In diesem Buch sind die Besonderheiten von Wasserstoff als zukünftigen Energieträger im Rahmen der nationalen Wasserstoffstrategie Deutschland von ausgewiesenen Kennern in einer bisher ungekannte Bandbreite beleuchtet. Herstellung, die Bedeutung von Speichersystemen im Energiesystem sowie tiefgehende Details bei der Materialbetrachtung von verschiedenen Oberflächenproblemen sind ergänzt durch eine kurze Übersicht über den möglichen konkreten Einsatz von Wasserstoff. Dabei wird auf Möglichkeiten eingegangen, wie vor dem Hintergrund der globalen Klimaerwärmung der Treibhausgasausstoss praxis- und bürgernah abgesenkt werden kann.
Der Inhalt

• Charakteristika von Wasserstoff, Herstellungsverfahren, Prozesse
• Großflächige nachhaltige Energieerzeugung zur Produktion des Energieträgers Wasserstoffs
• Wasserstoffspeicher und ihre Anwendung
• Wie sicher ist die Nutzung von Wasserstoff?
• Speichertechnologien für Wasserstoff
• Märkte für Wasserstoffspeicher und Bedeutung von Wasserstoff im Energiesystem und Technische Systeme für die Nutzung
• Wasserstoffnutzung in Gebäuden und kleinen Siedlungen

Die ZielgruppenFachleute aus Industrie, Unternehmen und Politik, Architekten, Ingenieure, Studierende und Dozenten.
Die AutorenProf. Dr. Hartmut Frey hat an der Universität Stuttgart Maschinenbau und Theoretische Physik studiert und in Plasmaphysik promoviert. Prof. Frey war Entwicklungsleiter der Leybold-Heraeus GmbH in Hanau und Köln. Er war Gastprofessor am Institut für Luftverkehr der Technischen Universität in Sofia (Bulgarien) und ist korrespondierender Professor an den Universitäten in Tomsk und Sofia.Kay Golze engagierte sich den 2010er für die Entwicklung der Elektromobilität. Im folgenden Jahrzehnt entwickelte er verschiedene Lösungen zur Anwendung von Wasserstoff im industriellem Maßstab. Als Mitglied des Wissenschaftsnetzwerk stellt er seine Analysen einer breiten Wissenschaftsgemeinde zur Verfügung, sowie anderen Wissenschaftlern und Unternehmen.Dr. Michael Hirscher ist seit 1987 wissenschaftl. Mitarbeiter am MPI für Metallforschung (jetzt Intelligente Systeme)  und seit1991 Gruppenleiter 'Wasserstoffspeicherung' am MPI-MF/MPI-ISDr. Michael Felderhoff ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr. Seit 1999 befasst er sich mit der Synthese und Charakterisierung von Metallhydriden zur Speicherung von Wasserstoff und Wärme und der Umsetzung der Ergebnisse in Demonstrationsprojekte.

Die AutorenProf. Dr. Hartmut Frey hat an der Universität Stuttgart Maschinenbau und Theoretische Physik studiert und in Plasmaphysik promoviert. Prof. Frey war Entwicklungsleiter der Leybold-Heraeus GmbH in Hanau und Köln. Er war Gastprofessor am Institut für Luftverkehr der Technischen Universität in Sofia (Bulgarien) und ist korrespondierender Professor an den Universitäten in Tomsk und Sofia.Kay Golze engagierte sich den 2010er für die Entwicklung der Elektromobilität. Im folgenden Jahrzehnt entwickelte er verschiedene Lösungen zur Anwendung von Wasserstoff im industriellem Maßstab. Als Mitglied des Wissenschaftsnetzwerk stellt er seine Analysen einer breiten Wissenschaftsgemeinde zur Verfügung, sowie anderen Wissenschaftlern und Unternehmen.Dr. Michael Hirscher ist seit 1987 wissenschaftl. Mitarbeiter am MPI für Metallforschung (jetzt Intelligente Systeme)  und seit1991 Gruppenleiter 'Wasserstoffspeicherung' am MPI-MF/MPI-ISDr. Michael Felderhoff ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr. Seit 1999 befasst er sich mit der Synthese und Charakterisierung von Metallhydriden zur Speicherung von Wasserstoff und Wärme und der Umsetzung der Ergebnisse in Demonstrationsprojekte.

1;Vorwort;62;Inhaltsverzeichnis;103;1 Chemisches Element Wasserstoff;133.1;1.1 Charakteristika des Wasserstoffs;133.2;1.2 Herstellungsverfahren;143.2.1;1.2.1 Elektrolysemethoden;143.2.2;1.2.2 Thermochemische Kreisprozesse;463.2.3;1.2.3 Offene thermochemische Methoden zur Wasserstofferzeugung;503.2.4;1.2.4 Dampfreformierung;513.2.5;1.2.5 Kværner-Verfahren;583.2.6;1.2.6 Ammoniak-Synthese;583.3;1.3 Wasserstoffspeicherung in Feststoffen;613.3.1;1.3.1 Physisorption in porösen Materialien;613.3.2;1.3.2 Wasserstoffspeicherung in Metallhydriden;773.4;1.4 Verflüssigung von Wasserstoff;883.4.1;1.4.1 Ortho-Para-Umwandlung;884;2 Großflächige nachhaltige Energieerzeugung zur Produktion des Energieträgers Wasserstoffs;944.1;2.1 Solarenergie;944.2;2.2 Solarthermie;944.2.1;2.2.1 Solarturmkraftwerke;954.2.2;2.2.2 Solarfarmkraftwerke;974.3;2.3 Photovoltaik;1004.3.1;2.3.1 Perspektiven;1004.3.2;2.3.2 Energieertrag einer Photovoltaikanlage;1024.3.3;2.3.3 Verschmutzung und Reinigung;1034.3.4;2.3.4 Erntefaktor;1044.4;2.4 Windenergie;1064.4.1;2.4.1 Konzeption von Windkraftanlagen;1084.5;2.5 Stromgestehungskosten;1114.6;2.6 Stromtransport;1134.6.1;2.6.1 Hochspannungsgleichstromkabel;1134.6.2;2.6.2 Vor- und Nachteile der Hochspannungs-Gleichstromübertragung;1154.6.3;2.6.3 Supraleitende Kabel;1184.7;2.7 Wasserstofferzeugung durch Hochtemperaturkernreaktoren;1245;3 Wasserstoffspeicher und ihre Anwendung;1305.1;3.1 Überblick;1305.1.1;3.1.1 Energieversorgung mit Wasserstoff;1325.1.2;3.1.2 Wie sicher ist die Nutzung von Wasserstoff?;1335.2;3.2 Speichertechnologien für Wasserstoff;1365.2.1;3.2.1 Gasförmige Wasserstoffspeicherung (GH2);1395.2.2;3.2.2 Flüssige Wasserstoffspeicherung (LH2);1415.2.3;3.2.3 Wasserstoffspeicherung in Metallhydriden und Metal-Organic Frameworks (MOFs);1425.2.4;3.2.4 Wasserstoffspeicherung mittels Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC);1435.2.5;3.2.5 Chemisch gebundener Wasserstoff;1435.2.6;3.2.6 Glasspeicher;1455.2.7;3.2.7 Nanotubes;1455.3;3.3 Einsatz von Wasserstoffspeichern;1465.3.1;3.3.1 Wasserstoffspeicher für gasförmigen Wasserstoff;1475.3.2;3.3.2 Wasserstoffspeicher für flüssigen Wasserstoff;1535.3.3;3.3.3 Wasserstoffspeicher auf Basis von flüssigen Trägerstoffen (LOHC);1535.4;3.4 Märkte für Wasserstoffspeicher;1545.5;3.5 Die Bedeutun von Wasserstoff im Energiesystem;1575.5.1;3.5.1 Speichersystem Power-To-Gas;1595.5.2;3.5.2 Power-To-Gas als Element der elektrischen Energieversorgung;1615.5.3;3.5.3 Das Verfahren Power-to-Gas als Produkt;1655.6;3.6 Technische Systeme zur Wasserstoffnutzung in einem Energiesystem;1685.6.1;3.6.1 Systemkomponenten eines wasserstoffbasierten Energiesystems;1695.6.2;3.6.2 Die Wasserstofferzeugungssysteme;1705.6.3;3.6.3 Anforderungen an Elektrolyseanlagen;1745.6.4;3.6.4 Wasserstoffspeicherung;1775.7;3.7 Wasserstoff als Energieträger für kleine Siedlungen;1785.7.1;3.7.1 Das Szenario als Planungsgrundlage;1815.7.2;3.7.2 Die Gebietsanalyse;1835.7.3;3.7.3 Funktionselemente einer Wasserstoffversorgung;1845.7.4;3.7.4 Dynamische Energiespeicher zur Versorgungsglättung;1905.7.5;3.7.5 Funktionseinheit Speichersystem POP;1915.7.6;3.7.6 Funktionseinheit Virtuelle Pipeline;1925.7.7;3.7.7 Disposition der Energieversorgung;1945.7.8;3.7.8 Simulation von kleinen Wohnsiedlungen;1986;4 Wasserstoffnutzung in Gebäuden;2076.1;4.1 Gebäudeausführung;2096.1.1;4.1.1 Behaglichkeitskriterium Temperatur und Feuchtigkeit;2106.2;4.2 Solarenergienutzung durch optimale Gebäudegestaltung;2116.3;4.3 Wärmespeichersysteme;2126.4;4.4 Wasserstoffnutzung und -speicherung;2127;5 Kritische Betrachtung der Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Nutzung des Energieträgers Wasserstoff;215