TECHNOLOGY BRIEFING Power-to-Gas in der Mobilität. Dr. Brigitte Buchmann Direktionsmitglied & Leiterin des Departements Mobilität, Energie und Umwelt

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1 TECHNOLOGY BRIEFING Power-to-Gas in der Mobilität Dr. Brigitte Buchmann Direktionsmitglied & Leiterin des Departements Mobilität, Energie und Umwelt

2 Empa heute 3 Standorte Dübendorf, St. Gallen, Thun knapp 30 wissenschaftliche Labors ~1000 Mitarbeiter (~830 FTE, 30% Frauen) 28 Professoren ~200 Doktoranden ~120 Postdocs ~200 Master Studenten 37 Lehrlinge Ing. und Wissenschaftler aus Industrie Anteil Festangestellter < Befristeter MA Output > 500 referierte (SCI/E) Publikationen > 100 Seminare & Konferenzen an der Empa-Akademie Transfers, Services, Partnerschaften, Start-Ups, Empa bereitet Innovationen vor

3 Die Empa The Place where Innovation Starts 5 Forschungsschwerpunkte Nanostrukturierte Materialien Sustainable Built Environment Gesundheit & Leistungsfähigkeit Natürliche Ressourcen & Schadstoffe Energie Angewandte Forschung Technologietransfer Industriekooperationen Patente / Lizenzen Spin-Offs Weiterbildung Dienstleistungen Auftragsforschung Consulting «Trouble-Shooting» Gutachten & Berichte Ausbildung Doktoranden & Postdocs Bachelors & Masters Lehrlinge Lehre ETHZ / EPFL Unis / FHs

Endenergienutzung Austieg aus der Kernenergie zwischen 2019-2034 Reduktion der Emission klimawirksamer Gase

4 Endenergienutzung Austieg aus der Kernenergie zwischen Reduktion der Emission klimawirksamer Gase Reduktion der Auslandabhängigkeit in Sachen Energieversorgung 2010 Schweizerische Energiestatistik 2010, BfE 2050

5 Energiestrategie Schweiz 2050 eine Herausfoderung hydro nuclear fossil rights renewables Efficency Renewable Energies

Elektrizitätsversorgung 2050 (Prognos) 35 TWh (d.h. 50%); wobei ca.

6 Strombasierte Treibstoffe Nutzbarmachung von temporär überschüssigem Strom Photovoltaik Starker Überhang im Sommerhalbjahr Windenergie Stochastische Produktion Simulation der Elektrizitätsversorgung 2050 (Prognos) 35 TWh (d.h. 50%); wobei ca. 15 TWh stark fluktuierend 9 TWh Überschuss-El. (Sommer), wenn WKK/GuD nicht regelbar 4.5 TWh Überschüss-El. (Sommer), wenn WKK/GuD regelbar

Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Ungenutzte, nachhaltige Biomasse Fluktuierende erneuerbare

7 Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Ungenutzte, nachhaltige Biomasse Fluktuierende erneuerbare Überschuss-Elektrizität Mit der neuen Energiestrategie werden bis 2050 pro Jahr TWh temporär überschüssige, erneuerbare Elektrizität erwartet. (Prognos 2012). Die Schweiz verfügt über 2-11 TWh ungenutzte, nachhaltige Biomasse, die grösstenteils in Biogas umgewandelt werden könnte. (B. Steubing et al., 2010)

Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Elektro- Auto El.

8 Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Elektro- Auto El. Netz-Batterie Fluktuierende erneuerbare Überschuss-Elektrizität Die temporär überschüssige Elektrizität kann in Netzbatterien gespeichert und für das Laden von Elektroautos genutzt werden. Herausforderung: Winterbetrieb, Reichweite, Anreiz für erneuerbare Energie.

9 Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Elektro- Auto Fluktuierende erneuerbare Überschuss-Elektrizität El. El. Netz-Batterie Elektrolyse Die temporär überschüssige Elektrizität kann mittels Elektrolyseanlagen in Wasserstoff (H 2 ) umgewandelt und gespeichert werden. Herausforderung: H 2 -Nutzung, Fz-Kosten. Wasserstoff- Fahrzeug

Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Biogas-Anlage H 2 kann mit CO 2 (z.b. aus Biogasanlagen) in synthetisches Methan (CH 4 ) umgewandelt, gespeichert und in Erdgas/ Biogasfahrzeugen genutzt werden.

10 Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Biogas-Anlage H 2 kann mit CO 2 (z.b. aus Biogasanlagen) in synthetisches Methan (CH 4 ) umgewandelt, gespeichert und in Erdgas/ Biogasfahrzeugen genutzt werden. H 2 kann zudem an der Tankstelle Netz-Batterie dem Erdgas/Biogas direkt e + beigemischt werden, was neue, effiziente motorische Brennverfahren ermöglicht. Herausforderung: Effizienz Gesamtsystem, Materialverträglichkeit. e + Fluktuierende erneuerbare Überschuss-Elektrizität Elektrolyse Elektro- Auto H 2 Methanisierung CO 2 CH 4 Erdgas/Biogas- Auto Wasserstoff- Fahrzeug H 2

11 Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Elektro- Auto Biogas-Anlage El. Netz-Batterie CO 2 CH 4 Fluktuierende erneuerbare Überschuss-Elektrizität El. Elektrolyse H 2 Methanisierung Erdgas/Biogas- Auto Wasserstoff- Fahrzeug H 2

12 Strombasierte Treibstoffe Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung von Überschussenergie für die Mobilität Elektro- Auto Biogas-Anlage El. Netz-Batterie CO 2 CH 4 Fluktuierende erneuerbare Überschuss-Elektrizität El. Elektrolyse H 2 Methanisierung Erdgas/Biogas- Auto Wasserstoff- Fahrzeug H 2

13 Swiss Competence Centers (SCCER)

14 Power to Gas Flexibilisierung des Energiesystems durch Speicherung Überschussenergie für Mobilität Fokus - Elektrolyse - Methanisierung - Brennstoffzelle - Systemintegration Villigen Dübendorf Fokus - Nutzung in der Mobilität - Betankung (H 2, HCNG & e) - Test-Flotten (H 2, HCNG ) - Regelung

15 Willkommen Welcome Bienvenue

16 TECHNOLOGY BRIEFING Power-to-Gas in der Mobilität Wie soll die Energiewende finanziert werden? Power-to-Gas in der Energiestrategie Wohin steuert unsere Energiepolitik Power-to-Gas-Fahrzeuge Die Energiewende im Tank Power-to-Gas und Mobilität Power-to-Gas: Energiewende in allen Energiesektoren Elektrolyse und erneuerbarer Wasserstoff als Basis für Power-to-Gas Zukunft Methanisierung

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