Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird die Anwendung von Wasserstoff im deutschen Straßenverkehr im Vordergrund stehen. Ausgangspunkt dafür ist im Verlauf der Arbeit immer der Wasserstoffantrieb per Brennstoffzelle. Die Methodik dieser Arbeit basiert auf der Auswertung aktueller Literatur und der Analyse des technischen Entwicklungsstandes.
Dabei werden drei verschiedene Fahrzeugtypen genauer betrachtet: Pkw, Busse und Lkw. Jeder der drei Kraftfahrzeugtypen kann einen erheblichen Beitrag leisten, um die CO2-Emissionen im Straßenverkehr zu reduzieren – Pkw aufgrund ihrer hohen Anzahl, Busse insbesondere im öffentlichen Personennahverkehr in urbanen Gebieten und Lkw, weil sie den größten Kraftstoffverbrauch haben. Trotzdem stehen sie vor unterschiedlichen Hürden und weisen unterschiedliche Reifestadien in ihrer Entwicklung auf.
Neben der Unterscheidung dieser drei Fahrzeugtypen richtet sich das Hauptaugenmerk in dieser Arbeit auf die Chancen und Herausforderungen des Wasserstoffantriebs in Deutschland. Aktuell treiben sowohl die Automobilindustrie als auch diverse politische Institutionen die Etablierung im Markt stark voran. Dies bringt entsprechende Herausforderungen mit sich, aber die Chancen auf der anderen Seite sind so groß, dass es sich lohnt, sie zu überwinden.
Wasserstoff als Energieträger der Zukunft ist aktuell ein Thema, dem weltweit viel Aufmerksamkeit geschenkt wird, was vor allem an zwei Gründen liegt. Zum einen ist dies durch den Klimawandel und die entsprechenden Klimaziele, die von der Politik gesetzt wurden, bedingt. Sie treiben den Ausbau von Alternativen zu fossilen Energieträgern stark voran. Das Ziel, die Kohlendioxid(CO2)-Emissionen insbesondere im Energie-, Industrie- und Verkehrssektor signifikant zu reduzieren, birgt gleichzeitig die Forderung und Notwendigkeit, schnellstmöglich klimaneutrale Technologien im Markt zu etablieren. Zum anderen verlassen wir uns bei den fossilen Energieträgern bisher zu stark auf immer knapper werdende Rohstoffe. Diese zunehmende Verknappung bringt steigende Preise mit sich, bis die Quellen irgendwann komplett versiegen.
Zu den größten Chancen gehört ohne Zweifel, dass der Wasserstoffantrieb an sich keinerlei CO2 ausstößt. Dem steht jedoch gegenüber, dass Wasserstoffantriebe nur dann als emissionsfrei betrachtet werden können, wenn auch die vorherige Herstellung des Wasserstoffs mit regenerativen Energien betrieben wurde. Hierbei spricht man von grünem Wasserstoff.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Der Wasserstoffantrieb
- 2.1. Die Besonderheit von Wasserstoff als Treibstoff
- 2.1.1. Der Energieträger Wasserstoff
- 2.1.2. Physikalische und chemische Eigenschaften von Wasserstoff
- 2.1.3. Herstellung von Wasserstoff
- 2.2. Die Brennstoffzelle als Energiewandler
- 2.2.1. Das Brennstoffzellensystem im Betrieb mit Wasserstoff
- 2.2.2. Kenngrößen und Wirkungsgrade von Brennstoffzellen
- 2.2.3. Lebensdauer von Brennstoffzellen im Vergleich
- 2.2.4. Vergleich der H2-Brennstoffzelle mit anderen Antriebsformen
- 2.2.4.1. Vergleich mit Verbrennungsmotoren
- 2.2.4.2. Vergleich mit batteriebetriebenen Elektromotoren
- 3. Wasserstoffantrieb in Kraftfahrzeugen
- 3.1. Wasserstoffantrieb für Pkw - Potenzial & Umsetzung
- 3.2. Wasserstoffantrieb für Busse - Potential & Umsetzung
- 3.3. Wasserstoffantrieb für Lkw - Potential & Umsetzung
- 4. Chancen und Herausforderungen des Wasserstoff-antriebs in Deutschland
- 4.1. Chancen von Wasserstoff als Antriebsform
- 4.1.1. Ökologische Chancen von Wasserstoff
- 4.1.1.1. Grüner Wasserstoff aus regenerativer Energie
- 4.1.1.2. CO2 Emission von Wasserstoff in der Herstellung
- 4.1.1.3. CO2 Emission von Wasserstoffantrieben im Straßenverkehr
- 4.1.1.4. Rohstoffverfügbarkeit von Wasserstoff
- 4.1.2. Ökonomische Chancen von grünem Wasserstoff
- 4.1.2.1. Förderungen von Wasserstofftechnologien durch den Staat
- 4.1.2.2. Sinkende Kosten in der Herstellung von Wasserstoffantrieben
- 4.1.2.3. Sinkende Kosten in der Herstellung von Wasserstoff
- 4.2. Herausforderungen der Implementierung von Wasserstoff
- 4.2.1. Speicherung und Transport von Wasserstoff
- 4.2.1.1. Wasserstoff im Gasförmigen Zustand
- 4.2.1.2. Wasserstoff im kalten flüssigen Zustand
- 4.2.1.3. Wasserstoff in chemischen oder physikalischen Verbindungen
- 4.2.2. Sicherheit und Handhabung von Wasserstoff
- 4.2.3. Tankstellennetz für Wasserstoff
- 4.2.4. Meinung von Bevölkerung und Politik
- 5. Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse der Chancen und Herausforderungen des Wasserstoffantriebs in Deutschland. Ziel ist es, die Funktionsweise des Wasserstoffantriebs, die verschiedenen Anwendungsbereiche in Kraftfahrzeugen sowie die Potenziale und Hindernisse bei der Implementierung dieser Technologie in Deutschland zu beleuchten.
- Wasserstoff als Treibstoff und seine Eigenschaften
- Funktionsprinzip der Brennstoffzelle
- Potenzial des Wasserstoffantriebs in Pkw, Lkw und Bussen
- Chancen und Herausforderungen der Wasserstofftechnologie in Deutschland
- Ökologische und ökonomische Aspekte des Wasserstoffantriebs
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel liefert eine Einleitung in das Thema Wasserstoffantrieb und seine Relevanz für die Zukunft der Mobilität. Kapitel 2 erläutert die Funktionsweise des Wasserstoffantriebs, wobei die Besonderheiten von Wasserstoff als Treibstoff sowie die Brennstoffzelle als Energiewandler im Detail betrachtet werden. Ein Vergleich mit anderen Antriebsformen, wie Verbrennungsmotoren und batteriebetriebenen Elektromotoren, wird ebenfalls durchgeführt. Kapitel 3 fokussiert auf die Anwendung des Wasserstoffantriebs in Kraftfahrzeugen, wobei die Potenziale und Umsetzungsaspekte für Pkw, Busse und Lkw beleuchtet werden. Kapitel 4 widmet sich den Chancen und Herausforderungen der Implementierung des Wasserstoffantriebs in Deutschland. Hierbei werden die ökologischen und ökonomischen Aspekte sowie die Herausforderungen in Bezug auf die Speicherung, den Transport, die Sicherheit und die Infrastruktur betrachtet.
Schlüsselwörter
Wasserstoffantrieb, Brennstoffzelle, Kraftfahrzeuge, Pkw, Lkw, Busse, Chancen, Herausforderungen, Deutschland, ökologische Aspekte, ökonomische Aspekte, Speicherung, Transport, Sicherheit, Infrastruktur, Technologie, Innovation.
- Citation du texte
- Fatih Duran (Auteur), 2021, Wasserstoffantriebe für Pkw, Lkw und Busse. Chancen und Herausforderungen in Deutschland, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1328775
