Nutzung erneuerbarer Energien für CO2-freie Mobilität: PEM-Elektrolyse von Siemens gibt Gas

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1 Nutzung erneuerbarer Energien für CO2-freie Mobilität: PEM-Elektrolyse von Siemens gibt Gas, Siemens AG, Hydrogen Solutions HUSUM Siemens AG 2015 Alle Rechte vorbehalten. siemens.com/answers

2 Bereits heute bestehen lokale Herausforderungen bei der Integration der Erneuerbaren Energien Wind Ausbau überwiegend im Norden ~80% ~90% Abschaltungen im Norden in 01/2015 betrugen bis zu 40% ~46% ~11% ~62% ~77% 2030? Solarenergie Ausbau überwiegend im Süden Page 2 ~23% ~7% ~12% ~20% ~29% ~37% ~21% Anteil der EE Erzeugung in Regionen * * Source: AGEE-Stat, LAK, extrapolated Ambitionierte Auspaupläne der EE erfordern zusätzliche Flexibilitäten. Auch mit den geplantem Netzausbau wird Deutschland keine Kupferplatte

3 Wasserstoff ermöglicht die Speicherung erneuerbarer Energien in großem Umfang Segmentierung elektrischer Energiespeicherung Kernaussagen Sekunden Minuten Stunden Tage Wochen Supra -leiter SILYZER 200 / Methan Wasserstoff/ Methan groß angelegte Energiespeicherung Schwungradspeicher Pumpspeichekraftwerke Speicherung in großem Stil kann nur durch Pumpspeicherwerke, Druckluft (CAES) und chemische Speichermedien, wie z. B. Wasserstoff und Methan realisiert werden Die Möglichkeiten zum weiteren Ausbau von Pumpspeicherwerken ist geologisch sehr eingeschränkt Wasserstoff wird in vielen wichtigen Branchen als Reduktionsmittel oder als Schutzgas eingesetzt oder es dient als Grundlage für Syntheseprozesse; Wasserstoffproduktion vor Ort ist eine vielversprechende Alternative zur Versorgung per LKW. Das zukünftige CO 2 -optimierte Energieszenario braucht smarte Lösungen Page 3

4 Energiebedingte CO2-Emissionen in Deutschland Page 4

5 Energiebedingte CO2-Emissionen weltweit Page 5

6 CO2-frei hergestellter Wasserstoff ermöglicht Nutzung erneuerbarer Energien im Verkehrssektor Verringerung von CO2 Emissionen im Verkehrssektor. Abhängigkeit von natürlichen Ressourcen wird vermindert (Der Verkehrssektor ist heute zu 90% auf Erdöl angewiesen). Steigerung der Lebensqualität durch Befreiung der Städte von Schadstoffen, Feinstaub und Lärm Verbesserung der Effizienz der Netze und Förderung des Ausbaus erneuerbarer Energien Innovationsschub für Deutsche Wirtschaft und Stärkung für den internationalen Wettbewerb Quelle: FCH JU, Bus Commercialization Study Page 6

7 Möglicher Einsatz von grünem Wasserstoff in der Mobilität Elektrische Leichtfahrzeuge Lagertechnik und Sonderfahrzeuge PkWs Raumfahrt Raffinerien Busse Flugzeuge Schiffe Strassenbahnen & Züge Page 7

8 Energiepark Mainz Projektumfang und wichtigste Daten Drei Hochleistung-Elektrolysesysteme mit Spitzenleistung von je 2 MW el. (6 MW Spitze) Anschluss an Windfarm mit 10 MW 1000 kg Speicher (33 MWh) Page 8 Jahresproduktion Zielwert 200 t (LKW- Abfüllanlage und Einspeisung in das lokale Gasnetz)

9 Robustes Design, lange Lebensdauer und einfache Wartung unterstützen nachhaltige Geschäftsmodelle Silyzer 200 Nennleistung Start-up Zeit 1.25 MW, überlastfähig > 2MW <10 s (von stand-by) Ausgangsdruck 35 bar Reinheit H % (Nennbetrieb) Systemwirklungsgrad % Abmessungen 6,3 x 3,1 x 3,0 m Design life-time > h H 2 Produktion 20kg/h, 225 Nm 3 /h Wasserbasierte Elektrolyse: keine Laugen, keine Undichtigkeiten Stack ist wartungsfrei über Lebensdauer Keine Inertgas Spülung, geringe stand-by Leistung, kein Vorheizen Industrielles robustes Design Lastzyklen 0 % % ohne relevante Alterung Page 9 Modular und skalierbar

10 Anwendungsbeispiel Wirtschaftliche Wasserstofferzeugung für Busse Netz- Unterstation Elektrolyseur Gasreinigung & Trocknung Mitteldruck- Kompressor Wasserstoff Speicher H2-Tankstelle* 20 Busse pro Tag ~20kg pro Betankung Stromkosten Verhältnis Stromkosten zu CAPEX Gesamtanlage 15 ct/kwh 390% 12 /kg Wasserstoffgestehungskosten Vergleich Busbetrieb: Spez. Kraftstoffkosten Diesel-Bus Wasserstoff-Bus 1,30 /l 6, 12 /kg Verbrauch 40 l/100 km 8 kg/100 km 10 ct/kwh 260% 9 /kg 5 ct/kwh 130% 6 /kg Kraftstoffkosten pro 100 km 52 /100 km 48, 96 /100 km Resumé: Die Wirtschaftlichkeit ist maßgeblich von den Stromkosten abhängig. Zusätzlich erreicht man eine emissionsfreie und lärmreduzierte Mobilität. *Weitere Annahmen: Täglicher Bedarf Wasserstoff insgesamt: 400 kg, Anlagen Abschreibung: 10 Jahre Page 10

11 Beispiel von unterschiedlichen Nutzungspfaden einer Power-to-Gas Anlage Energiequellen Nutzungspfade Netz- Unterstation H 2 Wechselbrücke (200 bar) CGH2 Trailer (z.b. 200 bar) Trafo H 2 Gaseinspeise Station Erdgasnetz Elektrolyseur Gasreinigung & Trocknung Mitteldruck- Kompressor Speicher (z.b. Röhren) BHKW Fuel Cell Gas-Turbine Trafo Stromnetz H 2 Wärme Wärme Einspeisung Wärmenetz Industrie Wohngebiet Biogasanlage 50% CO 2 98% Bio-Methan H 2 Hochdruck- Kompressor und Speicher H2-Tankstelle PKW, 700 bar Bus, 350 bar Page 11

12 Empfehlungen zu politischen Rahmenbedingungen Für die erfolgreiche Markteinführung [ ] ist eine rechtliche Klarstellung der Eigenschaft von Power-to-Gas als Nicht-Letztverbraucher zwingend notwendig. [ ] Power-to-Gas ist [ ] in die bestehenden technische Regelungen für die Erdgasinfrastruktur zu integrieren [ ] Es sind [ ] zeitlich und im Volumen begrenzte Markteinführungsinstrumente zu schaffen, um einen wirtschaftlichen Anlagebetrieb für Power-to-Gas Anlagen während der Erprobungs- und Markteinführungsphase zu ermöglichen [ ] Erzeugung von CO 2 muss stärker reglementiert werden. Bewertung der CO 2 - Zertifikate ist zu niedrig. Einsatz von Grünem Wasserstoff in Industrieprozessen (z.b. im Raffinerieprozess) muss stärker belohnt werden. (Höhere Anerkennung bei der Biokraftstoffquote) Page 12

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Sales Manager PD LD HY Process Industries and Drives Large Drives Hydrogen Solutions Günther-Scharowsky-Str Erlangen, Germany siemens.com/hydrogen-electrolyzer Page 13

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