Titel des Projekts: Wie eine Wasserstoffanlage die Emissionen vor Ort reduzieren könnte

Mannschaft: HyLite

St. Muredach's College   Ballina   Irland   4 Alter des Schülers: 16-17 Jahre alt

Wie ein geplantes Windfeld mit angeschlossenem Wasserstoffkraftwerk unserem lokalen Klima zugute kommen wird, indem es Energie mit geringeren Emissionen liefert.

Unser Projekt konzentrierte sich auf die Erforschung alternativer Lösungen zur Bekämpfung des Klimawandels, indem wir das Potenzial von Wasserstoffanlagen und Windturbinen als Quelle sauberer Energie untersuchten. Wir wollten die Leistung einer Wasserstoffanlage, die von einer Windturbine angetrieben wird, testen. Deshalb führten wir Experimente mit einem Miniaturmodell durch und verglichen es mit einer regulären Turbine und Wasserstoffanlage in Originalgröße.

Zur Unterstützung unserer Nachforschungen nahmen wir Kontakt zu Mercury Renewables, einem Unternehmen für nachhaltige Energie, und zu einer mit dem Projekt verbundenen Doktorandin, Jochelle Ma Lois La Guipo, auf, die uns mit wertvollen Informationen versorgte und uns bei unseren Fragen half. Wir waren der Meinung, dass Wasserstoffanlagen eine vielversprechende Lösung für die Verringerung der Kohlenstoffemissionen in großem Maßstab sind und der lokalen Gemeinschaft wirtschaftliche Möglichkeiten bieten können.

Unsere Hypothese war, dass grüne Wasserstoffanlagen, die mit erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Solarenergie betrieben werden, die Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen, auf fossilen Brennstoffen basierenden Wasserstoffproduktionsmethoden erheblich reduzieren könnten. Darüber hinaus könnten Wasserstoff-Brennstoffzellen, die mit diesem erneuerbaren Wasserstoff betrieben werden, als saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen für den Antrieb von Fahrzeugen und Geräten dienen und dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern.

Um unsere Hypothese zu testen, bauten wir die Miniaturversion der Wasserstoffanlage zusammen und überwachten die Wasserverdrängung, die Energieabgabe und die Wasserstoffproduktion, während das System lief. Aufgrund der Entflammbarkeit von Wasserstoff und der Schwierigkeit, ein Leck zu entdecken, waren Sicherheitsvorkehrungen von größter Bedeutung.

Unsere Untersuchung hat gezeigt, dass die Erzeugung von grünem Wasserstoff mit Hilfe von Windenergie in der Tat ein effizienter und kostengünstiger Weg zur Erzeugung sauberer Energie sein kann. Unser Modell zeigte, dass die Wasserstoffproduktion durch die kontinuierliche Zufuhr von Windenergie zum Antrieb der reversiblen Brennstoffzelle aufrechterhalten werden kann. Das Modell zeigte auch das Potenzial von Wasserstoffbrennstoffzellen als saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen für den Antrieb von Fahrzeugen und Geräten.

Wir bauten eine Miniaturversion des Windfelds und der Wasserstoffanlage und sammelten Daten zu deren Leistung, Wasserstoffproduktion und anderen wichtigen Kennzahlen. Anschließend verglichen wir unsere Daten mit veröffentlichten Zahlen für Wasserstoffanlagen in voller Größe, darunter eine, die als Benchmark für unsere Analyse verwendet wurde.

Unser Experiment ergab, dass die Mini-Wasserstoffanlage mit 6 cm3 pro Stunde eine kleine Menge Wasserstoff produzierte, bei einer geringen Leistung von 0,048 Watt pro Sekunde. Die Zeit, die die Brennstoffzelle nach einer Stunde Wasserstoffproduktion laufen konnte, betrug nur 3,5 Minuten, und die nach einer Stunde Wasserstoffproduktion erzeugte Strommenge betrug 4,41 Watt.

Im Gegensatz dazu produzierte die große Wasserstoffanlage mit 71.347 cm3 pro Stunde eine viel größere Menge an Wasserstoff, was eine deutliche Verbesserung gegenüber der Mini-Anlage darstellt. Die Leistung der Turbine war mit 570,776 Watt pro Sekunde ebenfalls viel höher, was den größeren Maßstab der Anlage widerspiegelt. Die Betriebszeit der Brennstoffzelle nach einer Stunde Wasserstoffproduktion wurde auf 2.497.144 Minuten geschätzt, und die nach einer Stunde Wasserstoffproduktion erzeugte Strommenge wurde auf 3.146.401,44 Watt geschätzt.

Der Vergleich zwischen den beiden Anlagen verdeutlicht die potenziellen Vorteile einer Ausweitung der Wasserstoffproduktion, da dadurch erheblich größere Mengen an Wasserstoff produziert und mehr Strom erzeugt werden können.

Unsere Untersuchung lieferte wertvolle Erkenntnisse über das Potenzial von Wasserstoff als Quelle sauberer Energie und eine mögliche Lösung für das Problem der Emissionsreduzierung bei gleichzeitiger Deckung unseres Energiebedarfs.

Mit Blick auf die Zukunft glauben wir, dass unsere Untersuchung durch umfangreichere Tests und die Sammlung von Daten über einen längeren Zeitraum hinweg verbessert werden könnte. Nichtsdestotrotz sind wir der Meinung, dass wir unsere Forschungsfrage beantwortet und ein starkes Argument für die Vorteile eines Windfelds und einer Wasserstoffanlage geliefert haben.

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Die Projekte werden von den Teams erstellt und sie übernehmen die volle Verantwortung für die gemeinsamen Daten.
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