W I S S E N Ethik & Ressourcen, Umwelt und Wasserstoff · 9 P (1) Menschen sind frei und gleich geboren. (2) universeller Anspruch auf Menschenrechte, Verbot der Diskriminierung nach

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W I S S E N T E C H N I K L E I D E N S C H A F T

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Ethik & Ressourcen, Umwelt und Wasserstoffin Einführung in den Maschinenbau und Technikfolgenabschätzung

11.04.2019DI Dr. Alexander Trattner, SS 2019, LV 313.068

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Hintergrund

1. Zustand der natürlichen Umwelt verschlechtert sich2. Mensch ist direkt oder indirekt von der Natur als

Lebensbasis abhängig

11.04.2019Alexander Trattner, SS 2019, LV 313.0682

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Hintergrund

3. Mühevolle, kostspielige und langwierige Anstrengungen um Verfall aufzuhalten und zukünftige Existenzen zu sichern.

3 11.04.2019Alexander Trattner, SS 2019, LV 313.068

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Zukunftsaufgaben


ErnährungBevölkerungs-gleichgewicht

RegenerativeEnergieversorgung

Aufforstung

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5

Bruttonationalglück

1972 hat der König von Bhutan das „Glück“ zum obersten Ziel der nationalen Politik ausgerufen.

2008 erhielt Gross National Happiness (GNH) Verfassungsrang.

Der Index umfasst neun Bereiche(psychologisches Wohlbefinden, die Verwendung von Zeit, die Vitalität der Gesellschaft, kulturelle Diversität, ökologische Resilienz, Lebensstandard, Gesundheit, Bildung und Good Governance) die mit Hilfe von 33 aggregierten Indikatoren messbar gemacht werden.


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6

http://worldhappiness.report/

Bruttonationalglück nach UNO

Als wichtigste “Glücksfaktoren” haben die Forscher folgende 6 herausgefiltert:

• Pro-Kopf-Einkommen• Lebenserwartung • Abwesenheit von Korruption • das Gefühl, frei über sein

Leben entscheiden zu können

• jemanden zu haben, auf den man zählen kann

• Großzügigkeit


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7


Glücksindex


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8


Glücksindex1 Norwegen

2 Dänemark

3 Island

4 Schweiz

5 Finnland

6 Niederlande

7 Kanada

8 Neuseeland

9 Australien

10 Schweden

11 Israel

12 Costa Rica

13 Österreich

14 Vereinigte Staaten

15 Irland

16 Deutschland

17 Belgien

18 Luxemburg

19 Großbritannien

20 Chile

150 Togo

151 Ruanda

152 Syrien

153 Tansania

154 Burundi

155 Zentralafrika

31 Frankreich

32 Thailand

49 Russland

69 Türkei

79 China

87 Griechenland

97 Bhutan

99 Nepal


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9

P(1) Menschen sind frei und gleich geboren.(2) universeller Anspruch auf Menschenrechte, Verbot der Diskriminierung

nach Rasse, Geschlecht, Religion, politischer Überzeugung usw.(3) Recht auf Leben, Freiheit und Sicherheit.(4) Verbot von Sklaverei.(5) Verbot von Folter und grausamer Behandlungen.(6) Anerkennung des einzelnen als Rechtsperson.(7) Gleichheit vor dem Gesetz.(8) Anspruch auf Rechtsschutz.(9) Schutz vor willkürlicher Verhaftung und Ausweisung.(10) Anspruch auf unparteiisches Gerichtsverfahren.(14) Asylrecht.(16) Freiheit der Eheschließung, Schutz der Familie.(17) Recht auf individuelles oder gemeinschaftliches Eigentum.(18) Gedanken-, Gewissens- und Religionsfreiheit.(19) Meinungs- und Informationsfreiheit.(20) Versammlungs- und Vereinsfreiheit.(21) Allgemeines gleiches Wahlrecht.


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10

PUnterschied zwischen formaler ETHIK und materialer (= inhaltlicher) ETHIK

a) formal: "Kategorischer Imperativ“ von I. KantVerkürzt: "Handle so, dass die Maxime Deines Handelns als Grundlage einer allgemeinen Gesetzgebung gelten kann"

b) inhaltliche (materiale Ethik) bezieht sich auf Lebensinhalte;zentral z.B. inhaltlicher (materialer) Imperativ von Albert Schweitzer (verkürzt):„Ich bin Leben, inmitten von Leben, das leben will“

Beim Lösen von Problemen bzw. von Konflikten sind in der Regel immer formal-ethische und inhaltlich-ethische (material-ethische) Prinzipien in verschränkter Weise zu berücksichtigen.


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11

POrientierungen an einer Wissenshierarchie (Wissenspyramide)

IV: Wahres Wissen/Gewissheit

III: Objektives Wissen

II: Intersubjektives Wissen

I: Alltagswissen/Subjektives Wissen(common sense)

Orientierungen an einer Werthierarchie (Wertpyramide)

IV: Prinzip der Gerechtigkeit

III: Prinzip der Vorsorge/Prävention

II: Prinzip der Autonomie

I: Prinzip der Nicht-Schädigung

Zur Komplexität und Dynamik des Netzwerkes von Wissensebenen und Wertungsebenen


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12 11.04.2019Alexander Trattner, SS 2019, LV 313.068

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13

Neben rein materiellen Werten, die notwendig sind, aber nicht glücklich machen

sollten wir auchethische Werte pflegen wie

Gewaltlosigkeit, Toleranz, Respekt, Achtsamkeit, Fürsorge, Bildung

DALAI LAMA


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14

Technik Wirtschaft

Umwelt

Erde, Flora, Fauna, Mensch

Natur, Kultur

Klima, Schadstoffe, Rohstoffe (Öl, Wasser, Nahrung), Artenvielfalt, Gesundheit, Werte, Ethik(Religion, Philosophie, Humanismus)

Mb - Wi


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15

Wohl der Allgemeinheit

Motivaton

EGO


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16

Engi

ne p

ower

/ H

P

0

100

200

300

400

500

600

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Porsche 911Mercedes EVW Golf

170 PS

130 PS44 PS

270 PS

530 PS525 PS

Energieangebot / Motorleistung


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17

Energieangebot und -bedarf


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18

Ökobilanzen

Bilanzen können für verschiedenste Parameter durchgeführt werden:• Emissionen

• CO2• Schadstoffe

• Kosten• Energiebedarf• Wirkungsgrade• Etc.


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CO2-Emissionen Life Cycle


PKW mit jährlicher Laufleistung von 15.000 km/a mit Lebensdauer 15 Jahre

0 50 100 150 200 250

FCEV (EE, 600km)

FCEV (Reforming, 600km)

BEV (EE, 600km)

BEV (Aut-Mix, 600km)

BEV (EE, 200km)

BEV (Aut-Mix, 200km)

CNG

Diesel HEV

Diesel

Benzin PHEV (Aut-Mix)

Benzin HEV

Benzin

THG-Emissionen in g/Fkm

direkte Emissionen

Energiebereitstellung(indirekte Emissionen)

Fahrzeugherstellung(indirekte Emissionen)

Akkuherstellung(indirekte Emissionen)

Daten basierend auf: UMWELTBUNDESAMT (2017c)

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fossile Mobilität: Verbrennungsmotor

20

+ kostengünstig+ robust, bewährt+ vielstofftauglich

(Benzin, Diesel, Erdgas, Biogas, Wasserstoff)

+ > 1 Mrd. weltweit

- Emission von CO2 (außer mit Wasserstoff) - Emission von Lärm & Schadstoffen- niedriger Wirkungsgrad (Carnot)- > 1 Mrd. weltweit

P


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21

Elektromobilität: Batterie, Brennstoffzelle

+ hoher Wirkungsgrad nicht durch den Carnotprozess begrenzt,Batterie: bis 95 %, Brennstoffzelle: bis 75 %

+ emissionsfrei Tank-to-Wheel+ keine bewegten Teile+ lärmfrei (?)

- teuer (Katalysatoren, Stückzahl)- geringere Lebensdauer (Leistungsverlust max. 10 % durch Alterung)

Batterie: ca. bis 1000 Ladezyklen, Brennstoffzelle: ca. bis 5000 h- geringere Reichweite

Batterie: ca. bis 300 km, Brennstoffzelle: ca. bis 600 km- nicht emissionsfrei Well-to-Tank (Herstellung Strom, Wasserstoff)

- Batterie: lange Ladedauer, geringe Ladeleistung, Temperaturempfindlichkeit

P


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22

CO2-Emissionen pro Personenkilometer

0

100

200

300

400

FußgängerFahrrad

Tram/U-Bahn

Bus/Bahn PKWfossil

PKWElektro

FlugEuropa

FlugÜbersee

CO

2-Em

issi

onen

[g/k

m]


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23

Energiebedarf und -verbrauch Mensch

Grundumsatz: (Atmung, Stoffwechsel, Körpertemperatur)6980 kJ = 1670 kcal = 1,94 kWh / Tag, 80 W

Def. Leistungsumsatz Schwerarbeit: w 5862 kJ = 1400 kcal = 1,63 kWh / 8 Std, 203 Wm 8347 kJ = 2000 kcal = 2,33 kWh / 8 Std, 290 W

Leistungsumsatz Spitzensport: 500 – 2.000 W

Weltdurchschnittsverbrauch pro Kopf: 200000 kJ ≈ 50000 kcal ≈ 56 kWh / Tag, 2300 W5 l Erdöl / Kopf / Tag ≈ 1,8 t Erdöl / Kopf / Jahr

1 l Öl ≈ 40000 kJ ≈ 10000 kcal ≈ 11 kWh

P


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24

Energieverbrauch pro Kopf pro Jahr

0

250

500

750

1000

Katar

Islan

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Bahrai

nVAE

Trinita

d

Luxe

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Kuweit

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n

Kanad

aUSA

Österre

ich

Durchs

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Eritreia

Ener

giev

erbr

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[GJ]

0

50

100

150

200

250

Ener

giev

erbr

auch

[MW

h]

Quelle: World Energy Council 2006


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25

PKW pro 100 Einwohnern

MittelwertBR

LVPL HU

SIQA

ARMX OMVE

BE

FI ITGB

AE

KW

SE

IE

SP

CADE

MT

PTIT ATJP

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TW

MY AU

NOCH

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DKLB

CZ

BH GR

IL

SAEE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70Bruttoinlandsprodukt (BIP) pro Kopf und Jahr in 1000 US$

PKW

pro

100

Ein

woh

ner

CNINAO

Quelle: UN Statistics 2007


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26

Primärenergieverbrauch

Quelle: DWV


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27

Energieverbrauch global 2014

Quelle: World Energy Council

P


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28

Primärenergie (570 EJ, 100 %)Fossil 81 %: Erdöl 31 %, Kohle 29 %, Erdgas 21 % Erneuerbar 14 %:

Biomasse 10 % Wasser 3 %, Sonne & Wind 1 %Nuklear 5 %: Uran

Energieverbrauch global 2014

End- oder Sekundärenergie (390 EJ, 68 % von 570 EJ)Ölprodukte 40 %, Erdgas 15 %, Kohle 12 %Strom 18 %Erneuerbare 15 %

Nutzenergie (200 EJ, 35 % von 570 EJ)Verkehr 35 %, Industrie 35 %, Haushalte 30 %

P

Quelle: World Energy Council


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29

Energieverbrauch Österreich 2014P

Quelle: bm.wfw 2016


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30

Primärenergie (1381 PJ, 100 %)Fossil 67 %: Erdöl 38 %, Kohle 9 %, Erdgas 20 % Erneuerbar 33 %: Biomasse 19 %, Wasser 10 %,

Sonne & Wind & Geothermal 4 %

Energieverbrauch Österreich 2014

End- oder Sekundärenergie (1063 PJ, 77 % von 1381 PJ)Fossil 56 %: Ölprodukte 38 %, Kohle 2 %, Erdgas 16 % Erneuerbar 24 %: Biomasse 5 %, Fernwärme 4 %,

Wasser 13 %, Sonne & Wind & Geothermie 2 %Strom 20 %

genutzt von Verkehr 35 %, Industrie 35 %, Haushalte 30 %

Nutzenergie (532 PJ, 39 % von 1381 PJ)

P

Quelle: bm.wfw 2016


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31

Schadstoffe / Smog


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32

Brandrodung


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33

Natürlicher Treibhauseffekt

Kurzwellige Sonneneinstrahlung, langwellige reflektierte WärmeabstrahlungMittlere Erdoberflächentemperatur: 15 °C statt −18°C2/3 durch Wasser(dampf), 1/3 durch Kohlendioxid und Methan

Quelle: TU Berlin 2009

P


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CO2 Verbrennung59%

Chemikalien (Faktor bis 23900)

1%

N2O Düngung (Faktor 310)

8%

CH4 Viehzucht (Faktor 21)

14%

CO2 Rodung18%

34

Anthropogener Treibhauseffekt

derzeit + 0,7 °C bis 2100 + 2 °C bis + 6 °C

Quelle: IPCC 2007

P


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35

CO2-Emissionen Nahrung

Eine Milchkuh verursacht durch Methanausstoß etwa denselben Treibhauseffekt wie ein PKW bei 18.000 km Jahresfahrtstrecke

Für die Erzeugung von 1 kg Fleisch benötigt man ca. 10 kg Getreide Für die Erzeugung von 1 kJ Fleisch benötigt man ca. 9 kJ Getreide


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36

Verbrennung

Vollständig ablaufende Bruttoreaktion in mol oder kmol,x, y, z….Anzahl der Atome C, H und O im BrennstoffMassenerhaltung gilt für die Atome und

das Gewicht in kg.Molare Massen der beteiligten Spezies:

C: 12 kg/kmolH: 1 kg/kmolO: 16 kg/kmol

OH2yCOxO

2z

4yxOHC 222zyx +=

−++

P


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37

Verbrennung von C3H8 (Propan)

Beispiel Propan:1 kmol C3H8: 3 x 12 + 8 x 1 = 44 kg5 kmol O2: 5 x 2 x 16 = 160 kg Σ Edukte: 204 kg

3 kmol CO2: 3 x (12 + 2 x 16) = 3 x 44 = 132 kg4 kmol H2O: 4 x (2 x 1 + 16) = 4 x 18 = 72 kg Σ Produkte: 204 kg

132 kg CO2 bei 44 kg C3H8: 132/44 = 3 kg CO2 pro kg C3H872 kg H2O bei 44 kg C3H8: 72/44 = 1,64 kg H2O pro kg C3H8

Heizwert von C3H8: Hu = 46300 kJ/kg = 12,86 kWh/kgdamit: 233 g CO2 / kWh , 128 g H2O / kWh

OH4CO3O483HC 22283 +=

++

P


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38

CO2 / H2O Emissionen (gerundet)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

C C7H16 C3H8 CH4 H2

g CO

2/kW

h , g

H2O

/kW

h

g CO2/kWhg H2O/kWh

400

250

120

230

130

200

160

270


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39

Globaler HintergrundDie Beschränkung der Erderwärmung auf 2 °C erfordert eine radikale und vollständige Reduktion der Treibhausgas-Emissionen

• Ökonomisch stellt das 2°C Ziel die kosteneffizienteste Variante dar.

IPCC: Friedensnobelpreis 2007

Temperatur

1900 1950 2000 2050 2100

5

6

4

3

2

1

0

Abw

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r (°C

)

-1

CO2

1900 1950 2000 2050 2100

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20

40

60

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140

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tCO

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)


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40

Österreichischer Hintergrund

Kyoto-Ziel AT-Ziel

EU-Ziel mind. -80 % bis -95 %

Ohne EH

Entwicklung der Treibhausgasemissionen und –szenarien bis 2050


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41

Österreichischer Hintergrund

Bei nur 2 °C Klimaerwärmung werden die Klimaschäden in Österreich auf circa 8 Mrd. € pro Jahr steigen!


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42

Zukunft: Energiewende & Wasserstoffwirtschaft


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43

Zukunft: Energiewende & Wasserstoffwirtschaft


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44

Wasserstoffwirtschaft

Source: Züttel 2008

CO2-freier Energie-kreislaufmit dem Sekundär-energieträgerWasserstoff

Ökostrom

(elektr.) Energie


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45

Energiesystem Österreich heute

2/3 des Primärenergieverbrauchs basieren auf fossilen Energieträgern

Quelle: Statistik Austria 2014


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46

Endverbrauch H2 statt C effizient

Optimierungsmaßnahmen: Wirkungsgradsteigerungen, Gebäudeisolation u.a.

Basisdaten 2015 und Aufteilung in Nutzerkategorien nach Statistik Austria

0

20

40

60

80

100

Raumheizungund

Klimaanlagen

Dampfer-zeugung

Industrie-öfen

Stand-motoren

Traktion BeleuchtungundEDV

Ener

getis

cher

End

verb

rauc

h [T

Wh/

a]

GasÖlprodukteKohleWasserstoffElektrische EnergieFernwärme und UmgebungswärmeBrennbare AbfälleErneuerbare Energieträger

Gleicher NutzenHöhere Effizienz


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47

Energiesystem Österreich H2 statt C effizient


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48

Vorteile der Dekarbonisierung

• Vermeidung der Emissionen von Schadstoffen, Lärm und Treibhausgasen

• Vermeidung der Importe fossiler Energien aus politisch instabilen Ländern

• Verringerung / Vermeidung weiterer Klimaschäden: Wetterextreme, Klimaflüchtlinge, etc.

• Steigerung der Effizienz: Elektrochemie anstatt Wärmekraft (Carnot-Wirkungsgrad)

• Hohes wirtschaftliches Potenzial zur Marktführerschaft durch Schaffung von „Green Jobs“

P


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49

Vision: Vollständige DekarbonisierungWasserstoff – nachhaltiger, CO2-freier und emissionsfreier Energiekreislauf• Produktion durch Wasserelektrolyse mit Erneuerbaren Energien (Wind, Sonne und Wasser) • Speicherung als komprimiertes Gas, flüssig oder chemisch gebunden• Anwendung in Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren, Turbinen und Industrieprozessen


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50

Carbon-freie Energie

power tohydrogen

Sekundär-energie:

Strom &Wasserstoff

Verteilung & Speicherung

Stromnetz,Gasnetz,Gasspeicher

Primär-energie:

erneuerbar

Sonne,Wind,Wasser

Nutzenergie:

Transport,Haushalt,industrie

BZ, VKM, TU

electrische Maschinen & Geräte


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51

Carbon-freie Mobilität

Hydrogenium

Langstrecke, hoher Wirkungsgrad, kurze Betankung

Elektrizität

Kurzstrecke, höchster Wirkungsgrad, lange Ladezeit


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52

Eine Technologie von Heute!


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53

H(ydrogenium)

Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum, mehr als 90 % aller Atome sindWasserstoffatome. Wasserstoff ist der Hauptbestandteil und die Energiequelle von Sternen. Wasserstoff ist das einfachste Atom mit einem Proton und einem Elektron (Ordnungszahl 1). Es ist sehr reaktiv und verbindet sich bei Umgebungszustand zum Molekül H2.

H2 ist ein ungiftiges farbloses, geruchsloses Gas mit niedriger Dichte und niedrigem Taupunkt(-253 °C) sowie niedrigem Erstarrungspunkt (-259 °C). Gemische mit Luft verbrennen in einem weiten Bereich mit hoher Geschwindigkeit.

Auf der Erde kommt Wasserstoff kaum rein vor, sondern in einer Reihe anorganischer, z. B. Wasser H2O, Ammoniak NH3, und organischer Verbindungen wie Kohlenwasserstoffe(z. B Methan CH4, Ethan C2H6), Alkohole (z. B Methanol CH3OH, Ethanol C2H5OH), Säuren, Fette, Kohlehydrate (z. B. Glukose C6H12O6) und Proteine.


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54

WasserstofferzeugungDie Erzeugung von Wasserstoff erfolgt durch• (Dampf-)Reformierung

Heißdampf und Methan reagieren bei 800 °C und 30 bar zu Synthesegas (Wassergas), Wirkungsgrad bis 80 %, Gasreinigung nötig

• Vergasungvon Holz, Kohle oder Abfällen zu Synthesegas, Wirkungsgrad bis 50 %, Gasreinigung nötig

• ElektrolyseSpaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit Strom aus erneuerbaren Quellen, emissionsfreier Energiekreislauf, hohe Kosten, Wirkungsgrade bis 70 %.H2O → H2 + ½ O2 ; ΔRH = 286 kJ/mol

• Sonderverfahrenchemische, photolytische und biologische Prozesse, im Labormaßstab


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55

WasserstoffspeicherungDie Speicherung und der Transport von Wasserstoff erfolgen• als verdichtetes Gas

300 – 700 bar, 15 % Hu, 1,7 kWh/kg, 0,7 kWh/dm³• tiefkalt verflüssigt

– 253°C, 30 % Hu, 2 kWh/kg, 2,3 kWh/dm³Boil-Off 1 – 3 %/Tag (offenes System)

• in physikalischen und chemischen Verbindungenphysikalische Adsorption (Nanotubes, Microspheres) oder chemische Absorption in Metallen oder Flüssigkeiten(im Labormaßstab)


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56

Wasserstoffverbrennung

VKM BrennstoffzelleTurbine

H2 + ½ O2 → H2O ΔRH = −286 kJ/mol


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57

Sicherheit WasserstoffBrandversuch H2 - Benzin

Brandversuch DoE 2001 mit Wasserstoff (links) und Benzin (rechts):1: Zündung an einer 1,6 mm großen Öffnung,2: nach 3 s, 3: nach 60 s, 4: nach 90 s, 5: nach 140 s, 6: nach 160 s


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58

Werkstoffe Wasserstoff

Wasserstoffdiffusion und Wasserstoffversprödung• molekulare Wasserstoff dissoziiert an der Materialoberfläche• Wasserstoff dringt in atomarer Form in das Werkstoffgefüge ein• kann durch das Material diffundieren• führt im Material zu Verzerrungen lokale Spannungen

Materialversprödung• Geeignete Werkstoffe: austenitische Stähle, Aluminiumlegierungen,

Nickellegierungen, bestimmte Kunststoffe, Keramiken

Schmierfähigkeit• geringe Schmierfähigkeit geeigneten Werkstoffe und Design nötig;

z. B. bei Injektoren für Verbrennungskraftmaschinen:


www.tugraz.at Geschichte, Eigenschaften

59

Francois de Rivaz 1807 Etienne Lenoir 1860William Grove 1839


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60

BrennstoffzellenfahrzeugeFrühe Wasserstoffahrzeuge waren der Electrovan von General Motors 1966

und der Austian A 40 von Prof. Kordesch 1970


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61

Toyota Mirai

Vehicle Class Subcompact Car

Max. Power in KW 114

Max. Torque in Nm 335

Weight in kg 1850H2 Consumption in NEDC in kg/100km 0,76

Fuel Cell Power in kW/l 3,1

Fuel Cell Power in kW/kg 2

Battery Capacity in kWh 1,6

Battery NiMHAccelaration 0 – 100 km/h in s 9,6

Max. velocity in km/h 178

Range in NEDC in km 502


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62

Honda Clarity

Vehicle Class Subcompact Car

Max. Power in kW 130

Max. Torque in Nm

Weight in kg 1625H2 Consumption in NEDC in kg/100km 0,9

Fuel Cell Power in kW/l 3,1

Fuel Cell Power in kW/kg 2

Battery Capacity in kWh 1,2

Battery Lithium IonAccelaration 0 – 100 km/h in s 8

Max. velocity in km/h 160

Range in NEDC in km -


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63

HYCAR-2: 2016: Hyundai iX35 FCEV

Fahrzeugklasse Compact SUV

Max. Leistung in kW 100

Max. Drehmoment in Nm 300

Masse in kg 1846H2 Verbrauch imNEDC in kg/100 km 0.9512

BZ - Leistung in kW/kg 1,65

Batterie Kapazität in kWh 0,95

Batterie Typ Lithium IonenBeschleunigung 0 – 100 km/h in s 12,5

Max. Geschwindigkeit in km/h 160

Reichweite im NEDC in km 594

HyCentA Research Vehicle: Hyundai ix35 Fuel Cell, Electric VEhicle


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64

Eröffnung H2 Tankstelle in Graz, 29.3.2017


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65

Hydrogen Center Austria (HyCentA)

Erstes österreichisches Forschungszentrum für Wasserstoff mit Prüfständen und Betankungsanlage seit 2005

Mehr als 14 Jahre Erfahrung im Bereich Produktion, Speicherung und Anwendung von Wasserstoff


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66

Aktivitäten

• Thermodynamische, ökonomische und ökologische Analyse von Prozessen und Systemen mit Wasserstoff, zB. Elektrolyse oder Brennstoffzellen

• Prüfstände: Kundenspezifische Aufbauten mit elektronischer Prozesskontrolle in Graz

• Engineering: Konzeption, Aufbau und Betrieb von Wasserstoffanlagen für stationäre und mobile Anwendungen

• Expertise in Fragen von Sicherheit, Standards und Genehmigungsverfahren

• Wissenschaftliche Forschung, Lehre, Ausbildung und Veröffentlichungen


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67

Projekt HYCAR 1Multi-Flex-Fuel Fahrzeugprototyp mit Verbrennungsmotor fürBetrieb mit Erdgas / Wasserstoff / Benzin

„Mixtures of Hydrogen and Methane in the Internal Combustion Engine –Synergies, Potential and Regulations“. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 37, S. 11531 – 11540, 2012,IJVD, Vol. 54, S. 137 - 155, 2010, SAE paper 2009-01-1420

© TU Graz/Lunghammer


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68

Projekt E-LOG BioFleet 2010 – 2016 Österreichisches Leuchtturmprojekt • Ersatz der Batterie bei Flurförderzeugen durch

Brennstoffzellen-Range Extender und H2-Hochdrucktank• H2 wird Vorort dezentral aus Biomethan erzeugt

und verdichtet• Erste Wasserstoff-Hallenbetankung Europas• Energy Globe Award Feuer 2014


http://www.schenker.at/index.html

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69

Projekt E-LOG BioFleet 2010 – 2016

•/ FC fleet statistics•/ Truck on-time: > 43.000 h •/ FC on-time: > 23.000 h •/ Start/stop cycles: > 51.000•/ Truck power demand: <750 W •/ FC system drive cycle efficiency max: 53 % •/ Number of refuellings: > 6.200


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Projekt Wind 2 Hydrogen 2014 – 2017Umwandlung von erneuerbarem Strom in Wasserstoffzur Speicherung und zum Transport im Erdgasnetz• Neuentwicklung eines PEM-Hochdruck-Elektrolyseurs• Bau einer 100-kW-Pilotanlage• Betrieb einer Power-to-Gas-Anlage mit realen Lastfällen,

erneuerbarer Energie und Einspeisung von H2 in das Erdgasnetz• Erzeugung von nachhaltiger Wasserstoff für H2-Mobilität• Energy Globe Styria Award 2017 “weltweit”Im Rahmen von „ENERGY MISSION AUSTRIA“ aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert


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Projekt HIFAI – RSA 2014 – 2017

PEM Brennstoffzellen-Prüfstand mit Hardware in the loop und Simulation des realen Verhaltens von Fahrzeug, Fahrer und Fahrzyklus

• Neueste BZ-System F&E-Infrastruktur in Europa

• Stationäre und mobile PEM Anwendungenvon 2,5 – 150 kW System-Leistung

• Reale Umgebungsbedingungen (Automotive-Standard: −40 °C bis 85 °C und rH 5 % bis 95 %)

• Analyse und Optimierung im transientenBetrieb (t90 < 1 s)

• Hochpräzise Messinstrumente (THDA, Gas Analyse, Massenfluss, etc.)


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Projekt FC REEV 2014 – 2016Fuel Cell Range Extended Electrical Vehicle

Erweiterung eines batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugsmit einem

Brennstoffzellensystem (25 kW) und 700 bar Wasserstoffspeichersystemfür längere Reichweiten (> 400 km)


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WIVA P&G – Wasserstoff InitiativeVorzeigeregion Austria Power & Gas

• Der Umstieg auf erneuerbare Energie erfordert regional angepasste Lösungen• Stark fluktuierende Wind- und Sonnenenergie haben ein hohes Ausbaupotential• Ein nachhaltiges Energiesystem benötigt große Energiespeicher• Wasserstoff und synthetisches Methan bieten eine ideale Energiespeicherung• Einbindung aller Energiesegmente• Eine Chance für neue Märkte und erhöhte Wirtschaftsleistung


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WIVA P&G

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Quelle: FroniusEnergiebereitstellung: 1. Photovoltaik-Kraftwerk, 2. Windkraftwerk, 3. WasserkraftwerkEnergieverteilung und –speicherung: 4. Erdgas/Wasserstoffporenspeicher, 5. Gasnetz mit kommunalem Speicher, 6. Pumpspeicherkraftwerk, 7. Zentrale Elektrolyse-/Methanisierungsanlage

Energienutzung: 8. Gas- / Wasserstoff- / Elektro-Tankstelle, 9. Gaskraftwerk, 10. Energieautonomes Einfamilienhaus, 11. Energieautonome Mobilfunkstation, 12. Grüne Intralogistik mit Schwerverkehr, 13. Smart City, 14. Smart Village und Kleinbetriebe, 15. Elektromobilität (Akkumulator und Brennstoffzelle)


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www.hycenta.at

Kontakt:

HyCentA Research GmbHDI Dr. Alexander Trattner (CEO)Inffeldgasse 15A-8010 Graz

[email protected]


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W I S S E N Ethik & Ressourcen, Umwelt und Wasserstoff · 9 P (1) Menschen sind frei und gleich geboren. (2) universeller Anspruch auf Menschenrechte, Verbot der Diskriminierung nach