Nutzung erneuerbarer Energien für emissionsfreie Mobilität mittels PEM-Elektrolyse

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1 Nutzung erneuerbarer Energien für emissionsfreie Mobilität mittels PEM-Elektrolyse, Siemens AG, Hydrogen Solutions Enge-Sande 20. und 21. Mai 2016 Frei verwendbar Siemens AG 2016 Alle Rechte vorbehalten. siemens.com/silyzer

2 Energiebedingte CO2-Emissionen weltweit Auf dem Weg zu einer Erwärmung von 4-5 C Page 2

3 Die derzeit für COP21 eingereichten beabsichtigte Beiträge sind unzureichend, um das 2ºC Ziel zu erreichen. Global emissions scenarios Gt CO 2 eq/year ~70 Gt ~57 Gt Gap Gt = China s emissions ~40-42 Gt 20 Remaining carbon budget 10 (~1000 Gt CO 2 ) Baseline 4-5ºC COP21 country commitment scenario = INDC ( o C) INDC: Intended Nationally Determined Contributions Source: Carbon Action Tracker, IPCC AR5 Note: GDP assumption of 3.6% p.a. (avg. over all countries and time) 2ºC Page 3

4 Energiebedingte CO2-Emissionen in Deutschland Page 4

5 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 5 ~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

6 Beispiel von unterschiedlichen Nutzungspfaden einer Power-to-Gas Anlage Netz- Dienstleistungen H2-Nutzungspfade Wechselbrücke (200 bar) CGH2 Trailer (z.b. 200 bar) Gaseinspeise Station Erdgasnetz Netzanschluss Trafo Gleichrichter Elektrolyse Gas- Reinigung Trocknung Kompressor Wasserstoff- Speicher BHKW Fuel Cell Gas-Turbine Trafo Stromnetz Wärme Einspeisung Wärmenetz Industrie Wohngebiet Biogasanlage 50% CO 2 98% Bio-Methan Wasserstoff Hochdruck- Kompressor und Speicher H2-Tankstelle PKW, 700 bar Bus, 350 bar 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 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 Page 8 Quelle: FCH JU, Bus Commercialization Study

9 Anwendungsbeispiel: Bus Depot mit Onsite -Elektrolyse Mittelspannungs-Anschluss Kompression Stromversorgung Elektrolyse: Trafo + Gleichrichter Wasserstoff Backup-Speicher (z.b. 500 bar) Trailer Abfüllung (z.b. bis zu 500 bar) Brennstoffzellen-Bus Tankstelle (z.b. 350 bar) Page 9

10 Anwendungsbeispiel Wirtschaftliche Wasserstofferzeugung für Busse Netz- Unterstation Elektrolyseur Gasreinigung & Trocknung Mitteldruck- Kompressor Wasserstoff Speicher H2-Tankstelle* 20 Busse pro Tag ~20kg pro Betankung 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, BZ-Bus: 8 kg/100km; Diesel-Bus: 40 l/100 km; Diesel-Price:1,30 /l Page 10

11 Empfehlungen zu politischen Rahmenbedingungen Für die erfolgreiche Markteinführung [ ] ist eine rechtliche Klarstellung der Eigenschaft von Power-to-Gas als Nicht-Letztverbraucher zwingend notwendig. [ ] Aus dieser Eigenschaft als Nicht- Letztverbraucher lässt sich eine Befreiung von der EEG-Umlage, den Netznutzungsentgelten, der Stromsteuer, der Stromsteuer, den Konzessionsabgaben, der 19-Umlage und Offshore-Umlage sowie der KWK-Umlage ableiten [ ] 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 [ ] Page 11

12 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 Lebensdauer > h H 2 Produktion 20kg/h, 225 Nm 3 /h Wasserbasierte Elektrolyse: keine Laugen Stack ist wartungsfrei über Lebensdauer Lastzyklen 0 % % ohne relevante Alterung Keine Inertgas Spülung, geringe stand-by Leistung, kein Vorheizen Industrielles robustes Design Modular und skalierbar Page 12

13 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 13 Jahresproduktion Zielwert 200 t (LKW- Abfüllanlage und Einspeisung in das lokale Gasnetz)

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Sales Manager PD LD HY Process Industries and Drives Large Drives Hydrogen Solutions Günther-Scharowsky-Str Erlangen, Germany markus.mab.boehm@siemens.com siemens.com/hydrogen-electrolyzer Page 14