Ohne Speicherung keine Energiewende ist Grüner Wasserstoff die Lösung?

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1 HYDROGEN POWER STORAGE & SOLUTIONS EAST GERMANY Ohne Speicherung keine Energiewende ist Grüner Wasserstoff die Lösung? Dr. Volker Busack Stellvertretender Vorsitzender HYPOS e.v. OSTDEUTSCHES ENERGIEFORUM Leipzig, 30. August

2 Inhalt 1. Aktuelle Entwicklungen 2. HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 3. Analyse des Wasserstoffmarktes 4. Ausblick Großkugel 2

3 1. 1 Aktuelle Entwicklungen Herausforderung regenerativer Strom Vollaststunden Photovoltaik ca h/a Vollaststunden Wind an Land ca h/a Vollaststunden Offshore Wind ca h/a 39,63 3,74 42,46 c a. 8 6 G W Quelle: 3

4 1. 1 Aktuelle Entwicklungen Die Energie kommt aus den wachsenden Stromüberschüssen 296 GW 154 TWh/a Großkugel Quelle: Michael Sterner / OTH Regensburg 4

5 1. 1 Aktuelle Entwicklungen Wir benötigen alle Formen von Speichern Ausspeicherdauer kleiner als 2 Tage Großkugel Quelle: Michael Sterner / OTH Regensburg 5

6 1. 1 Aktuelle Entwicklungen Power-to-Gas Projekte in Deutschland Derzeit über 30 Power-to-Gas Projekte / Aktivitäten Darunter 16 im Betrieb befindliche Anlagen mit einer Gesamtleistung von 16 MW (9 AEL "Alkalische Elektrolyse" und 6 PEMEL "Protonenaustauschmembran Elektrolyse") 5 Wasserstoff Tankstellen mit Vor-Ort-Elektrolyseure stellen Treibstoff für Fahrzeuge bereit 8 Projekte zur Stromrückgewinnung aus Wasserstoff für die stationäre Stromversorgung 9 Anlagen zur Einspeisung von Wasserstoff in das Erdgasnetz 5 Anlagen produzieren und transportieren Wasserstoff, per LKW und/oder per Pipeline, zur Weiterverwertung 18 Anlagen weisen einen Elektrolyseur in einem Leistungsbereich von 1 bis 7 MW auf 6

7 Inhalt 1. Aktuelle Entwicklungen 2. HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 3. Analyse des Wasserstoffmarktes 4. Ausblick Großkugel 7

8 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 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 8

9 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 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. 9

10 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 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. 10

11 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 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 11

12 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte Ziele und Projekte entlang der Prozesskette 12

13 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte Zielstellung: Kostensenkung des Wasserstoffs 13

14 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 14

15 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte Vorleistungen des Projektes HYPOS für die industrielle strombasierte Wasserstofftechnik Erfolgreiches Betreiben einer Fraunhofer Versuchsplattform Wasserelektrolyse am Chemiestandort 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 Studie H2-Index Grundlegende Untersuchungen zur Sicherheit und insbesondere zur gesellschaftlichen Akzeptanz der Wasserstofftechnik 15

16 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte Fraunhofer Versuchsplattform Leuna EPL zur Entwicklung industrieller Elektrolyseure in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbau Elektrolyse-Testgelände befindet sich in einem großen Chemie- und Industriepark in Sachsen-Anhalt Anschluss an LINDE-Wasserstoff-Pipeline und Kontrollstandort von allen europäischen Steamreformern von LINDE Auswertung verschiedener Elektrolyse-Technologien bis zu 10 MW elektrischer Leistung Finanzierung der Investition durch Sachsen-Anhalt (6 Mio. Euro) 16

17 H2-Pfad grau H2-Pfad grün 2 HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte Untersuchungen Wasserstoffkaverne Nutzungspfade und Verwertung Elektrolyse H 2 Methanisierung SNG Anbindung Wasserstoffpipeline Erdgaspipeline Wasserstoff- Kaverne grün/grau Speicherprodukt - Basis für H2-Anwendungen grün/grau 17

18 Inhalt 1. Aktuelle Entwicklungen 2. HYPOS Konsortium, Strategie und Projekte 3. Analyse des Wasserstoffmarktes 4. Ausblick Großkugel 18

19 3 Analyse des Wasserstoffmarktes 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% Ermittlung von Standorten und Kapazitäten vorhandener Wasserstofferzeugungsanlagen Ca. 6 Mrd. m³/a Erzeugungskapazitäten Wasserstofferzeugung überwiegend durch konventionelle Verfahren auf Basis von Kohlenwasserstoffen Kunststoffe 0,09% Konventionell - ohne Angabe/andere 50% Erzeugungskapazitäten nach Verfahren Chlor-Alkali-Elektrolyse 2% Konventionell - Dampfreformierung 48% H2-Index 19

20 Wasserstoff aus Überschussstrom / Mrd. m³/a Mrd. m³/a Wasserstoff 3 Analyse des Wasserstoffmarktes 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 max. H2-erzeugung aus Überschusstrom Bedarf Bedarf

21 3 Analyse des Wasserstoffmarktes H2-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

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23 4 Ausblick Erreichen der Wirtschaftlichkeit der strombasierten Wasserstofftechnik im nächsten Jahrzehnt durch schrittweise Substitution des gegebenen Bedarfs der Chemieindustrie in Mitteldeutschland Wasserstoffbedarf für Hydrierungen, Düngemittelherstellung und andere Verfahren der Chemieindustrie von ca Nm 3 pro Stunde, der zurzeit durch Steamreforming von Erdgas abgedeckt wird Zur Ablösung dieses Bedarfs wäre eine Elektrolyseleistung von 450 MW erforderlich, die wegen der fluktuierenden Verfügbarkeit der erneuerbaren Energien Großelektrolysen von 1000 bis 1200 MW erfordern würden Der derzeitige Strombedarf der Chemieindustrie von ca. 4 TWh/a würde sich mit diesen Großelektrolysen in etwa verdoppeln und damit entsprechend den Stromexport aus Mitteldeutschland reduzieren Darüber hinaus hat die Raffinerie einschließlich ihrer Methanolproduktion einen internen Wasserstoffbedarf in der Größenordnung der mitteldeutschen Chemieindustrie 23

24 4 Ausblick Herausforderungen: Energiewende: Deutschland muss zeigen, dass die energieintensive Industrie auch mit der Energiewende wirtschaftlich wettbewerbsfähig bleibt Rohstoffabhängigkeit: Deutschland muss Wege finden, die einseitige Rohstoffabhängigkeit von Öl und Gas und damit das Investment Leakage zu überwinden Chancen und Vorteile: Verfahren und Anlagentechnik zur wirtschaftlichen Wasserstoffherstellung durch erneuerbaren Strom in Großelektrolysen Integration in bestehendes Erdgasnetz (Nutzung vorhandener Leitungen, Speicher) Steigende Verfügbarkeit erneuerbarer Energie bis 2030 kann Großinvestitionen zur Wasserstoffherstellung auslösen Einsparung von CO2-Emissionen 24

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