Die Energiespeicherung - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 279

keit entfiele, eine neue Infrastruktur für die Speicherung aufzubauen. Auch der Sektor
„Verkehr“ würde profitieren, wenn vom Erdöl auf Erdgas als Treibstoff umgestiegen wird.
Bei einem anderen Massenverhältnis der Reaktanden führt der Sabatier-Prozess zur
Synthese von Methanol:

H +CO → CH OH+H O,
das Speichermedium ist Methanol (CH OH). Die Reaktion ist ebenfalls exotherm und be-
nötigt einen CuO/CuO -Katalysator. Methanol ist bei Normalbedingungen flüssig und hat
eine Energiedichte von m − . Der Wirkungsgrad der Synthese nach obiger

Reaktionsgleichung beträgt wahrscheinlich η

w =

kWh ⋅

= ,, so dass sich ein Speicherwirkungsgrad

von η (i)
Sp

, ergäbe. Für den Sektor „Verkehr“ ist dies wohl das bevorzugte Speicher-
verfahren, denn es erfordert die geringsten Änderungen der Infrastruktur (Speicherung,
Verteilung und Fahrzeuge).
Nach der Speicherung ist die nächste Aufgabe, die gespeicherte chemische Energie wie-
der in die gewünschte Endenergie zu wandeln. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen
um die Rückwandlung in elektrische Energie. Das geeignete Verfahren ist die kalte Ver-
brennung mithilfe einer Brennstoffzelle und nur dieses Verfahren soll näher untersucht
werden. In der Brennstoffzelle werden im einfachsten Fall Wasserstoff und Sauerstoff wie-
der zu Wasser vereint und dabei wird chemische in elektrische Energie gewandelt. Die
Brennstoffzelle ist daher in ihrem Aufbau ähnlich zu den modernen Elektrolysezellen in
Abb. 8.7 . Jedoch sind die Aufgaben verschieden: Anstelle von Wasser müssen jetzt Wasser-
stoff und Sauerstoff ionisiert werden, was zu einer Reduktion des Wirkungsgrads führt:

≈

η (f)
Sp

η (i)

Sp η (f)

< , woraus für stationäre Speicher folgt η Sp = < ,. (8.66)

Sp

Die Reaktionsgleichung der Brennstoffzelle lautet, analog zu ( 8.60 ) in umgekehrter Rich-
tung:

H + + O −− → H + ,O → H O. (8.67)

Die zwischen den Elektroden erzeugte elektrische Spannung ( U = Δ ϕ ) beträgt nach ( 8.58 )

Δ H − T Δ S

zF

U = . (8.68)

Die von 1 mol der Ionen transportierte Ladungsmenge ist

Δ q = zF , (8.69)

wobei z die Ladungszahl des Ions ist und F = .C ⋅ mol − als Faraday-Konstante
bezeichnet wird. In Tab. 8.8 sind die Werte von Δ H und Δ S für 3 wichtige Brennstoffreak-
tionen angegeben. Außerdem findet sich dort der Spannungswert U bei einer Umgebungs-
temperatur T = K.
Praktischen Einsatz im Sektor „Verkehr“ findet nur die erste dieser 3 Reaktionen, die
kalte Verbrennung des Wasserstoffs.Auch die kalte Verbrennung von Methanoloder Am-
moniak läut über die 1. Reaktion, indem der Wasserstoffzunächst durch „reforming“ oder