HYPOS Entwicklung einer Modellregion für eine grüne Wasserstoffwirtschaft HYDROGEN POWER STORAGE & SOLUTIONS EAST GERMANY

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1 HYPOS Entwicklung einer Modellregion für eine grüne Wasserstoffwirtschaft HYDROGEN POWER STORAGE & SOLUTIONS EAST GERMANY Dr. Volker Busack Stellvertretender Vorsitzender HYPOS e.v. Geschäftsführer VNG Gasspeicher GmbH Von 9. Expertentreffen Ostdeutschland Energiemetropole soll eine Revolution Leipzig in Leipzig, der Wasserstoffwirtschaft 7. Dezember 2015 ausgehen

2 Konsortium-Organisation Strategische Ausrichtung 1) Der HYPOS e.v. ist ein Mitglieder- und themenoffenes Netzwerk für sämtliche Bereiche der Wasserstoffwirtschaft. 2) HYPOS verfolgt einen open innovation -Ansatz. 3) HYPOS wird als ostdeutsches Konsortium durch Zwanzig20 gefördert und strebt den Aufbau einer Modellregion für Wasserstoff in den neuen Bundesländern an. Ziel ist es jedoch, mit diesem Vorhaben auf die deutschlandweite Wasserstoff- Community zu wirken. 4) HYPOS konzentriert sich auf eine starke Einbindung von KMU in den Verbundprojekten. Auch sollen KMU in Zukunft verstärkt in die HYPOS-Gremien und Netzwerkarbeit integriert werden. Großkugel 2

3 Konsortium-Organisation Mitgliederstruktur HYPOS e.v. 116 Mitglieder insgesamt, davon 21 Großunternehmen 52 KMU (Umsatz < 50 Mio. EUR) 41 wissenschaftliche Institute 88 Mitglieder aus Ostdeutschland 26 Mitglieder aus Westdeutschland und 2 Ehrenmitglieder. 3

4 Strategie Vision Von Ostdeutschland soll eine Revolution in der Wasserstoffwirtschaft ausgehen. Mission HYPOS will über grünen Wasserstoff das Chemiestoffstromnetz, das Erdgasnetz und die elektrischen Netze in Ostdeutschland modellhaft verbinden und damit fehlende System- und Netzwerkinnovationen für eine Wirtschaftlichkeit von sicherem grünen Wasserstoff erreichen. Leitbild HYPOS sieht sich als langfristig angelegtes Netzwerk zur Erzeugung, Transport, Speicherung und Verwertung von grünem Wasserstoff. 4

5 Motivation und Ziele Ziele und Projekte entlang der Prozesskette 5

6 Motivation und Ziele Zielstellung: Kostensenkung des Wasserstoffs 6

7 Motivation und Ziele 7

8 Potenziale der HYPOS-Region Alleinstellungsmerkmale in Mitteldeutschland Zweitgrößtes Wasserstoffpipelinenetz in Deutschland (150 km) Kavernenspeicher und Umspannwerke in direkter Umgebung Höchstes Potential an kombinierter PV + Windkraft in Deutschland Bad Lauchstädt - Kavernenspeicher Quelle: LINDE AG 8

9 Potenziale der HYPOS-Region Überschussstrom-Anteil steigt: 2013 im Land Sachsen-Anhalt: 7,2 TWh [*] dies entspricht Strommenge zur Elektrolyse von ca. 10% der deutschen H 2 -Produktion H 2 ist einzige Speicheroption für Elektrizitätsmengen > 10 GWh [**] Wirtschaftlichkeit hängt entscheidend vom Netzausbau ab: Überschussstrom muss lokal gespeichert werden Eine einzige Kaverne kann bei Füllung mit H 2 die mehrfache Energiemenge aller Pumpspeicherwerke Deutschlands (Gesamtspeicherkapazität ca. 40 GWh) aufnehmen Potenziale für grünen Wasserstoff (Auszug) [****] Rohstoff für energieintensive Industrie (CO 2 -neutrale Produktion) Kraftstoff für Elektromobilität (Dekarbonisierung) Brennstoff (Einspeisung in Erdgasnetz: H 2, synthetisches Methan) Rückverstromung (Strom zu Strom) [*] EUPD/ DCTI, Studie Auswirkungen der Energiewende auf Ostdeutschland, 2013 [**] Zwischenbericht VCI Zukunft der Energiespeicher, Oktober 2013 [***] bezogen auf Kavernenparameter: Kavernenhohlraum: m³, Kavernendruck: 160 bar dies entspricht 50 Mio. m³ H 2 = Speicherkapazität Kaverne von ca. 150 GWh [****] Agora Energiewende, Studie Stromspeicher in der Energiewende, September

10 Potenziale der HYPOS-Region Steigende Verfügbarkeit erneuerbarer Energie bis 2030 kann Großinvestitionen zur Wasserstoffherstellung auslösen: Rohstoffsicherung der chemischen Industrie Substitution fossil erzeugter Wasserstoff Täglicher Wasserstoffbedarf für Chemieindustrie / Raffinerien ca Tm³/h (Hydrierungen, Düngemittelherstellung, Methanolherstellung etc.) CO 2 -Reduktion um bis zu t/a im mitteldeutschen Chemiedreieck Ablösung des Bedarfes entspricht Elektrolyseleistung von ca. 450 MW (entspricht fluktuierend verfügbarer erneuerbarer Energien Großelektrolysen von MW) Derzeitiger Strombedarf der chemischen Industrie würde sich damit verdoppeln und Stromexport aus Mitteldeutschland reduzieren 10

11 Marktanalyse und Potenziale in der Region Wasserstoffproduktion und -verbrauch in der HYPOS-Region Kraftstoffe/Öl 43% Wasserstoffbedarf nach Branchen chemische Industrie 18% Andere 1% Glasindustrie 0,46% Pharmaindustrie 0,000003% Halbleiter 0,22% Metallver arbeitung 0,04% Erfassung von Bedarf und Branche der Wasserstoffverbraucher Identifikation eines Bedarfes von ca. 5,5 Mrd. m³/a in 8 Branchen Ammoniakerzeugung 38% Kunststoffe 0,09% Ermittlung von Standorten und Kapazitäten vorhandener Wasserstofferzeugungsanlagen Ca. 6 Mrd. m³/a Erzeugungskapazitäten Wasserstofferzeugung überwiegend durch konventionelle Verfahren auf Basis von Kohlenwasserstoffen Konventionell - ohne Angabe/andere 50% Erzeugungskapazitäten nach Verfahren Chlor-Alkali-Elektrolyse 2% Konventionell - Dampfreformierung 48% H2-Index 11

12 Marktanalyse und Potenziale in der Region Wasserstoffpotenzial aus Überschussstrom Deutliche Zunahme des Wasserstoffpotenzials aus Überschussstrom bis 2050 Überschreiten des Industrie- H2-Bedarfs nach 2045 erwartet Ohne Berücksichtigung weiterer Effekte wie H2-Index Reststoffverwertung der Kraftstoffindustrie Veränderungen in der Kraftstofferzeugung Mrd. m³/a Wasserstoff Wasserstoff aus Überschussstrom / Mrd. m³/a max. H2-erzeugung aus Überschusstrom Bedarf Bedarf

13 Projekte zur Umsetzung der HYPOS-Strategie Beispielprojekt Themenfeld Strombereitstellung LocalHY: Dezentrale Wasserelektrolyse mit kombinierter Wasserstoff- und Sauerstoffnutzung aus erneuerbarer Energie (Photovoltaikanlage + Hochdruck-Elektrolyseur 250 kw, 100 bar) Beispielprojekt Themenfeld Chemische Umwandlungsprozesse rsoc: reversible Solid Oxide Cell (rsoc) for industry (Entwicklung, Aufbau und Betrieb eines reversiblen Festelektrolytsystems (Demosystem), das sowohl im Elektrolyse- als auch im Brennstoffzellenmodus betrieben werden kann) Beispielprojekt Themenfeld Transport und Speicherung H2-Netz: H2-Mem: Entwicklung innovativer Versorgungsinfrastrukturen zur Verbindung des Untergrundspeichers/Elektrolyseurs mit der bestehenden Wasserstoffleitung und Versorgung der Kunden im Wasserstoff-Dorf Aufbereitung von Erdgas-Wasserstoff-Gemischen (Entwicklung von Kohlenstoff- Membranen als Trenntechnologie für Wasserstoff und Erdgas in Versuchsanlage) Beispielprojekt Themenfeld Verwertung & Betrieb H2-Home: Dezentrale Energieversorgung mit Wasserstoff-Brennstoffzellen (Entwicklung eines Wasserstoff-BHKW auf Basis von PEM-Brennstoffzellen, im Verbund mit Wasserstoffdorf

14 Projekte zur Umsetzung der HYPOS-Strategie Untersuchungen: Betreiben einer Fraunhofer-Versuchsplattform Wasserelektrolyse in Leuna Verfahren und Anlagentechnik zur wirtschaftlichen Wasserstoffherstellung auf Basis des erneuerbaren Stromes in Großelektrolysen Abgeschlossene Untersuchungen zur Machbarkeit und Genehmigungsfähigkeit einer Großkaverne zur Speicherung von Wasserstoff Wirtschaftliche Bewertung der Wertschöpfung Power To X durch die Entwicklung eines H2-Index Grundlegende Untersuchungen zur Sicherheit und insbesondere zur gesellschaftlichen Akzeptanz der Wasserstofftechnik 14

15 Untersuchungen Wasserstoffkaverne Demozentrum Demozentrum: Kavernenstandort Bad Lauchstädt Elektrolyseur-Demozentrum und großtechnischer Wasserstoff-Kavernen- Speicher inklusive Anbindung an LINDE-Wasserstoff-Pipeline (12 km) Alleinstellungsmerkmale: Erstmalige Errichtung einer Wasserstoffkaverne in Deutschland Anschluss an Wasserstoffpipeline (ca. 15 km) Elektrolyse-Demozentrum mit Anschluss an eine Wasserstoffkaverne 15

16 Untersuchungen Wasserstoffkaverne Speicherstandort Bad Lauchstädt erschöpfte Gaslagerstätte Kavernenspeicher (Salzkavernen) 16

17 Untersuchungen Wasserstoffkaverne Nutzungspfade und Verwertung Elektrolyse Methanisierung H 2 SNG Fokus VGS Anbindung Wasserstoffpipeline Wasserstoff- Kaverne grün/grau Erdgaspipeline Speicherprodukt - Basis für H2-Anwendungen grün/grau Chemie: Power to Products Mobilität: Power to Fuels (efuel), Power to Liquids H2-Pfad grau H2-Pfad grün 17

18 Von Ostdeutschland soll eine Revolution in der Wasserstoffwirtschaft ausgehen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!