Ein Vergleich von verflüssigten Gasen und konventionellen Treibstoffen als Energieträger für den Einsatz in mobilen Anwendungen mit Fokus auf deren Speicheranforderungen

Autoren

Dipl.-Ing. Dr. T. Stepan, Dipl.-Ing. T. Breiteneder, Dipl.-Ing. (FH) Dr. J. Winklhofer, SAG Innovation GmbH, Lend:

Jahr

2023

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Der großflächige Einsatz von CO2-neutralen, alternativen Kraftstoffen stellt ein Schlüsselelement für die Dekarbonisierung des Verkehrssektors dar. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verwendung von Flüssiggasen als Kraftstoffe, insbesondere LH2, LNG und NH3, die hinsichtlich Speicheranforderungen bewertet und mit Methanol und herkömmlichen fossilen Kraftstoffen als Benchmark verglichen werden. Darüber hinaus wird die Well-to-Wheel-Effizienz dieser Kraftstoffe auf der Grundlage einer nachhaltigen ("grünen") Produktion betrachtet. Für die gespeicherte Energiedichte wirkt sich die Verwendung hochvakuumisolierter Behälter, wie sie für die kryogene Speicherung erforderlich sind, sowohl auf die gravimetrische als auch auf die volumetrische Dichte des Lagersystems nachteilig aus. So weisen LH2-Treibstofftanks die geringste Speicherdichte auf (1,5 kWh/L), gefolgt von NH3 (2,5 kWh/L) und LNG (3,9 kWh/L). Methanol-Kraftstofftanks weisen eine vergleichbare Energiedichte wie LNG auf, während Dieseltanks eine doppelt so hohe Speicherdichte wie Methanol aufweisen (8,2 kWh/L). Hinsichtlich der Kosten der Speichersysteme lassen sich die bewerteten Lösungen in 3 Gruppen einteilen. Die kryogene Speicherung ist am teuersten, gefolgt von der „mildkryogenen“ Speicherung von Ammoniak. Die konventionelle Speicherung von Methanol oder Diesel ist mit nur 2-5 % der Kosten im Vergleich zu einem LNG-Speichersystem am günstigsten. Was die Energieeffizienz betrifft, so verbraucht die "grüne" Herstellung alternativer Kraftstoffe mit Hilfe von Strom etwa 36 bis 50 % der eingesetzten Energie. Da Wasserstoff das Ausgangsmaterial für alle bewerteten alternativen Kraftstoffe ist, ist die Verwendung von LH2 als Kraftstoff die insgesamt effizienteste Option, da bei der Herstellung keine weiteren Umwandlungsprozesse erforderlich sind. Die Verflüssigung und der Transport von Wasserstoff in großem Maßstab müssen jedoch erst noch realisiert werden.

ISBN

978-3-9504969-2-5