Strom, Wärme, Verkehr Das technologische Potential von Wasserstoff
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- Max Friedrich
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1 Strom, Wärme, Verkehr Das technologische Potential von Wasserstoff NIP-Vollversammlung Berlin Dr. Uwe Albrecht Geschäftsführer, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH
2 LBST - Unabhängige Expertise seit über 30 Jahren Schwerpunkt: nachhaltige Energieversorgung und Mobilität Erneuerbare Energien, Kraftstoffe, Infrastrukturen Brücke zwischen Technologie, Wirtschaft und Politik Machbarkeitsstudien, Strategien, Nachhaltigkeitsanalysen Globale und langfristige Perspektive Konsequenter Systemansatz Denken über Bereichsgrenzen hinweg Internationale Kunden in Industrie, Finanzwirtschaft, Politik und Verbänden (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 2
3 Unser Energiesystem steht unter hohem Veränderungsdruck Ressourcen, Versorgungssicherheit Energiesystem Klimaschutz Wärme Verkehr Strom Industrie Umweltschutz Wirtschaftlichkeit, Akzeptanz, volkswirtschaftliche Wertschöpfung (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 3
4 CO 2 -Reduktionsziele erfordern umfassende Maßnahmen Energiewirtschaft (Ziel: -92,5%) Industrie (Ziel: -81%) Haushalte / GHD (Ziel: -92,5%) Verkehr (Ziel: -92,5%) Landwirtschaft (Ziel: -60%) Grafiken: G. Rosenkranz, Agora Energiewende, (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 4
5 Energie Energiesystem wandelt sich! brennstoffbasiert strombasiert brennstoffbasiertes Energiesystem Brennstoffe zu Strom Strom zu Brennstoffen strombasiertes Energiesystem Erneuerbarer Strom Fossile Brennstoffe (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 5 Zeit
6 Technisch mindestens gleichwertig Fossile Brennstoffe brennstoffbasiert Strom Verkehr Wärme Industrie 40-60% 20-40% % % (Prozesswärme) Umwandlungswirkungsgrade Grundstoffe Verbraucher (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 6
7 Technisch mindestens gleichwertig Erneuerbarer Strom strombasiert Strom Verkehr Wärme Industrie 100% 75-85% (BEV), 35-40% (FCEV) 100% % (Prozesswärme) Umwandlungswirkungsgrade Synthetische Grundstoffe Verbraucher (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 7
8 aber Herausforderungen im System Fossile Brennstoffe Bedarfsgesteuerte Bereitstellung Brennstoffe = intrinsischer Energiespeicher mit hoher Dichte Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 8
9 aber Herausforderungen im System Erneuerbarer Strom Dargebotsabhängige Stromproduktion Stromspeicherung nur über Umwandlung in andere Energieformen Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 9
10 Flexibilität und Speicher entkoppeln Energieerzeugung und Verbrauch Erneuerbarer Strom Regelenergie Speicher Last management Erzeugungsmanagement Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 10
11 Wasserstoff (PtH 2 ) ist wesentliches Element dieser Flexibilisierung Erneuerbarer Strom Regelenergie Last Speicher Power-to-Hydrogen management Erzeugungsmanagement Erneuerbarer Strom und erneuerbarer Wasserstoff Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 11
12 Einzige Option zur langfristigen und großtechnischen Stromspeicherung Simulation EE-Einspeisung 50Hertz-Netz, Januar 2035 (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 12
13 Einzige Option zur langfristigen und großtechnischen Stromspeicherung Simulation EE-Einspeisung 50Hertz-Netz, Januar 2035 (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 13
14 Einzige Option zur langfristigen und großtechnischen Stromspeicherung (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 14
15 Flexibilisierungsbedarf z.b. 1 Terawattstunde = Möglicher Speicherbedarf aus 2-3 Tagen regionalem Windstromüberschuss im Jahr 2035 Entspricht ca. ½ Tag Stromverbrauch in Deutschland Kann elektrolytisch in ca Tonnen H 2 gewandelt werden Speicherbar in kleinerem Kavernenfeld (4 x m 3 ) Passt in keinen anderen Speicher! Ausreichend für BZ-Fahrzeuge bei km/jahr Fahrleistung Typischer Jahresbedarf einer großen Raffinerie (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 15
16 Wasserstoff: Basis für Industriegrundstoffe Strom Energieverlust (Wärme) Elektrolyse Wasserstoff (H 2 ) Methanisierung Methan (CH 4 ) Synthese mit CO 2 Synthetische (flüssige) Kraftstoffe (C x H y ) (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 16
17 Wasserstoff: Universeller chemischer Energieträger Kraftstoff im Verkehr Einspeisung ins Gasnetze Chemischer Energieträger für Prozesswärme (Rückverstromung) Grundstoff für die Industrie Wasserstoff (z.b. Raffinerien, Petrochemie, Metallverarbeitung) Synthese weiterer Kohlenwasserstoffe (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 17
18 Erforderliche Technologien sind verfügbar und etabliert Elektrolyse Speicherung H 2 -Transport (Straße, Rohrleitung, ) Brennstoffzellen Wasserstoff-Tankstellen Brennstoffzellen-betriebene Elektrofahrzeuge Gasturbinen Syntheseverfahren: Methanisierung, FT-Synthese, Methanolproduktion, (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 18
19 Kostenreduktion H 2 -Infrastruktur Synergie in Einführungsphase Kostenreduktion Brennstoffzellen Mobilität Anwendungsoptionen & Charakteristika Pkw Große Brennstoffzellen- Produktionsserien Spezifisch geringe H 2 -Nachfrage Hohe H 2 -Tankstellendichte Busse Kleine Brennstoffzellen- Produktionsserien Große Leistungen Luftverkehr Schifffahrt Schiene Spezifisch hohe H 2 -Nachfrage Geringe H 2 -Tankstellendichte, d.h. hohe Nutzungseffizienz (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 19
20 Zusammenfassung Wandel von brennstoffbasiertem zu (erneuerbar) strombasiertem Energiesystem Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch zwingend erforderlich: Lastflexibilität und Speicherung Wasserstoff (Power-to-Hydrogen) ist wesentliches und unverzichtbares Element dieser Flexibilisierung Einzige Möglichkeit zur Speicherung großer Energiemengen über längere Zeiträume Universell als Energieträger einsetzbar Wirtschaftlichkeit zuerst im Verkehrssektor (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 20
21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Uwe Albrecht Geschäftsführer Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH (LBST) Daimlerstr Ottobrunn Tel Fax: (c) Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 21
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