Erzeugung und Nutzung von solarem Wasserstoff und Sauerstoff Utopie oder Zukunftstechnologie

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1 Erzeugung und Nutzung von solarem Wasserstoff und Sauerstoff Utopie oder Zukunftstechnologie Ingenieurwissenschaftliches Kolloquium Universität Siegen

2 präsentiert von Friedrich Haas HAASENGINEERING Reinhold Schneider Str. 18a Gundelfingen Phone: ++49 (0) Fax: ++49 (0) Mail: Internet:

3 Primärenergievorkommen weltweit Erdöl Erdgas Kohle durchschnittliche statistische Reichweite in Jahren bei gegenw. Förderung und Verbrauch Naher Osten 90 > 200 Afrika Nordamerika Südamerika Asien/Ozeanien /210 GUS Europa (ohne Gus)

4 Primärenergievorkommen weltweit durchschnittliche Reichweite in Jahren Erdöl- und Erdgasvorkommen Naher Osten Afrika Nordamerika Südamerika Asien/Ozeanien GUS Europa (ohne Gus)

5 Primärenergieverbrauch nach Energieträgern Deutschland Energieträger Anteil % Mineralöl 36,4 Steinkohle 13,4 Braunkohle 11,4 Naturgas 22,4 Kernenergie 12,6 Wasser- und Windkraft 1,1 Sonstiges 2,6 Quelle: BMWI

6 Energiepreisentwicklung Erdöleinfuhrpreise 400 Euro / Tonne Jahr Quelle BMWi

7 Energiepreisentwicklung Erdgaseinfuhrpreise 15 EuroCent / m Jahr Quelle BMWi

8 Energiepreisentwicklung Steinkohleeinfuhrpreise Euro / Tonne Jahr Quelle BMWi

9 Primärenergieverbrauch Deutschland Primärenergieverbrauch 100 % Industrie 25 % Verkehr 28 % Haushalte 30 % Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 17 % Quelle BMWi

10 CO 2 Ausstoß verschiedener Antriebe Benzin Antrieb Diesel Antrieb Solarer Wasserstoff 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

11 Globales Primärenergie - Portfolio Energieeinsparung und Effizienzsteigerung Solarstrom und solarer Wasserstoff übrige erneuerbare Energie Fossile und nukleare Energieträger Quelle WBGU

12 Bewertung der Ausgangslage: Steigende Preise Konfliktbehaftete Energieversorgung bei knapper werdenden Resourcen und unterschiedliche Interessenlage zwischen Förder- und Nutzerländer Trotzdem keine tiefgreifende Wahrnehmung der Ausgangslage

13 Weltweite Projekte: Aufgrund dieser Erkenntnisse werden weltweit Projekte realisiert, welche Wasserstoff als Energieträger einsetzen. Hier einige Beispiele:

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15 Beispiel California, USA Großraum Los Angeles

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17 AutoTram Fraunhofer Institut für Verkehrs- und Infrastruktursyst eme (IVI)

18 Wasserstoff-Initiative-Vorpommern Leitprojekt Barth Ausgangslage Im örtlichen Klärwerk besteht seit 2005 ein Sauerstoffbedarf, der durch die vorhandene Infrastruktur nicht bedient werden konnte.

19 Vision Elektrolyser H 2 O 2

20 Ziele des Projektes Betrieb eines Linienbusses mit Wasserstoffantrieb Ertüchtigung des örtlichen Klärwerkes mit Sauerstoff Erzeugung der benötigten Energie mit Photovoltaik

21 Partnerschaft Land Mecklenburg-Vorpommern (UM) Bundesrepublik Deutschland BMWi Stadt Barth Wasser- und Abwasser GmbH Boddenland Fachhochschule Stralsund Wolters Ostseebus GmbH HAASENGINEERING

22 Energiekreislauf Sonne Photovoltaik Wasserstoff Verdichtung Speicherung BZ-Bus Elektrolyseur Wasser Sauerstoff Verdichtung Speicherung Kläranlage Blockschaltbild - Gesamtanlage

23 HAAS AASENGINEERING Zusatzbedarf O2 (biol.) ab ) Bedarf kg/d 1) Ausgehend von Anschlußwerten ab 2005 und FS-Profil von 2000 Tag im Jahr Zusätzlicher Sauerstoffbedarf ab 2005 Kläranlage Barth

24 Bedarfsabdeckung O2 (biol.) ) aus Gebläse, Elektrolyse, Speicher Tagesbedarf (biol.) kg/d Verfügbare Menge O2 (biol.) kg ) Ausgehend von Anschlußwerten ab 2005 und FS-Profil von 2000 Tag im Jahr Tagesbedarf O2 (biol.) Verfügbare Menge O2 Lieferung und Bedarf an Sauerstoff ab 2005 Kläranlage Barth

25 Photovoltaikanlage Gesamtansicht Leistung 97 KWp 72 Module mit Nachführung

26 Messeinheit zur Nachführung der Solarmodule HAASENGINEERING

27 HOGEN 380 Elektrolyseur Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff Verdichter H2 Tankstelle Sauerstoff Verdichter HOGEN Wasserstofftankstelle in Barth, Deutschland (97 kw Solaranlage nicht im Bild)

28 Elektrolyseur HOGEN 380 mit Wasserstoffspeicher Leistung des Elektrolyseurs 10 Nm 3 H 2 /h Reinheit 99,999 % Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff Verdichter Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) H2 Tankstelle Sauerstoff Verdichter

29 Grundprinzip der PEM-Wasserstoffelektrolyse Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff Verdichter H2 Tankstelle Sauerstoff Verdichter

30 Das Herzstück des Elektrolyseurs der PEM Stapel Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff Verdichter H2 Tankstelle Sauerstoff Verdichter

31 Wasserstoffverdichter Förderleistung 10 Nm 3 /h Enddruck 281 bar abs. Sauerstoffverdichter Förderleistung 5 Nm 3 /h Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff Verdichter Enddruck 61 bar abs. Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) H2 Tankstelle Sauerstoff Verdichter

32 Sauerstoffspeicher Fassungsvermögen Nm 3 O 2 Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Speicherdruck 61 bar abs. Wasserstoffspeicher 280 bar Sauerstoff Verdichter

33 Wasserstoffspeicher Speicherdruck 281 bar abs. Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Fassungsvermögen 532 Nm 3 H 2 Wasserstoffspeicher 280 bar Sauerstoff Verdichter

34 Wasserstofftankstelle Befüllung des Busses in 5 Minuten Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Wasserstoffspeicher 280 bar Sauerstoff Verdichter

35 Brennstoffzellenbus Proton Fuel Cell GmbH Inbetriebnahme Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Sauerstoff Verdichter

36 Finanzierungsanteile Wolters 5% Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) BWMi 39% UM-MV 40% Sauerstoff Verdichter Finanzierungsanteile Boddenland 16%

37 Gesamtinvestition O2-Verdichter H2-Verdic hter Gas anlage O2- Speicher Sonstiges PV-A nlage Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Elektrolyseur BZ-Bus Sauerstoff Verdichter

38 Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Sauerstoff Verdichter

39 Jahresergebnis , , , , , , , , ,00 Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken (Biologie) Sauerstoff Verdichter 0,077 / KWh 0,061 / KWh 0,133 / KWh 0,046 / KWh ,00 För der quote i n %

40 Fazit und Ausblick 2010 nach positiven Projektverläufen erfolgen politische Zielvorgaben Sauerstoffspeicher 60 bar 2020 Einsatz von regenerativ erzeugtem Wasserstoff in einzelnen Bereichen wirtschaftlich möglich Klärbecken (Biologie) Sauerstoff Verdichter 2030 Beginn der Nutzung in allen Bereichen der Energieversorgung

41 Solarer Wasserstoff steht am Anfang seiner Entwicklung als alternativer Sauerstoffspeicher 60 bar Energieträger der Zukunft, eine Entwicklung, die sich aufgrund zunehmender Rohstoffknappheit nicht aufhalten lässt. Klärbecken (Biologie) Sauerstoff Verdichter Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit