Umbau des Energiesystems Beiträge der Chemie Energiespeicher im Stromnetz Günther Huber BASF SE Electrochemical Processes Intermediates Research

Transkript

1 Günther Huber BASF SE Electrochemical Processes Intermediates Research

2 Energiemix der weltweiten Stromerzeugung hydro15.9% geothermal 0.31% solar PV 0.02% wind 0.87% coal 41.4% nuclear 13.7% 15 % waste 0.34% biomass0.96% gas 20.8% 5.6% oil TWh Quelle: IEA Energie Statistics 2

3 Stromerzeugung (2006) 3300h 1600h 7800h 6900h 4500h Quelle: Masterthesis Frederik Keilen, Jan

4 Der Umbau der Elektrizitätserzeugung tserzeugung Power generation [ TWh/a ] gas brown coal hard coal nuclear 2007: 637 TWh (3.2% of the world) wind waste bio combined Years solar import solar PV geothermic hydro Source: BMUSource: Leitstudie BMU 2009 Leitstudie

5 Erneuerbare Energie erfordert Speicher Wind und Sonnenstrahlung fluktuieren und damit die Energieernte Der Verbrauch fluktuiert asynchron dazu Powergeneration time Speicher Demand time Alternativen Windturbinen und PV abschalten (Energiebilanz?) Kraftwärmekopplung + Elektrowärme (spart Gas!) Gaskraftwerke als Reserve Netzausbau und Verteilung in die Fläche Den Verbrauch steuern (smart metering)

6 Komplikation der Leistungsspitzen genutzt nutzbar Spitze/Durchschnitt Kernenergie: 90% 90% 111% Grundlast Braunkohle: 79% 90% 126% Grundlast Steinkohle: 55% 90% 182% regelbar Erdgas: 40% 90% 250% regelbar Öl: 22% 90% 455% regelbar Wind: 17% 20% 588% fluktuierend Sonne: 10% 10% 1000% fluktuierend Die Energiespeicher der Zukunft müssen hohe Ladeleistungen effizient nutzen, um die Jahresenergiebilanz zu schließen

7 Kraftstromspeicherung heute Quelle: Vattenfall

8 Elektrochemische Redoxsysteme fürf r die stationäre Speicherung elektrischer Energie Redox-flow-System Natrium-Schwefel-Batterie Natrium-Nickel-Chlorid-Batterie (ZEBRA) Lithiumionen-Batterie VRLA-Batterie (valve-regulated lead-acid battery) Zink-Luftbatterie

9 Redox-flow flow-batterie Quelle: Dr. Jens Tübke Fraunhofer ICT Pfinztal 1.3 Volt 3.02 kg V / kwh V 3+ + e - V 2+ VO 2+ + H 2 O VO H + +e - Quelle: Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer RWTH Aachen

10 NAS-Batterie (NGK, Japan) 2,06 Volt 0,417 kg Na / kwh 2Na 2Na+ + 2e- 2Na+ + xs + 2e- Na2Sx Quelle: NGK Insulators Ltd

11 Natrium-Nickel-Chlorid-Batterie 2,58 Volt 0,424 kg Ni / kwh 2Na 2Na+ +2e 2Na+ + NiCl2 +2e 2NaCl + Ni Quelle: Dr. Cord-Henrich Dustmann, Battery Consult sagl

12 Lithium-Ionenbatterie Quelle: EVONIK

13 Energiespeicher, ein Markt der Zukunft Pumpspeicher und Druckluftspeicher sind geografisch limitiert Erneuerbare Energiegewinnung ist nur mit Speichern effizient Die Netze brauchen zukünftig Speicher zur Stabilisierung Der Maßstab für Großspeicher ist 5 MW bis 1 GW Indirekt ersparen Speicher CO2- Emissionen Indirekt schonen Speicher die Energieressourcen Ziele: Spezifische Investition unter 1000 /kw Spezifische Investition unter 100 /kwh Wirkungsgrad: 80%

14 Interdisziplinäre Zusammenarbeit Öffentlichkeitsarbeit Chemie Chemikaliensicherheit Materialwissenschaft Elektrochemie Verfahrenstechnik Marketing Fertigungstechnik Leistungselektronik Apparatebau Prozessleittechnik Automatisierungstechnik Recycling Energieanlagenbau Netztechnik

15 Danke!