Wie Tee und Kaffee die Energiewende voranbringen

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00:00:11: In dieser Folge spricht Michael Köttrich mit zwei Expertinnen der Montan-Universität Leoben darüber, wie die Defossilisierung gelingen kann und welche Chancen Wasserstoff im Energiesystem der Zukunft bietet.

00:00:45: Im Studio der Presse zu Gast sind Professor Christian Mitterer, Leiter des Lehrstuhls für funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme und Magdalena Kirchmeyer, wissenschaftliche Mitarbeiterin am selben Lehrstuhl.

00:01:02: Es steht fest, wir brauchen grüne Energie, denn bei der Verbrennung fossiler Energieträger entstehen Treibhausgase, es entsteht CO².

00:01:11: Und wenn wir uns das anschauen, gegenwärtig liegt der Anteil erneuerbarer Energien bei vierzehn, fünfzehn Prozent.

00:01:19: Zum Vergleich, der Anteil fossiler Energie liegt bei achtzig Prozent, ungefähr fünf Prozent, kommen aus der Kernenergie.

00:01:26: Energiewende heißt also Defossilierung und ... Dabei geht es darum, grüne Strom zu erzeugen und zwar mehr als gebraucht wird und mehr als der Zuwachs, der gebraucht im Strom ist.

00:01:38: Wasserstoff ist also ein Hoffnungsträger, Christian Mitterer.

00:01:41: Was ist denn so besonders am Wasserstoff?

00:01:44: Wasserstoff ist der ideale Energieträger, weil er praktisch CO-frei verbrannt werden kann.

00:01:50: Er ist damit ideal für Anwendungen in der Industrie, die nicht elektrifizierbar sind.

00:01:56: Es ist aber genauso ideal, z.B.

00:01:58: für den Schwerlastverkehr oder für den öffentlichen Verkehr.

00:02:02: Wasserstoff hat auch den großen Vorteil, dass er gespeichert werden kann.

00:02:06: Das ist eine Notwendigkeit mit dem zunehmenden Anteil an Voladila-Energie, das heißt Energie aus Sonne und Windkraft.

00:02:15: Wasserstoff fördert aber viele Herausforderungen, die uns als Werkstoffwissenschaftler interessieren.

00:02:20: Wasserstoff hat die unangenehme Eigenart, dass als Molekül und als Atom sehr klein ist.

00:02:27: und damit leicht in die Materialien, in die Werkstoffe, die wir in der Wasserstofftechnologie brauchen, hinein diffundieren können.

00:02:34: Das heißt, sich hinein bewegen kann.

00:02:36: Er verändert damit die mechanischen Eigenschaften, die werden verschlechtert, das Material kann versprülden.

00:02:41: Das spricht man von der sogenannten Wasserstoffversprüldung.

00:02:44: Das heißt, eine der Herausforderungen beim Wasserstoff ist es, Materialien und auch dünne paräre Schichten zu finden, die genau diese Wasserstoffversprüldung vermeiden können.

00:02:56: Das sind große Herausforderungen.

00:02:58: Was macht die Montanen Universität in diesem Bereich?

00:03:02: Universität entwickelt sogenannte Innovativ-Verbarriere-Schichten.

00:03:06: Spezifisch gesehen ist das eine Schicht, die aus bis zu fünf metallischen Elementen besteht.

00:03:12: in Kombination mit Stickstoff, bildet das dann eine sehr dichte Schicht, wo dann eben dann im besten Fall der Wasserstoff erst gar nicht hindurch wandern, hindurch diffundieren kann und somit kann man das Problem an der Wurzel backen und umgehen und hat dann eigentlich gar nicht das Problem, dass wir eben die Wasserstoffversprühtung dann im Stahl haben.

00:03:30: Christian Mitterer, reden wir noch kurz über die Speicherung.

00:03:33: Da ist immer wieder die Rede von T-Blättern und von Kaffeehäutchen.

00:03:37: Was hat das damit auf sich?

00:03:40: Ja, Teblätter und Kaffeehäutchen kennt man vielleicht im Allgemeinen nicht, aber wir haben jetzt die Zeit, wo Maroni wieder gegessen werden.

00:03:48: Und wir ärgern uns bei den Maronis immer beim Schälen, beim Schälen über diese dünnen Häutchen.

00:03:53: Auch Kaffeewohnen haben diese Häutchen.

00:03:55: Und wir können jetzt diese organischen, diese biologischen Abfälle verwenden, um Speichermaterialein zu entwickeln.

00:04:02: Das sind sogenannte Aktivkohlen, die eine sehr, sehr große innere Oberfläche haben mit vielen Bohren.

00:04:08: Und wir können den Wasserstoff praktisch in diesen Poren an diesen Oberflächen einlagern.

00:04:14: Das hat den Vorteil, dass der Wasserstoff sehr leicht dort eingelagert wird und auch sehr leicht wieder herauskommt.

00:04:20: Das heißt, diese sogenannten Aktivkohlen sind praktisch ideale Speichermöglichkeiten für den Wasserstoff.

00:04:27: Man braucht dazu etwas reduzierte Temperaturen, die aber technologisch leicht beherrschbar sind, typischerweise etwa minus oneinzig Grad.

00:04:35: und man braucht dafür moderate Drücke von vielleicht zehn, zwanzig, dreißig, vierzig Paar.

00:04:40: Und das heißt, damit hat man Speichermaterialen, die grün sind, die biologisch hergestellt werden, die nachwachsen.

00:04:49: Das heißt, das ist eine grüne Speichertechnologie für die grüne Anwendung von Wasserstoff.

00:04:54: Nur um eine Größenordnung zu bekommen, ein Gefühl zu bekommen, wie viele Teblätter, wie viele Kaffeehauten braucht man da?

00:05:01: Erstaunlich wenig.

00:05:03: Zur Größenordnung.

00:05:05: Wenn wir uns vorstellen, ein Gramm an Aktivkohle, das ist ungefähr eine Menge, die auf einem Teelöffel Platz hat.

00:05:13: Dieses eine Gramm kann eine spezifische Oberfläche haben von bis zu dreitausend Quadratmeter.

00:05:19: Dreitausend Quadratmeter ist ungefähr ein halber Fußballplatz.

00:05:22: Wenn man jetzt Wasserstoff gasförmig nimmt, dann braucht man ungefähr für einen Kilogramm Wasserstoff ein Volumen von zwölf Kubikmeter.

00:05:33: Wir können jetzt in diesem einen Gramm, in diesem halben Teelöffel etwa zwei Liter Wasserstoff hineinspeichern und das ist eine ganz betrachtliche Menge für die Wasserstoffspeicherung der Zukunft.

00:05:44: Das ist, da werden große Mengen Energie gespeichert.

00:05:48: Man könnte davon ausgehen, dass Wasserstoff für den Verkehr der große Vorteile birgt.

00:05:53: Genau, also es bringt eben angefangen schon beim Dankvorgang.

00:05:57: Es ist recht vergleichbar mit einem ganz normalen Verbrennungsmotor, also sprich, wenn ich Diesel oder Benzin danke, der ganze Vorgang geht recht schnell.

00:06:06: Und wenn ich jetzt ein Kilogramm Wasserstoff gedankt habe, das entspricht an einer Reichweite von hundert Kilometern.

00:06:13: Und wenn man jetzt das Beispiel, um sich das besser vorstellen zu können, ein Wasserstoffauto nimmt, einen Toyota Mirai, da basten so um die fünf Komma fünf Kilogramm rein.

00:06:22: Und wenn ich jetzt richtig gerechnet habe, habe ich dann eine Reichweite von bis zu fünfhundertfünfzig Kilometern, die ich zurücklegen kann, ohne eben diese Emissionen zu haben.

00:06:33: Am Auspuff kommt dann wirklich nur dieser Wasserstoffdampf an.

00:06:38: Und natürlich ein weiterer Vorteil, wenn ich jetzt vergleiche mit Batterien, es ist einfach viel leichter, was und vor allem in der Industrie bei LKW in der Landwirtschaft einfach von großem Vorteil ist.

00:06:49: Vor allem auch nicht zu vergessen ist auch, dass wir in dieser Hinsicht keine kritischen Rohstoffe brauchen, wie seltener Erden, ein wichtiger Aspekt, denn wenn man über Nachhaltigkeit redet, den man nicht außen vorlassen darf.

00:07:01: In großes Thema kräft ihr mit der Sinn aber die Umwandlungsverluste, die es nachher vorgibt.

00:07:06: Die Verluste sind tatsächlich ein großes Thema.

00:07:09: Das heißt, es treten Verluste auf bei der Herstellung des Wasserstoffs.

00:07:13: Das kann erfolgen entweder über die Elektrolyse aus Wasser, das heißt aus Strom, oder auch über die Bürolyse aus Methan, sprich aus Erdgas und dabei treten Verluste auf.

00:07:24: Verluste treten auch beim Transport von Wasserstoff auf, bei der Speichung von Wasserstoff.

00:07:30: Wasserstoff wird derzeit traditionell gespeichert, entweder unter sehr, sehr hohen Drücken, das heißt, gasförmig, mit Drücken bis zu siehmonat paar oder bei sehr, sehr tiefen Temperaturen, bei denen der Wasserstoff verflüssigt wird.

00:07:44: Dazu braucht es eine Temperatur von weniger als minus zweihundertfünfzig Grad Celsius.

00:07:49: Auch dabei treten Verluste auf.

00:07:51: Und natürlich treten auch Verluste auf beim Betanken, wenn man jetzt im Bereich der Mobilität bleibt.

00:07:57: Und noch einmal treten Verluste auf bei der Umwandlung von Wasserstoff zum Beispiel in Strom, in der Brennstoffzelle oder Alternativ, wenn ich den Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor abgasfrei praktisch verbrennen will, auch dabei treten Verluste auf.

00:08:13: Und das führt natürlich dazu, dass schlussendlich weniger Energie am Rad, das heißt, für die Mobilität ankommt, als ich ursprünglich hineingesteckt habe.

00:08:22: Magdalena Kirchmeyer, wenn ich Ihnen zuhöre, dann geht es bei diesen Innovationen weniger um den privaten PKW-Bereich, sondern mehr um Anwendungen in der Industrie und im Nutzfahrzeugbereich.

00:08:31: Genau, also diese Innovation macht vor allem dort Sinn, wo Wasserstoff in großen Mengen transportiert, gespeichert und vor allem auch kontinuierlich verwendet werden muss.

00:08:42: Wenn wir es ganz konkret machen, Christian Mitterer, was sind denn Anwendungsfälle?

00:08:47: Industrielle Anwendungen sind zum Beispiel die Herstellung von Stahl oder von Zement, das heißt überall dort, wo hohe Temperaturen verwendet werden müssen.

00:08:55: Und da ist Wasserstoff natürlich der ideale grüne Energieträger.

00:08:59: Es gibt aber auch Anwendungen im Bereich der Mobilität, zum Beispiel bei Baufahrzeugen, bei Nutzfahrzeugen, Landwirtschaftsfahrzeugen, die praktisch sehr, sehr viel betrieben werden, regelmäßig betrieben werden, wo Wasserstoff genauso den bisher verwendeten Diesel sehr gut ersetzen kann und damit einen Beitrag zur Energiewende leisten kann.

00:09:24: Da gibt es unterschiedliche Ausführungen.

00:09:26: Eine Wasserstoffdankstelle kann entweder den Wasserstoff selbst erzeugen, z.B.

00:09:30: über die Elektrolyse, d.h.

00:09:32: dazu baue ich dann elektrischen Strom.

00:09:34: Es kann aber auch der Wasserstoff im gasförmigen Zustand oder im verflüssigten Zustand über Tankwagen angeliefert werden, wird dann dort in Hochsicherheitsdank gelagert, muss für die Tankstelle auf den notwendigen Druck komprimiert werden.

00:09:50: Also typisches Wasserstoffauto hat eben diese ... typischen seven hundred power druck im dank.

00:09:55: er muss noch vorgekühlt werden damit sich der dank bei der bedankung nicht unzulässig erwärmt.

00:10:02: und dazu gibt es noch zahlreiche sicherheitssysteme sensoren die praktisch messen ob irgendwo unzulässig wasserstoff austritt und das macht solche dankstellen im relativ teuer und aufwendig ist sogar technologisch beherrschbar.

00:10:15: Sie

00:10:16: haben es angesprochen, das sind viele Fragen, die zu berücksichtigen sind.

00:10:19: Das heißt, das ist auch viel Forschungsarbeit zu leisten.

00:10:22: Mit wem arbeitet die Montano-Universität hier oben zusammen?

00:10:26: Ja, wir haben an der Montano-Universität in dem Gebiet ein Netzwerk mit internationalen und internationalen Partnern aufgespannt.

00:10:34: Bei den Firmenpartnern sind zum Beispiel die Firma AVL-List, ob auch Liebherr oder Wendtrex.

00:10:40: Forschungspartner in Österreich sind zum Beispiel das Heiß-Center-Research der Theograhts, aber auch internationale Partner, die wir in Europa, in Amerika und in Asien haben, die an diesem Thema arbeiten.

00:10:52: Das heißt, es ist ein komplexes Themengebiet und man braucht im Prinzip Kooperationen mit vielen Partnern, um die Herausforderungen zu lösen.

00:11:01: Wir haben uns jetzt die aktuelle Situation angesehen, Magdalena Kirchmeyer.

00:11:05: Waren wir einen Blick in die Zukunft?

00:11:06: Wie sieht die Vision für die Wasserstoffspeicherung aus?

00:11:09: Ja, wir konnten bereits die Energie der Wasserstoffspeicherung positiv prägen mit diesen biologischen Restwerkstoffen aus dem Aktivkohle.

00:11:18: Es ist uns damit gelungen, Wasserstoff zu speichern bei moderaten Temperaturen und auch bei moderaten Drücken.

00:11:24: Ziel wäre natürlich auch, dass wir das Ganze bei Raumtemperatur schaffen, aber das ist aktuelle Zukunftsmusik.

00:11:31: Nichtsdestotrotz ist es mit unseren innovativen Materialkonzepten, ist es uns gelungen, bereits einen positiven Impact zu haben und auch Wasserstoff wirklich aus grünen Energieträger für die breite Masse zugänglich zu machen.

00:11:46: Vielen Dank Ihnen beiden für diese Einblicke.

00:11:48: Wir haben viel gelernt über grüne Energie, über Teblätter, über Kaffeehäuzchen und über Wasserstoff und welche Rolle die Forschungen der Montanuniversität hier oben spielen können.

00:12:00: Und Ihnen sage ich danke fürs dabei sein.

00:12:04: Das war der Presse-Podcast im Rahmen des Innovationsforums zur intelligenten Energieversorgung der Zukunft.

00:12:10: Wir bedanken uns fürs Zuhören.