Akkus, Brennstoffzellen und Redox Flow Zellen - elektrochemische Energiespeicher

[Holgerli]

Na, dann schauen wir mal.

Übrigens: Wasserstoffautos wurden in Deutschland die letzten 25 Jahre massiv gefördert. Gebracht hat es nichts.

 

[Bonny]

Zitat

Die Brennstoffzelle hat sehr hohe Skaleneffekte vor sich, die Batterie ist skalenmäßig schon ziemlich am Ende. 70 Prozent der Batteriekosten stecken in den Rohmaterialien, die werden nicht billiger, wenn der Bedarf steigt." Aber warum sehen wir dann immer noch fallende Preise bei Batterien? "Die Batteriekosten sinken nicht wegen Massenproduktion, sondern wegen der Überkapazitäten.

 

Zitat

Einer der Hauptvorteile von Wasserstoff ist, dass das Auto nicht stundenlang am Stecker hängen muss. Als Toyota mit seinem wasserstoff-betriebenen Mirai in Kalifornien die maximale Anzahl an "Zero Emission Credits" abräumte, fluchten die EVangelikalen. Toyota erreichte das sogenannte "Tier 5" Höchstmaß, weil der Mirai in weniger als fünf Minuten wieder fahrbereit war. Tesla warf eine mehr oder weniger potemkineske Batteriewechselstation ins Rennen um die California-State-Knete, mit Erfolg. Nachdem die Förderung geflossen war, wurde die Tauschanlage wenige Jahre später klanglos geschlossen.

https://www.manager-magazin.de/unternehmen/autoindustrie/wasserstoffauto-toyotas-plaene-mit-der-brennstoffzelle-a-1251106-3.html

 

 

 

 

 

 

[Bonny]

 

Zitat

Bis 2023 sollen 1000 mit Wasserstoff betriebene Lastwagen für Coop, Migros und Co. fahren. Hyundai entwickelt die Lastwagen. Die ersten 1000 Stück sind exklusiv für die Schweiz reserviert. H2 Energy ging mit dem Konzern ein Joint Venture ein. Die Vorgabe: Es müssen mindestens 34-Tönner mit Anhänger sein, die fähig sind, in den Voralpen zu fahren. Bereits gingen von 50 Firmen Anfragen für 1400 Lastwagen ein. Sie haben verschiedene Vorteile gegenüber batteriegeladenen Elektro-Lastwagen: Sie sind in nur 10 bis 15 Minuten mit Wasserstoff vollgetankt. Und da sie keine schweren Batterien mitführen, bleibt ihnen mehr Nutzlast.

https://www.aargauerzeitung.ch/schweiz/gross-offensive-coop-migros-und-fdp-wollen-1000-wasserstoff-lastwagen-in-die-schweiz-bringen-134396445

 

Wer braucht da schon einen Semitruck von Tesla?

[reko]

vor 1 Stunde von Bonny:

https://www.manager-magazin.de/unternehmen/autoindustrie/wasserstoffauto-toyotas-plaene-mit-der-brennstoffzelle-a-1251106-3.html

 

Brennstoffzelle bedeutet nicht unbedingt Wasserstoff.  Wasserstoff wird nur immer aus historischen und fundamentalistischen Gründen (lokal CO2 frei vs global CO2 neutral) genannt.

An den Wirkungsgrad von Biogas mit SOFC kommt kein Akkuauto und es gibt eine vorhandene Verteilungsinfrastruktur die effizienter als das Stromnetz ist. Lt DBFZ_Report_30.pdf wurden 2016 in 8.500 Biogasanlagen 32370 GWhel mit Verbrennungsmotoren mit geschätzt 40% Wirkungsgrad verstromt. Bei angenommenen 20kWh/100km reicht das für 8 Mio Akkuautos mit 20ooo km jährlicher Fahrleistung.

power-generation-from-biogas-with-fuel-cell-technology-in-vietnam

 

Es nutzt auch wenig die Autos mit Strom zu betreiben und die Wohnungen weiter mit Öl/Gas zu heizen. Eine sehr interessante Lösung sind Blockheizkraftwerke mit Brennstoffzellen. Es ist nicht einzusehen warum man den dabei erzeugten Strom bis zum Sommer in Akkus speichern soll, wenn man die Brennstoffzellen und das Gas genauso gut ins Auto stecken kann.

[Bonny]

vor 47 Minuten von reko:

Eine sehr interessante Lösung sind Blockheizkraftwerke mit Brennstoffzellen

Lässt sich ein Bekannter gerade installieren.

Kostet ca. 35.000€ und wird sich nie rechnen.

Aussage des Herstellers: Lebensdauer 10 Jahre, aber dann sei sie ja eh abgeschrieben. (Gerwerbliche Nutzung)

Soll bis auf Filterwechsel wartungsfrei sein.

Mal sehen.

 

 

[reko]

vor 16 Minuten von Bonny:

Lässt sich ein Bekannter gerade installieren.

Kostet ca. 35.000€ und wird sich nie rechnen.

Aussage des Herstellers: Lebensdauer 10 Jahre, aber dann sei sie ja eh abgeschrieben. (Gerwerbliche Nutzung)

Soll bis auf Filterwechsel wartungsfrei sein.

Mal sehen.

 

 

 

Meines Wissens soll es für private Hausbesitzer mit Förderung ähnlich wirtschaftlich wie eine Solaranlage sein, wenn man eine Gasheizung sowieso ersetzen muß.

Es werden 40% von maximal 28.200 € förderfähigen Kosten bezuschusst. Der erzeugte Strom wurde (wird ?) auch gefördert.

Für 35000€ bekommt man eine sehr große Anlage. Bei der Technologie ändert sich z.Z. sehr viel.
12. Oktober 2018: Brennstoffzelle und Power-to-Gas als Dream-Team für die Wärmewende

Zitat

Gasversorger und Geräteindustrie erwarten, dass Brennstoffzellen-BHKW kleiner Leistung, die dezentral und hocheffizient Strom- und Wärme für Gebäude liefern, vor dem Durchbruch stehen

 

[Holgerli]

Ab 2022 soll es lt. Bosch nun angeblich mit Brennstoffzellen losgehen. Zuerst LKW. Für Autos aber noch nicht, da noch zu teuer.

Wir werden sehen. Ich halte selbst 2022 für LKW für unrealistisch...

[Holgerli]

Und noch eine Ankündigung. Diesmal aber ohne Jahreszahl: PSA, Opel und Saft (=Total-Konzern) wollen Akku-Zellen in Deutschland und Frankreich produzieren. Wie gesagt: Keine Jahreszahl und nur ein "Letter of Intent".

 

[reko]

Ein weiterer Beleg, dass ein Wirkungsgradvergleich von Akku und Brennstoffzelle ausgehend von elektrischen Strom unfair ist.

 

2019/03/08 KU Leuven team creates solar panel that produces hydrogen from moisture in air
26 Feb 2019 belgian-scientists-crack-the-code-for-affordable-eco-friendly-hydrogen-gas

Ein 1.6 m² Solarpannel erzeugt täglich 250 Liter Wasserstoff mit 15% Wirkungsgrad (übliche Solarzellen haben 18..20% Wirkungsgrad)

Entwickelt von Johan Martens an der KU Leuven.

 

In Lausanne erreicht man 17%

2019/04/29/from-ecole-polytechnique-federale-de-lausanne-record-solar-hydrogen-production-with-concentrated-sunlight

Ein ähnliches System der Fa. Hypersolar: 24 April 2019 HyperSolar focuses on pilot production plant to demonstrate commercial viability.

Die hybride Solarzelle vom Berkeley Lab (page=2 #32) kommt auf berechnet 20,2% Wirkungsgrad - ist also gleich gut wie unsere üblichen PV Anlagen.

6,8 % der Strahlungsenergie werden in Wasserstoff,

13,4 % in elektische Energie umgewandelt.

 

"Elcogen stacks have delivered a world record in fuel conversion efficiency to electricity of 74 per cent".

Am Wirkungsgrad der Brennstoffzelle wird mit besseren Katalysatoren weiter gearbeitet.

April 10, 2019 The Rational Design of More Active Catalysts: Kelsey Stoerzinger

 

Berücksichtigt man beim Schnellladen die Verluste in der Ladesäule und beim Stromtransport ist ein Li-Ion Akku auch nicht besser. Abgesehen davon muß man den Überschussstrom und die Zeit in der Wind- und Solarkraftwerke vom Netz genommen werden müssen und z.B. die benötigten Pumpspeicherkraftwerke oder konventionelle Reservekraftwerke auch im Wirkungsgrad berücksichtigen.

Beim E-Auto ist auch die Klimaanlage und die Akku Heizung/Kühlung zu berücksichtigen.

[magicw]

vor 2 Stunden von reko:

Ein 1.6 m² Solarpannel erzeugt täglich 250 Liter Wasserstoff mit 15% Wirkungsgrad

 

wow, für welche Reichweite taugen 250 l? Ist es unkomprimiertes Gas oder flüssig?  Da könnte ich mir ja meine eigene Tankstelle hinters Haus stellen^^

[reko]

vor 16 Minuten von magicw:

 

wow, für welche Reichweite taugen 250 l? Ist es unkomprimiertes Gas oder flüssig?  Da könnte ich mir ja meine eigene Tankstelle hinters Haus stellen^^

 

Ich gehe davon aus 250l H2 bei Normaldruck, d.h. * 90 g/m3 => 22,5g täglich mit 1,6m² Panelfläche = 14g H2 /m² /Tag.

Toyota Mirai: 0,76 kg Wasserstoff/100 km (link).

Ein m² reicht also für täglich 5,4km Fahrstrecke (falls die Sonne scheint)

[reko]

Hypersolar HYSR, US44915H1041 hat 7 M$ Marketcap, 0,008$/Share

Der Wert liegt hauptsächlich im erteilten Patent US9593053 B1

Lt letzten Quartalsbericht

50k$ Cashbestand Dez 2018

300k$ Burnrate/Quartal

Große Ziele (<4$/kgH2), nichts für die Altersversorgung

[magicw]

vor 5 Stunden von reko:

 

Ich gehe davon aus 250l H2 bei Normaldruck, d.h. * 90 g/m3 => 22,5g täglich mit 1,6m² Panelfläche = 14g H2 /m² /Tag.

P2X wäre evtl auch was für den Energieüberschuss der Energiewende aus Windkraft und Solar.

[reko]

vor 3 Stunden von magicw:

P2X wäre evtl auch was für den Energieüberschuss der Energiewende aus Windkraft und Solar.

Ja, will man mehr regenerativen Strom kommt man daran gar nicht vorbei. Hier handelt es sich aber nicht um Power2Gas (braucht Elektrolyseanlagen) sondern um Solar2Gas. Statt die Solarzellen nicht benötigten Strom produzieren zu lassen wir direkt speicherbarer Wasserstoff produziert. Das spart Investitionskosten und hat einen besseren Wirkungsgrad.

Genauso gibt es aber auch billigere Anlagen, die z.B. mit Hilfe von Algen Methan oder Methanol erzeugen. Das vereinfacht die Lagerung und der SOFC ist es egal.

Statt Energieproduktion pro genutzte Fläche (Flächeneffizienz) ist hier die Wirtschaftlichkeit entscheidend. Algenbioreaktor könnte jährlich 8900 kWh Biomethan auf 1 ha Fläche produzieren oder Nachhaltiger Chemischer Speicher: Konversion von CO2 und H2 zu Methanol (sorry Holgerli, sind schon etwas ältere Technologien)

 

Umweltfreundliche Nanopartikel für die künstliche Photosynthese.

Künstliche Photosynthese, Forschungsstand, wissenschaftlich-technische Herausforderungen und Perspektiven, 2018, pdf 84 Seiten

[reko]

clean-fuel-cells-could-be-cheap-enough-replace-gas-engines

Zitat

The researchers have developed a new fuel cell that lasts at least 10 times longer than current technology,

... “With our design approach, the cost could be comparable or even cheaper than gasoline engines,” said Xianguo Li, director of the Fuel Cell and Green Energy Lab at Waterloo.

 

Das Institut arbeitet im Rahmen des Canadian Urban Transit Research and Innovation Consortium (CUTRIC) zusammen mit Ballard an PEM Zellen.

[reko]

Umicor hat die größte europäische Kobalt Raffinerie (Kokkola in Finland) gekauft:

24.5.2019: Umicore double down on European battery supply chain, Kokkola purchase confirmed

"Kokkola, the only large-scale cobalt refinery outside of China"

 

Argonne Lab hat eine Beschichtung (chemical vapor deposition) für NMC Kathodenmaterial gefunden

14.5.2019: New coating could have big implications for lithium batteries

Zitat

The coating we've discovered really hits five or six birds with one stone.

.. encapsulated them with a sulfur-containing polymer called PEDOT

.. With the coating applied, the researchers believe that the NMC-containing batteries could either run at higher voltages—thus increasing their energy output—or have longer lifetimes, or both.

 

cobalt-miners-news-month-may-2019

[reko]

Der Flaschenhals ist nicht die Akkufertigung - die kann in kurzer Zeit vervielfacht werden. Es sind auch bereits viele neue Fabriken in Planung. Das nützt aber nichts, wenn es nicht genügend Rohstoffe gibt. Neue Lagerstätten zu suchen, Minen zu genehmigen und zu bauen dauert 10..20 Jahre. Solange wird man mit Akkufertigung kein Geld verdienen. Ist dann die Akkuproduktionskapazität der limitierende Faktor, kann die Investition durch eine neue Technologie überholt sein.

Ein ähnliches Phänomen sah man letztes Jahr als der Zinkpreis stieg aber die Treatment Charges der Smelter fielen. Es gab zu wenig Konzentrat um alle Smelter auszulasten (zinc fundamentals).

20.5.2019 EV Metals Demand: The Calm Before The Storm

"EV metal miners will be unprecedented in history and we will see an EV metals super-cycle over the next decade or two"

[reko]

AFC Energy (ISIN: GB00B18S7B29, 2019/05/AGM-Presentation-FINAL.pdf) hat eine Brennstoffzelle mit integrierten Ammoniak Cracker vorgestellt.

20.5.2019: AFC Energy Cracks Use of Ammonia in Alkaline Fuel Cell

Die Elektroden der englischen AFC Energy werden von der italienischen DeNora im deutschen Werk hergestellt.

 

Ebenfalls mit Ammoniak und alkalischen Brennstoffzellen arbeitet Gencell (siehe #29)

Ammoniak kann relativ leicht in Stickstoff und Wasserstoff zerlegt werden. Alkalische Zellen (nur für stationären Betrieb) sind als Elektrolyseur üblich, als Brennstoffzelle weniger.

Vorteil gegenüber PEMFC: brauchen weniger reinen Wasserstoff, kein Platin als Katalysator, höherer Wirkungsgrad

Vorteil gegenüber SOFC: niedrigere Betriebstemperatur.

[reko]

Die Morimura Gruppe hat ein SOFC JV gegründet.

March 4th 2019: Four Companies in the Morimura Group(NORITAKE, TOTO, NGK INSULATORS, NGK SPARK PLUG)Concluded a Memorandum of Understandingregarding the Establishment of Joint Venture for Solid Oxide Fuel Cell

Zitat

The JV accelerates the commercialization and practical application for SOFC by integrating some of the SOFC technology that each company has developed.

NGK SPARK PLUG: Development of SOFC

NGK Insulators (u.a. Marktführer NaS Akku) 2009: NGK develops world's most efficient fuel cell

Noritake: Fuel Cells / Materials for Fuel Cells

TOTO: Fuel cell stack

 

Japan pusht die Brennstoffzelle (auch China und Südkorea)

January 2018: The Hydrogen Energy Infrastructure Development in Japan

March 20, 2019: Japan fuel cell technology continues to increase throughout the nation

Zitat

nearly 265,000 ENE-FARM residential fuel cells with generating capacities of up to 5 kilowatts have been installed for home use.

.. Over 2,800 fuel cell vehicles (FCVs) were on the country’s roads by the end of last year .. the country can move closer to its 40,000 FCVs on the road 2020 target and its 800,000 by 2030 target

 

[reko]

Sonne + Meerwasser = Methanol

05.06.2019: "Methanol-Inseln" gewinnen Treibstoff aus dem Meer

Zitat

Setzte man bei der Treibstoffproduktion aus CO2 allein auf Power-to-Gas-Anlagen zu Lande, wäre die benötigte Anlagenfläche zu groß, so ihr Argument. "Eine Fläche von rund 170.000 Quadratkilometern wäre nötig, um den jährlichen Bedarf für den globalen Güterverkehr zu produzieren"

.. Höhere CO2-Konzentration im Meerwasser

.. Nachteil: Hohe Kosten

 

power2liquid-fuer-zuhause

Willpower Energie-System (biokatalytisch)

"weltweit erste Power-to-Liquid und CO2 Umwandlungssystem, unter milden Prozessbedingungen (niedrige Temperaturen und geringer Druck) "

 

Einfacher als das CO2 aus Meerwasser oder Luft zu extrahieren ist es die reichlich vorhandenen CO2 Emittenten zu nutzen.

small-scale-methanol-plant-flexmethanol

Zitat

FlexMethanol ermöglicht die wirtschaftliche Umwandlung von überschüssigem Strom und CO2 aus dem Rauchgas in einen chemischen Energiespeicher mittels modularer und dezentralen Produktionseinheiten.

 

oder Methanol aus Biomasse/Abfall

 

Power to Methanol - als Langzeitspeicher unverzichtbar für den Klimaschutz

[reko]

NEL (Wasserstoff, Elektrolyseure, Speicher, Tankstellen) hat jetzt korrigiert.

5.6.2019: Nel Asa: Aktie im Korrektur-Modus – Gibt es Probleme?

Die Großaktionäre haben verkauft.

F9 Investments  vorher 6,02% jetzt 0,25%

H2 Holding vorher 7,12 % jetzt 3,58 %

[reko]

Ähnlich wie die von Tesla übernommene Maxwell (mit polymer binder, siehe Tesla #2916, Dry Electrode Coating Technology.pdf)

hat Fraunhofer eine "trockene" Elektrode entwickelt (mit binder polymers)
4.6.2019: Low-cost and Environmentally Friendly Battery Production for the Electric Car of Tomorrow

fraunhofer.de/en/press/research-news/2019/june/economical-energy-storage-for-the-electric-car-of-tomorrow

 

Beide Technologien arbeiten derzeit mit flüssigen Elektrolyt um die Ionen durch einen konventionellen Separator zu bringen.

Die Akkus sind so nicht "trocken" sondern flüssigkeitsärmer. Diese "trockene" Elektroden könnten aber auch bei Solid State Akkus mit festen Elektrolyt verwendet werden.

Leitfähige Polymere als funktionale Bindermittel für positive Elektroden in Lithium-Ionen-Batterien (Dissertation 125 Seiten pdf)

 

[reko]

keine neue Erkenntnis aber nochmal bestätigt

5 Jun 2019: Bad news from science land: Fast-charging li-ion batteries may be quick to top up, but they're also quick to die

two papers published in Advanced Energy Materials and the Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

[reko]

Weidner, E., Ortiz Cebolla, R. and Davies, J., Global deployment of large capacity stationary fuel cells–Drivers of, and barriers to, stationary fuel cell deployment, EUR 29693 EN, Publications Office of the European Union,Luxembourg, 2019, ISBN 978-92-76-00841-5, doi:10.2760/372263, JRC115923 (pdf)

 

2019-05-07 the-fuel-cell-market-bengt-ridell.pdf

[Hawkeye]

https://electrek.co/2019/06/11/hydrogen-station-explodes-toyota-halts-sales-fuel-cell-cars/

 

Nachdem eine Wasserstoff Ladestation in Norwegen hochgegangen ist, stoppen Toyota und Hyundai nun den Verkauf von Wasserstoff getriebenen Autos in Norwegen...