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Wie wird Wasserstoff in 5G-Netzen genutzt?

5G, die fünfte Generation von Mobilfunknetzen, bietet schnellere Verbindungsgeschwindigkeiten als frühere Generationen sowie kürzere Reaktionszeiten und größere Kapazitäten. Dieses „Netz der Netze“ steht jedoch noch vor einigen Herausforderungen bei der Konnektivität, die mit Hilfe von Wasserstoff als Energieträger gelöst werden könnten.

Obwohl 5G die Fähigkeit hat, mehr Informationen mit höheren Raten zu übertragen, indem es bisher ungenutzte Hochfrequenz-Funkbänder, sogenannte Millimeterwellen, nutzt, kann es bei der Übertragung über große Entfernungen oder in abgelegenen Gebieten zu Schwierigkeiten kommen.

Dieses Problem könnte jedoch durch den Einsatz wasserstoffbetriebener Flugzeuge gelöst werden, die als Höhenplattform (high altitude platform, HAP) fungieren, also quasi als Telekommunikationsmast im Himmel.

Bessere Netzabdeckung

Wasserstoffbetriebene HAPs werden unter anderem von dem in Cambridge ansässigen Unternehmen Stratospheric Platforms untersucht, das mit der Deutschen Telekom und TWI zusammenarbeitet, um eine unterbrechungsfreie 5G-Konnektivität für Smartphones, Tablets und Immobilien über eine Breitbandverbindung bereitzustellen. Das HAPs-System kann Konnektivität in einem Umkreis von bis zu 140 km bereitstellen und ist besonders für ländliche Gebiete geeignet. Diese Lösung macht auch Glasfaserkabel, die den Meeresboden überspannen, um Inselgemeinden zu verbinden, überflüssig.

Diese verbesserte Abdeckung dürfte denjenigen zugutekommen, die in ländlichen Gebieten arbeiten, wie z. B. Landwirten. Sie ermöglicht auch dort, 5G-Geräte für das Internet der Dinge (IoT) zu nutzen und auf große Datenmengen zuzugreifen. Auch Fischer werden von der verbesserten Konnektivität aus der Luft profitieren, da die HAPs die Abdeckung auch auf das Meer hinaus erweitern.

Mit höheren Datenraten als bei Satelliten und ohne die Notwendigkeit einer Satellitenbodenstation ist eine flächendeckende Telekommunikationsabdeckung im gesamten Vereinigten Königreich und in Nordeuropa geplant.

Zusätzlich zu diesen Vorteilen kostet der Einsatz wasserstoffbetriebener HAPs schätzungsweise nur ein Drittel der Kosten für terrestrische Masten.

Warum wasserstoffbetriebene Flugzeuge?

Für das in der Entwicklung befindliche HAP-System werden wasserstoffbetriebene Systeme verwendet. Die Wahl fiel auf diese Systeme, da sie keine Emissionen freisetzen und in Verbindung mit Offshore-Windkraftwerken zur Erzeugung von Wasserstoff aus Meerwasser eine Verfügbarkeit von über 99,9 % bieten.

Wasserstoff-Brennstoffzellen sind eine saubere, umweltfreundliche Energieform mit gewissen Vor- und Nachteilen. In ihnen werden flüssiger Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie umgewandelt, wobei das einzige Nebenprodukt Wasserdampf ist.

 

TWI

TWI bietet seinen industriellen Mitgliedern Unterstützung für eine Reihe von wasserstoffbasierten Anwendungen, darunter Überwachungssysteme für die sichere Nutzung von Wasserstoff und die Nutzung von älteren Pipelines für den Wasserstofftransport. Weitere Informationen über unsere Arbeit mit Wasserstoff als Energieträger für 5G-Anwendungen finden Sie im Artikel „A Hydrogen Fuel Tank for the Future of Communications“.

TWI ist eine auf industrieller Mitgliedschaft basierende Organisation. Die Experten von TWI können Ihrem Unternehmen eine Ergänzung zu Ihren eigenen Ressourcen bieten. Unsere Experten haben es sich zur Aufgabe gemacht, der Industrie bei der Verbesserung von Sicherheit, Qualität, Effizienz und Rentabilität in allen Aspekten der Schweiß- und Fügetechnik zu helfen. Die industrielle Mitgliedschaft im TWI erstreckt sich derzeit auf über 600 Unternehmen weltweit und umfasst alle Industriezweige.

 

Sie können mehr erfahren, indem Sie sich auf Englisch mit uns in Verbindung setzen:

kontakt@twi-deutschland.com

Wasserstoffspeicherung für 5G-Anwendungen

Für die Betankung der Zellensysteme muss flüssiger Wasserstoff an Bord des HAP gespeichert werden. Wasserstofftanks für diesen Zweck müssen nicht nur den flüssigen Wasserstoff enthalten, sondern auch den thermischen Zyklen standhalten, die beim Auffüllen der Tanks auftreten.

Verbundwerkstoffe scheinen die Antwort auf diese Herausforderung zu sein, denn sie verhindern, dass der Wasserstoff aus dem Tank entweicht, wo er sich mit Sauerstoff vermischen und explosionsgefährdet werden könnte.

Die Speichertemperatur für flüssigen Wasserstoff beträgt 252 °C, aber die Tanks müssen in der Lage sein, von dieser niedrigen Temperatur bis zu etwa Raumtemperatur zu wechseln, wenn sie leer sind. Dieser Temperaturbereich könnte die für die Treibstofftanks verwendeten Materialien beschädigen, insbesondere wenn ein Schichtensystem mit verschiedenen Komponenten verwendet wird, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben können.

TWI hat an der Untersuchung von Lecks und der thermischen Stabilität der von Stratospheric Platforms, einem der führenden Anbieter dieser neuen 5G-Konnektivitätslösung, verwendeten Speicherbehälter gearbeitet.

Schlussfolgerung

Wasserstoff als Energieträger dürfte eine Lösung für die saubere Energie sein, die zur Verbesserung und Erweiterung der Reichweite der 5G-Konnektivität benötigt wird, insbesondere in ländlichen und schwer zugänglichen Gebieten.

Dieses System bietet nicht nur bessere Datenraten als die von Satelliten, sondern macht auch unansehnliche Masten in der Landschaft überflüssig und kostet nur einen Bruchteil der Kosten für terrestrische Masten.

Für weitere Informationen senden Sie bitte eine englischsprachige E-Mail an:

kontakt@twi-deutschland.com