Wasserstoff ist das Wunderelement. Es kann Brennstoffzellen antreiben, die Strom erzeugen und dabei nichts als Wasser und wenig Wärme hinterlassen. Wenn die Menschheit theoretisch Wasserstoff nutzen würde, um ihren gesamten Energiebedarf zu decken, könnten wir uns für immer und einen Tag an einer schadstofffreien Umwelt erfreuen. Was wäre das für eine wundervolle Welt. Was für eine herrliche Zeit, frei zu sein! Ein neuer Bericht von CICERO macht diesen Traum weniger sicher.

Seit der Katastrophe von Fukushima ist Japan der Hauptbefürworter einer Wasserstoffwirtschaft. Die Regierung hat große Mengen Geld an Hersteller wie Toyota und Honda für den Bau wasserstoffbetriebener Autos bereitgestellt. Viele von uns in der SauberTechnica Die Community hat Toyota (und in geringerem Maße Honda) immer wieder dafür kritisiert, dass sie ihre Elektroauto-Pläne auf Eis gelegt haben, während sie den Wasserstoff-Traum verfolgen, aber wir müssen verstehen, dass die Regierung, wenn sie auf etwas drängt, fast immer bekommt, was sie will will.

Die Realität sieht jedoch ganz anders aus. Unternehmen für fossile Brennstoffe haben sich auf den Wasserstoff-Zug gedrängt, überzeugt davon, dass dies die Lösung ist, für die sie gebetet haben – eine Technologie, die es ihnen ermöglicht, weiterhin Methangas zu produzieren und gleichzeitig der Öffentlichkeit mitzuteilen, dass es schadstofffrei ist. Wir wissen, dass das reiner, unverfälschter Hass ist, aber es ist Musik in den Ohren der Leichtgläubigen.

Jetzt hat CICERO einen Bericht veröffentlicht, der besagt, dass die Verwendung von Wasserstoff zwar zu keinen Emissionen führen kann, es aber zu Undichtigkeiten im Wasserstoffverteilungssystem kommen kann zwölfmal so schädlich für die Umwelt als Kohlendioxid. Die Studie wurde am 7. Juni 2023 in der Zeitschrift veröffentlicht Kommunikation Erde & Umwelt. Nach Phys.orgDamit schließt die Studie eine Wissenslücke über die Klimawirkungen von Wasserstoff, einer zentralen Technologie der Energiewende.

Wasserstoff ist kein Treibhausgas, aber seine chemischen Reaktionen in der Atmosphäre wirken sich auf Treibhausgase wie Methan, Ozon und stratosphärischen Wasserdampf aus. Daher können Wasserstoffemissionen trotz fehlender direkter Strahlungseigenschaften zu einer verstärkten globalen Erwärmung führen. Die Forschung wurde von Dr. Maria Sand, einer leitenden Wissenschaftlerin bei CICERO, und ihren Kollegen in Zusammenarbeit mit Forschern in Großbritannien, Frankreich und den USA geleitet.

„Die Auswirkungen von Wasserstoff auf das Klima sind ein wenig erforschtes Thema. Allerdings bestätigen einige auf Einzelmodellstudien basierende Arbeiten unser geschätztes globales Erwärmungspotenzial über 100 Jahre (GWP100) von 11.6“, sagte Sand. „Wir haben fünf verschiedene Modelle der atmosphärischen Chemie verwendet und Veränderungen im atmosphärischen Methan, Ozon und stratosphärischem Wasserdampf untersucht.“

„Wasserstoff interagiert mit verschiedenen biogeochemischen Prozessen. In unsere Schätzungen haben wir die Bodenaufnahme, die photochemische Produktion von Wasserstoff, die Lebensdauer von Wasserstoff und Methan sowie die Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und Methan einbezogen“, sagte Sand.

Laut Sand ist die Studie dank der fortschrittlichen und neuartigen Nutzung bestehender Klimamodelle die bislang umfassendste Bewertung der Klimawirkung von Wasserstoff. „Wir haben die Unsicherheiten abgeschätzt und unsere Studie bildet eine solide Grundlage für die politische Entscheidungsfindung zum Thema Wasserstoff.“ Ein globales Erwärmungspotenzial von 11.6 ist signifikant, und unsere Studie zeigt deutlich, wie wichtig es ist, Wasserstofflecks zu reduzieren. Uns fehlt die Technologie, um Wasserstofflecks im erforderlichen Ausmaß zu überwachen und zu erkennen, aber im Zuge der Anpassung der Industrie werden neue Technologien entwickelt.“

Der potenzielle Nutzen der Umstellung auf eine Wasserstoffwirtschaft hängt vom Ausmaß der Wasserstofflecks und davon ab, inwieweit Wasserstoff fossile Brennstoffe ersetzt. „Es gibt noch viele offene Fragen, und unsere Gruppe wird unser Wissen weiter erweitern, um eine zeitnahe und genaue Entscheidungsfindung zu einer wichtigen Schadensminderungstechnologie sicherzustellen“, sagte Sand.

Auspacken des CICERO-Wasserstoffberichts

„Da das weltweite Interesse an molekularem Wasserstoff als Ersatz für fossile Brennstoffe zunimmt, wird dem möglichen Austritt von Wasserstoff in die Atmosphäre und seinen Folgen für die Umwelt mehr Aufmerksamkeit geschenkt. „Wasserstoff ist nicht direkt ein Treibhausgas, aber seine chemischen Reaktionen verändern die Häufigkeit der Treibhausgase Methan, Ozon und stratosphärischen Wasserdampf sowie Aerosole“, berichten die CICERO-Forscher.

„Wir schätzen einen Wasserstoff-GWP100 von 11.6 ± 2.8 (eine Standardabweichung). Der Unsicherheitsbereich umfasst die Bodenaufnahme, die photochemische Produktion von Wasserstoff, die Lebensdauer von Wasserstoff und Methan sowie die Rückkopplung von Hydroxylradikalen auf Methan und Wasserstoff. Die wasserstoffinduzierten Veränderungen sind in den verschiedenen Modellen robust. Es wird wichtig sein, Wasserstofflecks auf ein Minimum zu beschränken, um die Vorteile der Umstellung auf eine Wasserstoffwirtschaft nutzen zu können.“

Leser, die sich mit der Wissenschaft befassen möchten, werden ermutigt, direkt zur Studie zu gehen, die sich ausnahmsweise nicht hinter einer Paywall befindet. Für den Rest von uns ist hier der Kern der Ergebnisse:

Wenn Wasserstoff produziert, transportiert, gespeichert und verwendet wird, gelangt ein Teil des Gases in die Atmosphäre. In der bestehenden Wertschöpfungskette gibt es nur sehr wenige Daten über das Ausmaß dieser Leckagen und darüber, wie sich diese in einer künftig wachsenden Wasserstoffwirtschaft entwickeln werden. Zu den Wasserstoffquellen gehören die Verbrennung von Biomasse, die Verbrennung fossiler Brennstoffe, die biologische Stickstofffixierung, die atmosphärische Photooxidation von Methan und flüchtigen organischen Verbindungen sowie möglicherweise geologische Quellen.

Wasserstoff wird der Atmosphäre durch biologische Aufnahme in Böden und atmosphärische Oxidation durch das Hydroxylradikal (OH) entzogen. Der größte Term und der größte Unsicherheitsfaktor im atmosphärischen Wasserstoffhaushalt ist die Bodenaufnahme, die in den meisten Studien 65–85 % der gesamten Wasserstoffsenke ausmacht. Die atmosphärische Lebensdauer von Wasserstoff, definiert als die gesamte atmosphärische Belastung dividiert durch die gesamten Senken, beträgt etwa 2 Jahre.

Jede Störung des Erdsystems, die sich auf die Chemie der Troposphäre auswirkt, erzeugt eine komplexe Kette von Ereignissen, die strahlungsaktive atmosphärische Spezies wie Methan, Ozon und Aerosole verändern und somit den Strahlungshaushalt der Erde stören. Wasserstoff ist an chemischen Reaktionen in der Atmosphäre beteiligt, die die Lebensdauer und Häufigkeit anderer Gase beeinflussen, die sich auf das Klima auswirken, und ist daher ein solches indirektes Treibhausgas.

Vier Hauptauswirkungen auf das Klima sind mit einem erhöhten Wasserstoffgehalt verbunden: (1) eine längere Methanlebensdauer und damit eine erhöhte Methanhäufigkeit, (2) eine erhöhte Produktion von troposphärischem Ozon und Veränderungen des stratosphärischen Ozons, (3) eine erhöhte stratosphärische Wasserdampfproduktion und (4) Veränderungen in der Produktion bestimmter Aerosole. Die wichtigste Reaktion, die diese Auswirkungen auslöst, ist die Zerstörung von Wasserstoff durch OH: H2+OH→H2O+H

OH ist das wichtigste und stärkste Oxidationsmittel in der Atmosphäre. Die Oxidation durch OH ist die Hauptsenke von Wasserstoff, Methan und anderen Verbindungen in der Atmosphäre. Der OH-Gehalt in der Atmosphäre hängt von anderen Gasen ab, insbesondere von Methan, Stickoxiden, Kohlenmonoxid und VOCs. Alle diese Prozesse sind stark gekoppelt und führen zu chemischen Rückkopplungsprozessen. Auch die Oxidation von Methan und VOCs durch OH stellt eine wichtige atmosphärische Wasserstoffquelle dar.

Die Veränderung der Chemie, die sowohl durch die Aufnahme von OH als auch durch die Produktion von H in der Reaktion verursacht wird, kann zu Veränderungen im Ozon führen. In der Troposphäre ist die Produktion von Wasserdampf im Vergleich zum natürlichen Wasserkreislauf vernachlässigbar, in der Stratosphäre kann diese Reaktion jedoch den Wasserdampfgehalt beeinflussen. Änderungen in OH, Ozon und anderen Oxidationsmitteln können sich auch auf die Bildung von Partikeln auswirken, insbesondere von Sulfat, sekundären organischen Aerosolen und Nitrat, und deren Größenverteilung verändern.

Wasserstoff, Wissenschaft und Realität

Jetzt wissen wir, dass Wasserstoff nicht der magische Staub ist, den wir verstreuen können, damit die Klimakrise verschwindet und uns nicht mehr stört. Dies führt zu einigen möglichen Erkenntnissen über andere Technologien, die insbesondere als Heilmittel für unsere Sucht nach fossilen Brennstoffen angepriesen werden Geoengineering der Atmosphäre.

Die Wechselwirkungen zwischen der Erde, der Luft und den Ozeanen sind unglaublich komplex. Jeder, der behauptet, mit einiger Sicherheit zu wissen, welche Auswirkungen es hat, einige Schwefeldioxidpartikel in die obere Atmosphäre oder Eisenoxidpellets in den Ozean zu schießen, ist entweder ein Scharlatan oder ein Lügner.

Es gibt nur eine Lösung: Hören Sie auf, fossile Brennstoffe zu fördern, zu transportieren, zu raffinieren und zu verbrennen. Die Konsequenz daraus ist, keine neuen Technologien einzusetzen, die schädlicher für die Umwelt sind. Solange die Produktion, der Transport und die Speicherung von grünem Wasserstoff nicht leckagefrei gestaltet werden können, ist der Traum einer Wasserstoffwirtschaft ein dummer Versuch voller falscher Versprechungen.

Wir wissen, was wir tun müssen, um die Erde zu schützen. Es ist Zeit, damit weiterzumachen.

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2023/06/11/hydrogen-can-make-global-heating-worse-cicero-study-shows/