Dieser Zusammenhang trügt. Es stimmt, dass die Weltbevölkerung ansteigt und laut dem Wissenschaftler Frank Swianczny vom Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung ist es wahrscheinlich, dass “noch in diesem Jahrhundert die Zehn-Milliarden-Grenze überschritten wird. Erst ab 2086 wird die Zahl voraussichtlich wieder zurückgehen.”¹ Jedoch sinkt die Geburtenrate in Europa und den USA, aber auch in Indien und China. In Ländern wie Niger, Mali, Uganda und im Jemen liegt die Geburtenrate stand 2023 im weltweiten Vergleich hoch ^2. Die dort ansässigen Bewohner erzeugen allerdings kaum Emissionen, haben dennoch mit starken Auswirkungen des Klimawandels zu kämpfen. 86 % des CO₂ Ausstoßes stammt von der ökonomisch wohlhabenderen Hälfte an Ländern der Erde³. Als Vergleich liegt das Bruttonationalprodukt in den USA bei 70.430 US-Dollar und der pro Kopf CO₂-Ausstoß im Jahr 2021 dort bei 14,24 Tonnen. In Niger liegt die das Bruttonationalprodukt bei 590 US-Dollar hatte jedoch im Jahr 2021 nur einen CO₂ Ausstoß von durchschnittlich 0,1 Tonnen⁴.

Damit wird deutlich, „nicht die Anzahl der Menschen, sondern der Überkonsum ist das Problem.” In Deutschland lag der Wert 2021bei immerhin 8,06 Tonnen CO₂ pro Kopf^5. Demnach ist es besonders wichtig, auf Klimaschutz zu achten und man sollte nicht das Bevölkerungswachstum als Ausrede für die eigene Untätigkeit nutzen. 

Quellen

1:Bayerischer Rundfunk (Hrsg.). (2022). #Faktenfuchs: Bevölkerungswachstum nicht Schuld am Klimawandel. BR24. URL: https://www.br.de/nachrichten/deutschland-welt/faktenfuchs-bevoelkerungswachstum-nicht-schuld-am-klimawandel,TPWXLMU

2:Atanango (Hrsg.). (o. J.). Ländervergleich: Höchste Geburtenrate. URL: https://www.atanango.com/laendervergleich/hoechste-geburtenrate

3:DIE ZEIT (Hrsg.). (2023). Überbevölkerung und Klimawandel: Die Klima-Ausreden. DIE ZEIT, Ausgabe 31/2023. URL: https://www.zeit.de/2023/31/ueberbevoelkerung-klimawandel-wachstum-klima-ausreden

4:Bayerischer Rundfunk (Hrsg.). (2022). #Faktenfuchs: Bevölkerungswachstum nicht Schuld am Klimawandel. BR24. URL: https://www.br.de/nachrichten/deutschland-welt/faktenfuchs-bevoelkerungswachstum-nicht-schuld-am-klimawandel,TPWXLMU

5:Bayerischer Rundfunk (Hrsg.). (2022). #Faktenfuchs: Bevölkerungswachstum nicht Schuld am Klimawandel. BR24. URL: https://www.br.de/nachrichten/deutschland-welt/faktenfuchs-bevoelkerungswachstum-nicht-schuld-am-klimawandel,TPWXLMU

Das Interview wurde auf Englisch und per Videokonferenz geführt. Der Fokus des Interviews lag auf der Verbindung der organischen Solarzellen mit der Agri-Fotovoltaik.  

Das Interview begann damit, dass er uns davon erzählte, wie seine Forschung zu Agri-PV anfing. Vor 5 Jahren gab es erste Ideen zur landwirtschaftlichen Nutzung von Solarzellen. 

Dabei wird versucht eine Möglichkeit zu finden unter Solarzellen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen zu betreiben. Man steht vor dem Problem, dass bei herkömmliche Silizium Solarzellen die Pflanzen zu wenig Licht abbekommen würden, da sie unter den Solarzellen in deren Schatten wachsen würden. Deshalb muss man neue Technik erfinden, die das Sonnenlicht zur Energiegewinnung nutzt, aber gleichzeitig garantiert, dass die Pflanzen genug Sonnenlicht zum Wachsen bekommen. Daher werden organische Materialien genutzt, welche transparent sind, was eine kombinierte Nutzung der Fläche ermöglicht. Insgesamt ist das Ziel laut Herr Burgues gar nicht die Silizium Solarzellen auf dem Markt zu ersetzen. Sondern ist mehr Möglichkeiten für den Einsatz von Solarzellen zu bieten, an denen die herkömmliche Technik nicht anwendbar ist. 

Es gibt viele verschiedene mögliche organische Polymere, die genutzt werden können. Dabei werden mindestens zwei Polymere kombiniert, um sich an die Bedürfnisse der spezifischen Pflanze anzupassen. Dies ermöglicht, dass spezifische Lichtspektren die transparente Solarzelle durchdringen und die Pflanze erreichen und andere zur Stromgewinnung genutzt werden. Ein verwendetes Material ist zum Beispiel die Kohlenstoff Modifikation Fulleren.  

Die idealen Lichtspektren zum Wachstum sind noch nicht für alle Pflanzenarten erforscht, was die Forschung erschwere. Bei einer Studie wurden über 30 verschiedene Polymere an verschiedenen Pflanzen getestet, welche mehr oder weniger gut funktioniert haben. Dabei gab es auch schon einige erfolgreiche Testprojekte, wie ein Projekt in Südspanien, wo Schutznetze von Apfelbäumen durch dünne Schichten aus den Solarzellen ersetzt wurden. Dr. Burgués erwartet, dass in Zukunft die Solarzellen weiter etabliert werden. Dabei besteht die Möglichkeit bei den großen Gewächshäusern im Süden Spaniens eine Anwendung zu finden. 

Auch wenn die organische Alternative zu herkömmlichen Solarzellen zahlreiche Vorteile bietet, sie sich bisher nicht sehr erfolgreich auf dem Markt für erneuerbare Energien etablieren kann, wie Dr. Burgués analysiert. Noch überwiege bei vielen Landwirten oder potenziellen Kunden die Skepsis, was möglicherweise auch am hohen Preis liegen könnte. Zudem werde die neuartige Technologie trotz erster erfolgreicher Testprojekte in Südspanien bisher nicht ausreichend von der (europäischen) Politik gefördert, was eine zusätzliche Hemmung des Entwicklungsprozesses darstellt. Dennoch besteht die Möglichkeit, dass die Technologie in Zukunft ein guter Zusatz zur derzeitigen Solartechnik wird. Wenn die Nachfrage an Agri-PV wächst und die Technik so in größerem Maße hergestellt wird und dann auch günstiger werden kann. 

Zusammenfassend kann man sagen, dass es wichtig ist, die organischen Solarzellen weiter zu erforschen, um sie in Zukunft für die Landwirtschaft nutzbar zu machen und so neue Anwendungsbereiche für Solartechnik zu schaffen. Insgesamt wurden schon einige Erfolge verbucht und man ist auf dem richtigen Weg, die richtigen Polymere für die verschiedenen Pflanzen zu finden. 

Wofür wird Wasserstoff Produziert?

Der produzierte Wasserstoff wird vor allem für BAFS’s
eigenen Industrie genutzt und nur zweitrangig und in kleinen Mengen an Dritte
weitergegeben. Selbst andere BASF Standorte außerhalb von Ludwigshafen sollen
nur wenig des produzierten Wasserstoffs bekommen.  Wenn es einen Überschuss gibt, wird der
Wasserstoff mit fossilen Gasen gemischt und zu Wärmeenergie umgewandelt. Ein Überschuss
ist jedoch selten, da der Elektrolyseur sehr einfach abgestellt und wieder hochgefahren
werden kann. So kann BASF Energiekosten sparen. Ein Speicher ist zur Zeit nicht
geplant, da dieser nicht wirtschaftlich und zu Auflagenreich sei.  

Aufbau:

Der Hy4Chem besteht aus 72 Stacks à 50 Zellen. Die jeweils aus einer Kathode,
einer Anode und einer semipermeablen Membran bestehen. Die Anlage läuft mit 100
mBar bei 60 °C. Die einzelnen Zellen sind durch Bipolareplatten (Bleche)
verbunden, sodass Spannung an den Anoden angelegt werden kann. In den Zellen
läuft die eigentliche Wasserstoff Elektrolyse ab. Das entstehende Gas steigt
durch Rohre auf und wird in Abscheidbehältern gesammelt. Von dort wird es in
einen einstufigen Schraubenverdichter geleitet, um den Druck auf 3 Bar zu
erhöhen. Dieser erhöhte Druck wird benötigt um im Folgenden in einem Deoxo eine
kontrollierte Sauerstoff Wasserstoff Reaktion mit Katalysator zu verrichten. Denn
trotz guter Trennwirkung der Gasprodukte durch die semipermeable Membran ist
immer noch ein Restanteil des Sauerstoffes mit dem Wasserstoff gemischt. Durch
die Reaktion verbindet sich der Restsauerstoff mit Wasserstoff und reagiert zu
Wasser. Dieses kann leicht abgetrennt werden.
Außerdem ist der Wasserstoff mit gesättigtem Wasserdampf vermischt. Um abschließend
diesen gesättigten Wasserdampf aus dem Wasserstoff zu lösen, wird eine
Gastrocknung durchgeführt, wobei das Gasgemisch gekühlt und so der Wasserdampf
kondensiert wird. In diesem Zustand kann das Gemisch in Behältern mit
Silicalgel geleitet werden, wo das flüssige Wasser gebunden wird. Die
Silicalgel Behälter werden anschließend durch warmes Gas regeneriert und das
reine Wasserstoffgas in das Gasnetz weitergeleitet, wo sein Druck auf 40 oder
350 bar erhöht wird und es zu den Produktionsanlagen fließt.

Welchen Elektrolyseurtyp wurde gewählt?

Es gibt in der modernen Wasserstoff Industrie mehrere Typen von
Elektrolyseuren, die sich mitunter darin unterscheiden, ob die Katalyse in einem
basischen oder sauren Milieu stattfindet. Aufgrund der Größe und
Einzigartigkeit des Projektes war die Wahl des Elektrolyseurs eingeschränkt.
Mit der PEM (Protonenaustauschmembran) Technologie hatte „Simens Energy“
bereits im größeren Maßstab Erfahrung. Außerdem ist die PEM-Methode aufgrund ihrer
einfachen Bedienung besonders attraktiv. Der billige Solarstrom, den BASF
verwendet und die einfache Bedienung des Systems mache den grünen Wasserstoff konkurrenzfähig
gegenüber Wasserstoff, welcher mit Fossilien Brennstoffen hergestellt wird.
Dies ist allerdings nur der Fall, wenn der Strompreis der erneuerbaren Energien
niedrig ist.

Materialien und Lebensdauer

Als Elektrodenmaterial wird ein Verbundstoff mit Iridium und
Platin verwendet. Beide Materialien sind sehr kostspielig. Laut Herrn Ehret sei
das der Hauptforschungspunkt in Bezug auf Elektrolyse. Es ginge darum Materialien
zu finden, die preiseffizienter, aber ähnlich stabil sind, um Oxidation und Reduktion
Stand zu halten. Der Elektrolyseur verwendet, weil er bereits vor 2021geplant wurde,
etwa drei mal mehr Edelmetalle  als ein heute
geplanter Elektrolyseur. Das sei jedoch nicht schlimm, weil  dadurch die Lebensdauer der Verbundstoffe
steige und die Edelmetalle recycelbar seien.

Der Elektrolyseur habe laut Herrn Ehret eine
voraussichtliche Lebensdauer von 10 Jahren. Ausschließlich die Wechselrichter
müssen alle 5 ausgetauscht werden. Jedoch ist die Lebensdauer nur eine grobe
Schätzung, weil es bisher keine Praxiserfahrung mit einer solch großen Anlage
gibt.

Wird es noch mehr Elektrolyseure in diesem Maßstab
geben?

Laut Herrn Ehret sei es noch nicht sicher, ob ein
Elektrolyseur in diesem Maßstab kommerziell funktioniert. Ebenso unsicher sei es
ob weitere Anlagen gebaut werden. Das Wichtige für BASF sei es gewesen, ein
Vorreiter zu sein und grünen Wasserstoff zu produzieren. Die Profitabilität sei
bei diesem Projekt zweitrangig gewesen. Weitere Projekte müssen jedochrentaboch
war cl sein, sonst wird keine weiter Anlage gebaut. Die Rentabilität hänge
stark von dem Abnahmeverhalten ab. Steige die Wasserstoff Nachfrage nicht deutlich,
sei das Projekt Hy4cam gescheitert, beziehungsweise nicht rentabel.

Fazit

Alles in allem ist der Elektrolyseur Hy4Chem ein
Vorzeigeprojekt des Konzerns BASF. Sie versuchen, einen wichtigen Schritt zu
gehen und grünen Wasserstoff in relevanten Mengen zu produzieren. Das Projekt
leidet etwas unter der frühen Entwichlungsphase, weil es inzwischen deutlich materialeffizienter
Bauweisen gibt. Dennoch war es wichtig, dass BASF diesen Schritt so früh gegangen
ist, sonst hätten Firmen wie Simens keine neuen Modelle entwickelt, weil sie
nicht gesehen hätten, dass es Interesse am Markt gibt. Das bedeutet, selbst
wenn das Projekt scheitert, war es ein Schritt in die richtige Richtung und ein
wichtiges Signal von einem der größten Unternehmen in der Chemieindustrie.