25
      Highlight Highlight @Fastadi, wie extremschlecht?
    • Moopsen 18.12.2019 17:44
      Highlight Highlight Es gibt Power-to-Gas-Werke, etwa das Hybridwerk der Regio Energie Solothurn in Zuchwil. Das sind neue Technologien, von denen wir noch viel hören werden.
    Weitere Antworten anzeigen
  • cykez 18.12.2019 16:10
    Highlight Highlight hört sich doch gut an, wir können sicher stolz auf unsere universitäten sein, welche hervorragende arbeit leisten. doch es genügt nicht auf wissenschaftlichen fortschritt zu warten, der eventuell in 20-30 jahren etwas ändern könnte.
    die erde und das klima nehmen bis dahin zu grossen schaden, es müssen sofort änderungen und richtlinien her, sonst helfen uns diese technologien dann auch nicht mehr gross weiter, da die welt bis dann wohl schon kopfüber im schlamassel steckt...
  • K1aerer 18.12.2019 16:05
    Highlight Highlight Haken Nummer 3: Energieeffizienz
    • Hans Jürg 18.12.2019 16:55
      Highlight Highlight Komisch. In der Aera der Erdölverbrennung in Motoren und Heizungen hat die Energieeffizienz niemand gestört. Hauptsache billig und verfügbar war/ist die Devise.

    • Pafeld 18.12.2019 17:02
      Highlight Highlight Jein. Da bei der direkten Umwandlung von Licht in Wasserstoff kein direkter Strom verbraucht wird, ist die Effizienz in erster Linie von den Katalysatoren abhängig. Die schlechte Energieeffizienz der traditionellen Methoden kann so umgangen werden.
    • mEinsicht 18.12.2019 17:11
      Highlight Highlight So hat z. B. ein Kohlekraftwerk bei der Erzeugung von Strom mit einem Wirkungsgrad von 30–40 % eine schlechte Energieeffizienz, kann aber bei einem niedrigen Kohlepreis sehr kosteneffizient und damit auch wirtschaftlich sein. ( Quelle: Wikipedia )

      spannender Artikel :-)

      https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoffwirtschaft
    Weitere Antworten anzeigen
  • 3,2,1... vorbei 18.12.2019 15:55
    Highlight Highlight Das Problem ist doch auch, dass der Wasserstoff im Auto sich verflüchtigt.

    Quelle:
    https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/alternative-antriebe/wasserstoffauto-brennstoffzelle-co2-neutral-batterie-lithium/#anchor_2

    Das macht es doch aktuell wohl am meisten unatraktiv.
    Wenn ich aktuell 50 Liter Benzin tanke, habe ich auch noch 2 Wochen später diese Menge im Tank.
    Bei Wasserstoff ist das zwar durch die Gastanks nicht mehr ganz so schlimm, aber 2% gehen immer noch verloren.

    Aktuell bin ich nicht vom Wasserstoff überzeugt, auch wenn ich es sehr interessant finde.

    • Pafeld 19.12.2019 09:13
      Highlight Highlight Günstiger, nachhaltig produzierter Wasserstoff hat eine Menge potentieller Anwendungsgebiete. Aber wenn du es aufs Auto beschränken willst: Wasserstoff könnte dazu gebraucht werden, um Biotreibstoffe zu veredeln. Aus Celluloseabfällen (Holz, Altpapier etc) kann über Hydroxymethyl-Furfural Dimethylfuran hergestellt werden. Dimethylfuran hat eine Oktanzahl von 119 und könnte problemlos als nachhaltiger Biotreibstoff bereits heute schon in den meisten modernen Ottomotoren eingesetzt werden. Seine Produktion benötigt aber grosse Mengen (3 Äquivalente) Wasserstoff. DOI:10.1038/nature05923

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