Wasserstoff-Explosionen im japanischen Atomkraftwerk

In dem Atomkraftwerk Fukushima I in Japan ist es dieser Tage wiederholt zu Wasserstoffexplosionen gekommen; in Block 1 am 12. März, in Block 3 am 14. März und in Block 2 am 15. März 2011. Wie tagesschau.de vermeldete gilt es inzwischen als sicher, dass in mindestens einem der insgesamt sechs Siedewasserreaktoren eine Teil-Kernschmelze erfolgt ist. Wie es genau zur Entstehung von Wasserstoff gekommen ist, ist indes noch unklar. Normalerweise ist in derartigen Reaktoren kein Wasserstoff vorhanden – weder gasförmig noch flüssig. Das Gas entsteht erst bei vergleichsweise hohen Temperaturen.

Der Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) geht davon aus, dass die Hüllen der Brennstäbe, die den Kernbrennstoff zusammenhalten, indirekt als H2-Quelle herhalten müssen. Diese Hüllen bestehen hauptsächlich aus Zirkonium, einem Metall, das bei etwa 1.000 °C beginnt zu oxidieren. „Da es aber rund um den Reaktorkern keinen freien Sauerstoff gibt, reagiert das Metall mit dem Wasserdampf und entzieht diesem den Sauerstoff. Nimmt man dem Wasser den Sauerstoff weg, bleibt Wasserstoff übrig.“ (Zitat: DWV-Meldung vom 16.03.2011)

Eine andere Möglichkeit, wie sich Wasserstoff bilden könnte, wäre die Thermolyse von Wasser (Spaltung/Dissoziation durch hohe Temperaturen). Die thermische Dissoziation bezeichnet den Zerfall von Molekülen – in diesem Fall das H2O-Molekül – durch Wärmeeinwirkung in seine einzelnen Bestandteile (H2 & O2). Oberhalb einer Temperatur von etwa 4.000 °C vollzieht sich eine direkte Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff. Diese Temperaturen werden in einem Reaktor jedoch nicht erreicht. Bei der Anwesenheit spezieller Reaktionspartner (z.B. Jod, Schwefeldioxid) kann die erforderliche Mindesttemperatur jedoch auf 1.000 bis 1.700 °C gedrückt werden. Hierbei würde auch Sauerstoff freigesetzt werden.

Unabhängig davon, auf welchen chemischen Pfaden genau der Wasserstoff bei diesem Unglück erzeugt wurde, steht fest, dass er das Ergebnis einer unbeabsichtigten Reaktorüberhitzung ist. Nachdem das Wasserstoffgas wie auch immer gebildet wurde, stieg es aufgrund seiner hohen Flüchtigkeit und seines niedrigen Eigengewichts rasch nach oben. Es konnte somit über geeignete Ventile oben aus dem Stahlbehälter abgelassen werden. Diese Freisetzung schien notwendig geworden zu sein, um einen Überdruck im Reaktorbehälter zu verhindern.

Wie den bisherigen Meldungen zu entnehmen ist, wurde in den Reaktorbehältern der Gebäude 1 und 3 Wasserstoff gezielt abgelassen, um somit für einen Druckabbau zu sorgen. Außerhalb des Stahlbehälters vermischte sich dieses Gas dann mit dem Luftsauerstoff, so dass ein zündfähiges Gemisch entstand, das sich entzündete und die Gebäudehüllen der Gebäude 1 und 3 absprengte.

Der Stahlbehälter von Reaktor 2 scheint infolge von herab fallenden Gebäudeteilen defekt zu sein. Infolge der dort ebenfalls herrschenden hohen Temperaturen könnte es hier im Inneren des Stahlbehälters zur Bildung eines zündfähigen Gemisches kommen.

Zur Entzündung von Wasserstoff kommt es erst dann, wenn erstens Sauerstoff vorhanden ist, sich zweitens ein zündfähiges Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch gebildet hat und drittens ausreichend Zündenergie zugeführt wird.

Das gesamte Kernkraftwerk Fukushima I verfügt über eine elektrische Bruttoleistung von 4.696 Megawatt, deutlich mehr als deutsche Kraftwerke. Ähnliche Reaktortypen (Siedewasserreaktor) stehen in Deutschland in Brunsbüttel (Bruttostromleistung: 806 MW), Isar 1 (912 MW) und Philippsburg 1 (926 MW). Die Anlage in Krümmel bei Hamburg ist vom gleichen Typ aber leicht modifiziert und größer (1.402 MW).

E-Paketdienst in Berlin

Schritt für Schritt werden immer mehr Elektroautos auf die Straße gebracht. So zum Beispiel in der Bundeshauptstadt, wo Ende Januar 2011 insgesamt fünf neue elektrisch betriebene Paketfahrzeuge ihren Betrieb im Kurier-, Express- und Paketdienst aufnahmen. Die Deutschen Post (DHL) greift dabei auf drei mit Natriumchlorid-Nickel-Batterien ausgestattete Fahrzeuge zu, so genannte Daily Electrics. Diese 3,5-Tonner basieren auf dem Daily 35 S von Iveco und verfügen über einen wassergekühlten Drehstrom-Asynchronmotor (Nennleistung: 30 kW). Die Spedition Meyer & Meyer setzt auf zwei 11-Tonner, die von dem niederländischen Fahrzeughersteller AGV umgerüstet wurden.

Die Fahrzeuge gehören zum Projekt E-Stadtlogistik, das Teil der „Modellregion Elektromobilität Berlin/Potsdam“ ist (s. HZwei-Heft Apr. 2010). Mit ihnen soll der Alltagseinsatz im Zustelldienst erprobt werden. Dazu gehören auch die Freigabe des nächtlichen Lieferverkehrs und die Nutzung spezieller Fahrspuren für Elektrofahrzeuge. Peter Ramsauer, Bundesminister für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, überreichte die Förderbescheide über insgesamt 1,3 Mio. Euro an DHL, Spedition Meyer & Meyer sowie die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung und erklärte, dass damit jetzt sämtliche der rund 200 Einzelprojekte in den acht Modellregionen angelaufen seien. Kaufanreizen erteilte er erneut eine Absage: „Unsere Steuermilliarden investiere ich lieber in den Erhalt der Infrastruktur, denn was nützt mir das beste Elektroauto, wenn es über marode Straßen holpert?“ Dem entgegnete Daimler-Entwicklungsvorstand Thomas Weber laut Nachrichtenagentur dpa-AFX: „Ohne Marktanreizsysteme wird das Ziel, bis 2020 eine Million Autos auf Deutschlands Straßen zu haben, nicht erreichbar sein.“

Ein weiterer Praxistest in Berlin läuft seit Mitte Februar 2011 mit Almuth Hartwig-Tiedt, der Staatssekretärin in der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen. Sie testet für drei Monate die Alltagstauglichkeit eines Stromos als Elektro-Dienstwagen. In einem Blog berichtet die Staatssekretärin in dieser Zeit über ihre Erfahrungen – und einige Probleme innerhalb der ersten Tage (http://blog.emo-berlin.de). Gernot Lobenberg, Leiter der Berliner Agentur für Elektromobilität eMO, erklärte: „Der aktuelle Feldversuch wird uns wichtige Informationen über Praxistauglichkeit von Elektroautos und die entsprechende Infrastruktur in Berlin liefern.“

„Herber Rückschlag“

Der Ausstieg der Friedrichshafener Tognum AG aus dem Brennstoffzellengeschäft ist von der BZ-Szene als negatives Signal bewertet worden. Der Vorsitzende des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verbandes (DWV) Dr. Johannes Töpler sagte Mitte Februar während der Jahrespressekonferenz in Berlin: „Das ist ein herber Rückschlag für die Branche.“ Er nannte diesen Schritt eine „kleine Katastrophe“, fügte jedoch hinzu: „Man muss auch mit Rückschlägen leben.“

Anfang Dezember 2010 waren aus Berlin noch Forschungsgelder für die Weiterentwicklung dieser Technologie bewilligt worden, weil glaubhaft die Weiterverfolgung der MCFC-Technik beteuert worden war. Diese Bewilligung wurde mittlerweile aber zurückgerufen, hieß es aus der Hauptstadt. Auf Nachfrage der HZwei-Redaktion stellte ein Tognum-Sprecher klar, dass diese Unternehmensentscheidung allein aus wirtschaftlicher Sicht getroffen worden sei. Er sagte: „Das heißt nicht, dass diese Technik tot sein muss.“ Weiterhin erklärte er, dass die Tognum-Gruppe schon im Jahr 2010 sehr aktiv nach Kooperations- und auch Verkaufsmöglichkeiten für MTU Onsite Energy gesucht habe, sich letztlich aber alle Hoffnungen zerschlagen hätten.

Von Gewerkschaftsseite kam heftige Kritik an der Entscheidung des Aufsichtsrates, da nun 93 Arbeitsplätze in einer zukunftsträchtigen Technikbranche wegzufallen drohen. Lilo Rademacher, erste Bevollmächtigte der IG Metall Friedrichshafen-Oberschwaben, sagte, ein Technologiekonzern wie die Tognum AG, der die Eigenentwicklung der Brennstoffzelle nicht zur Serienreife bringe, sondern diese Zukunftstechnologie einfach aufgebe, scheine wohl eher von kurzfristigen Aktionärsinteressen geleitet zu sein als von Perspektiven für die eigene Zukunft.

Tognum hatte Ende Dezember 2010 mitgeteilt, dass sie ihre Brennstoffzellenaktivitäten zur Weiterentwicklung von stationären Hochtemperatursystemen beendet.

550 Batterieexperten in Aachen

Die Doppelverstaltung, die mit dem „Batterietag NRW“ sowie dem Kongress „Kraftwerk Batterie“ vom 28. Februar bis 2. März 2011 stattfand, war ein voller Erfolg: 550 Batteriexperten waren nach Aachen gekommen und waren begeistert. Veranstalter waren das Haus der Technik, EnergieForschung.NRW, EnergieRegion.NRW und NanoMikro+Werkstoffe.NRW. Unterstützt wurden beide Termine u.a. von der HZwei.

„Das Thema Batterien ist für die Elektromobilität von herausragender Bedeutung“, sagte Tagungsleiter Prof. Sauer von der RWTH Aachen. Er ergänzte noch: „Mit der Entwicklung leistungsfähigerer und preiswerterer Batterien steht und fällt das ganze Projekt E-Mobility.“ Einige Referenten auf der Tagung Kraftwerk Batterie stellten die Batterie sogar auf die gleiche Stufe mit dem Verbrennungsmotor.

Bei der Batterietechnik ist das Rennen um die Technologieführerschaft gerade voll entbrannt. Was in Deutschland getan werden muss, um vorne mit dabei zu sein, wurde ausführlich diskutiert. Die Veranstaltungen gaben zudem einen umfassenden Einblick in den Stand der Technik und die aktuellen Entwicklungen im Bereich Batterien für die Elektromobilität. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batterietechnologie, Automobilelektrifizierung und Netzeinbindung diskutieren internationale Fachleute die technischen Innovationen und visionären Nutzungsmöglichkeiten neuartiger Batteriekonzepte in Fahrzeugen und anderen Anwendungen in den sich schnell entwickelnden Märkten. „Unter der Vielzahl der Veranstaltungen zum Thema E-Mobilität und Batterietechnologie ist die HDT-Tagung `Kraftwerk Batterie` sicherlich ein Highlight, vor allem auch was die Qualität und Relevanz der Redebeiträge angeht.“ so ein Teilnehmer. „Außerdem waren alle wichtigen Firmen und Ansprechpartner aus der Branche vertreten“. Eine umfangreiche Posterausstellung rundete das Programm ab.

Der nächste Termin steht bereits fest: vom 5. bis 7. März 2012 in Münster. Dann liegen die Ergebnisse der zahlreichen, durch die Bundesregierung angestoßenen, Forschungsprojekte vor. Ein guter Grund, den neuen Termin im Auge zu behalten.

www.battery-power.eu

Gratis-Eintrittskarten für die Hannover Messe 2011

Hydrogeit lädt Sie nach Hannover ein, damit Sie dort die weltweit größte Industriemesse erleben zu können. Alle HZwei-Abonnenten und Kunden des Hydrogeit Verlags erhalten kostenlose Fachbesucher-Tickets. Klicken Sie für die Reservierung einfach auf folgenden Link:

www.hannovermesse.de/aktion2011?5s7b2

Mit diesem Link gelangen Sie direkt auf die Registrierungs-Website der Hannover Messe 2011. In dem Fenster, das sich auf dieser Homepage öffnet, klicken Sie bitte auf „weiter“ (5-stelliger Aktions-Code ist bereits eingetragen). Anschließend können Sie sich ganz einfach Ihr persönliches e-Ticket reservieren. Das Fachbesucher-Ticket wird Ihnen dann per Mail zugesandt, damit Sie es ausdrucken können. Das ausgedruckte Ticket im DIN-A4-Format ermöglicht Ihnen den direkten Zugang zum Messegelände. Es gilt als Dauerticket für alle Veranstaltungstage und ermöglicht Ihnen zudem die kostenfreie Nutzung der öffentlichen Verkehrsmittel im Großraum-Verkehr Hannover an jedem Messetag, den Sie auf dem Ticket vermerken.

Viel Spaß in Hannover wünscht die HZwei-Redaktion!

DWV: Wasserstoff ist in der Politik angekommen

Der Deutsche Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. (DWV) hat am 15. Februar 2011 seine 5. Jahrespressekonferenz in Berlin abgehalten. Der Interessensverband informierte die anwesenden Journalisten über den aktuellen Entwicklungsstand der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnik, maßgebliche Aktivitäten des vergangenen Jahres sowie Vorhaben für 2011. Als externer Fachmann war Prof. Dr. Manfred Fischedick, Vizepräsident des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt, Energie, zu Gast und erklärte, wie Wasserstoff als Energiespeicher in Zukunft zu einer nachhaltigen Energieversorgung beitragen kann.
Dr. Johannes Töpler, Vorstandsvorsitzender des DWV, hatte als Motto der Veranstaltung „Wasserstoff und Brennstoffzellen auf dem Weg in den Markt“ herausgegeben und verkündete: „Der Wasserstoff hat nicht nur Marktnähe erreicht, sondern ist auch in der Politik angekommen.“ Die Frage seitens der HZwei-Redaktion, ob der Verband denn schon Gespräche mit politischen Vertretern über konkrete Markteinführungsprogramme für Brennstoffzellen führe, konnte Töpler allerdings nicht mit ja beantworten.

Kostenloser Hydrogeit-Newsletter

Im Januar 2011 hat Sven Geitmann seinen eigenen neuen Newsletter herausgebracht. Der Hydrogeit-Newsletter informiert insbesondere über die Themen Wasserstoff, Brennstoffzellen & Elektromobilität. Er liefert aktuelle Meldungen, Kommentare, Termine, Buch-Tipps und vieles mehr. Dieser unabhängige Service ist kostenlos und unverbindlich, das heißt der Newsletter ist jederzeit problemlos kündbar. Neben aktuellen Nachrichten aus dem HZwei-Blog sowie dem Hydrogeit-Twitter-Account informiert der Diplom-Ingenieur und Inhaber des Hydrogeit Verlags über neue Termine, gibt Buchempfehlungen und kommentiert aktuelle Geschehnisse. Außerdem erhalten die Abonnenten als besonderen Service Gratis-Hefte der HZwei und kostenlose Eintrittskarten zu ausgewählten Veranstaltungen. In der Vergangenheit hat Geitmann bereits unregelmäßig auf digitalem Weg über aktuelle Geschehnisse und Veranstaltungen informiert. Fortan geschieht dies regelmäßig (zunächst monatlich) und zudem in neuem Design.

www.hydrogeit.de/newsletter.htm

Staatssekretärin testet Stromos

Ein Praxistest für Elektromobilität läuft seit Mitte Februar 2011 mit der Staatssekretärin in der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen, Almuth Hartwig-Tiedt, in Berlin. Sie testet für drei Monate die Alltagstauglichkeit eines Stromos als Elektro-Dienstwagen. In einem Blog berichtet die Staatssekretärin in dieser Zeit über ihre Erfahrungen – und einige Probleme innerhalb der ersten Tage (http://blog.emo-berlin.de). Gernot Lobenberg, Leiter der Berliner Agentur für Elektromobilität eMO, erklärte: „Der aktuelle Feldversuch wird uns wichtige Informationen über Praxistauglichkeit von Elektroautos und die entsprechende Infrastruktur in Berlin liefern.“

H2Mobility auf Japanisch

Insgesamt dreizehn japanische Unternehmen aus der Automobil- und Energiebranche haben am 13. Januar 2011 angekündigt, bis 2015 rund 100 Wasserstofftankstellen im Land installieren zu wollen. Außerdem planen sie die Großserienproduktion von frei verkäuflichen Brennstoffzellenautos. Wie die Unternehmen vermeldeten, habe es große Fortschritte in der BZ-Entwicklung gegeben, wodurch es gelungen sei, die Produktionskosten drastisch auf heute bereits unter 100.000 US-$ zu senken. So beabsichtigt beispielsweise Toyota, ein serienfertiges Fuel Cell Hybrid Vehicle zum Preis von etwa 50.000 US-$ anzubieten. Zu den weiteren Unterzeichnern zählen auch Honda und Nissan. Die 100 H2-Stationen sollen in den vier Metropolregionen Tokyo, Nagoya, Osaka und Fukuoka errichtet werden.

CHIC – Neues groß angelegtes Brennstoffzellenbusprojekt

Unterzeichnung der Kooperationsvereinbarung durch Heinrich Klingenberg, hySOLUTIONS

Unterzeichnung der Kooperationsvereinbarung durch Heinrich Klingenberg, hySOLUTIONS„Wir bringen mit 26 Partnern 26 Brennstoffzellenbusse auf den Weg und werden mit 26 Millionen Euro gefördert.“ Mit diesen Worten startete die Koordinatorin Monika Kentzler das neue CHIC-Projekt. CHIC steht für Clean Hydrogen in European Cities und bezeichnet das europäische Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Busprojekt, das Ende 2010 auf den Weg gebracht wurde. Zu dem Kick-off-Meeting, das von der Stadt Köln in Zusammenarbeit mit dem Netzwerk Brennstoffzelle und Wasserstoff der Energieagentur NRW und HyCologne veranstaltet wurde, waren rund 60 Experten aus dem In- und Ausland erschienen.
Das neue H2BZ-Busprojekt verfügt über eine Laufzeit von sechs Jahren. In den fünf beteiligten Städten (Aargau/Schweiz, Bozen/Italien, London/Großbritannien, Mailand/Italien und Oslo/Norwegen) werden ab 2011 Schritt für Schritt insgesamt 26 Wasserstoff-Hybridbusse der neuesten Generation in Betrieb genommen und im Linienverkehr eingesetzt werden. Jede Stadt wird eine Busflotte aus drei bis acht Brennstoffzellenbussen betreiben (Aargau 5, Bozen 5, London 8, Mailand 3, Oslo 5). Die Fahrzeuge dafür kommen von Mercedes-Benz, Wright und Van Hool. Insgesamt sind 26 Projektpartner aus neun Ländern eingebunden, die sich aus Vertretern der Industrie, kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen zusammensetzen. Die Gesamtkosten des Projekts belaufen sich auf 81,8 Mio. Euro und werden mit 26 Mio. Euro von der Europäischen Union gefördert.
CHIC ist Teil der Europäischen Technologieinitiative (JTI) und baut auf den Erfolgen und Ergebnissen der Vorgängerprojekte CUTE/ECTOS (2001 bis 2005) und HyFLEET:CUTE (2006 bis 2009) auf. Anders als in diesen Programmen bindet CHIC jedoch von Anfang an auch die Erfahrungen anderer Wasserstoff-Busprojekte mit ein. Das erklärte Ziel ist, den Erfahrungsschatz aus allen Projekten frühzeitig zusammenzuführen und einen breiten Wissenstransfer sicherzustellen. Die auf diese Weise assoziierten Busprojekte erhalten allerdings keine Förderung aus dem CHIC-Topf. Um eine Differenzierung innerhalb des Projekts zu ermöglichen sowie eine klare Abgrenzung der geförderten von den assoziierten Teilen zu ermöglichen, wurde das CHIC-Projekt in drei Phasen unterteilt. Diese drei Phasen sind zeitlich gestaffelt und spannen den Bogen von den Aktivitäten aus der Vergangenheit über die Gegenwart bis in die Zukunft.
In die Phase 0 sind die bereits in den vergangenen Jahren gestarteten Projekte in Berlin, Hamburg, Köln und Whistler/Kanada eingeordnet. Die Erkenntnisse und Projektdaten aus diesen Flottenbetrieben mit insgesamt 37 Wasserstoffbussen (Brennstoffzellenantrieb und Verbrennungsmotoren) fließen in das CHIC-Projekt ein. Damit wird eine breitere Datenbasis für die Auswertung des CHIC-Projekts geschaffen, um somit das Erreichen der Projektziele von JTI und EU zu beschleunigen.
In Phase 1 kommen ab 2011 insgesamt 26 neue Brennstoffzellenbusse in den fünf genannten Städten zum Einsatz. Pro Standort werden dazu je zwei neue Wasserstofftankstellen installiert. Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und den Verbrauch der Busse wurden gegenüber der vorherigen Fahrzeuggeneration deutlich erhöht. Die Lebensdauer für den Brennstoffzellenantrieb liegt jetzt bei mindestens 6.000 Stunden (in HyFLEET:CUTE waren es noch 2.000 Stunden). Der Durchschnittsverbrauch der Busse soll auf unter 13 Kilogramm pro 100 Kilometer sinken (in HyFLEET:CUTE waren es noch über 20 kg/100 km). Auch bei der im Projekt aufzubauenden H2-Infrastruktur wurde die Meßlatte deutlich angehoben. Jede Tankstelle, die im Rahmen des Projektes neu installiert wird, soll in der Lage sein, pro Tag 200 Kilogramm Wasserstoff abzugeben. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist, dass die neuen Tankstellen in der Betriebszeit der Busse zu 98 % verfügbar sein sollen. Darüber hinaus ist man bestrebt, den größten Teil des im Projekt verwendeten Wasserstoffs aus erneuerbaren Energien zu erzeugen.
In Phase 2, die ab 2012 beginnt, sollen weitere 14 europäische Städte und Regionen Teil des CHIC-Projekts werden. Diese Städte und Regionen erhalten ab sofort Informationen aus dem laufenden Vorhaben. Damit sollen diese Partner, die noch über keinerlei Erfahrungen mit wasserstoffbetriebenen Bussen verfügen, frühzeitig in die Lage versetzt werden, Brennstoffzellenbusse und die dafür notwendige H2-Infrstruktur in ihre zukünftigen Busflotten zu integrieren. Bei diesem Vorhaben werden die beteiligten Städte und Regionen durch die auf europäischer Ebene agierende Städte- und Regionen-Partnerschaft HyRAMP begleitet.
Phasen- und projektübergreifend werden verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen zu den Themenbereichen Umweltschutz, Wirtschaftlichkeit und Gesellschaft untersucht und in entsprechenden Studien ausgewertet. Im Mittelpunkt stehen dabei die Akzeptanz der H2BZ-Technologie in den Kommunen sowie die Einbindung von erneuerbaren Energien in die Wasserstofferzeugung.

Autorin: Alexandra Huss, akombe
Foto: M. Corneille