Carsten Krause, Boris Jermer HyCologne Wasserstoff Region Rheinland e.v. Wasserstoff im Kontext der Energiewende? Realität oder ewige Vision?

Transkript

1 Carsten Krause, Boris Jermer HyCologne Wasserstoff Region Rheinland e.v. Wasserstoff im Kontext der Energiewende? Realität oder ewige Vision?

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3 KohlenWasserstoffe

4 Wasserstoff im Kontext der Energiewende Realität oder ewige Vision?..wussten Sie, dass...

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8 Wasserstoff Inhalte für heute: Wohin? Wie? Woher? Wozu? Warum?

9 Mitglieder HyCologne

10 Zu wieviel % bestehen wir Menschen aus Wasserstoff? 10% 20% 63% H2 C O2

11 Zu wieviel % bestehen wir aus Wasserstoff?

12 In Wasser sind viele unpolare Kohlenwasserstoffe unlöslich, in den meisten organischen Lösungsmitteln jedoch gut löslich. Das heißt, Kohlenwasserstoffe sind hydrophob, also auchlipophil. Gasförmige Kohlenwasserstoffe brennen sehr schnell und mit heißer Flamme; die dabei frei werdende Energie ist groß. Flüssige Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Siedepunkt verdampfen leicht; infolge ihres auch niedrigen Flammpunktes sind Brände leicht zu entfachen. Bei der optimalen (vollständigen) Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht Wasser und Kohlenstoffdioxid, bei unzureichender (unvollständiger) Verbrennung können auch Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenstoff (Ruß) entstehen. Die Reaktivität der Alkane ist abhängig von ihrer Kettenlänge. Langkettige Alkane sind relativ inert (wenig reaktiv). Verbrennt Kohlenwasserstoff mit rußender Flamme, kann dies auch ein Anzeichen für einen höheren Kohlenstoffanteil in der Verbindung (größere Kettenlänge) sein. Alkane gehen aber neben Redoxreaktionen bei ihrer Verbrennung Substitutionsreaktionen ein, wobei Wasserstoffatome gegen andere Atome und Atomgruppen, aber hauptsächlich Halogenen ausgetauscht werden können. Alkene und Alkine hingegen sind recht reaktionsfreudig und reagieren mit vielen Substanzen unter Anlagerung an die C-C-Mehrfachbindung (Additionsreaktion). Alkane werden häufig als fossiler Energieträger in Gemischen wie Biogas, Flüssiggas, Benzin, Dieselkraftstoff, Heizöl, Kerosin, Petroleum verwendet. Die bedeutendsten Alkane sind die niedermolekularen Alkane Methan, Ethan und Propan. Alkane wie n- Butan, Isopentan, verschiedene Hexane und das Cycloalkan Cyclohexan sind Bestandteile in Motorenbenzin.

13 Warum Wasserstoff?

14 Feinstaub, Lärm

15 Partikel, Luftschadstoffe

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18 Mehr oder weniger C Wasserstoff: H2 H2O Erdgas: Propan: CH4 C3H8 CO2 + H2O Diesel, Benzin, etc. C70H20 + Ruß + Partikel

19 Mehr oder weniger C Wasserstoff H2 C H2 Erdgas C H2 Propan, Butan C H2 Diesel, Benzin, etc.

20 Peak Oil Source: IEA

21 Wozu Wasserstoff?

22 Gute Gründe für ein Umdenken KLIMA / CO2 RESSOURCEN LUFT-QUALITÄT LÄRM Heute 2030

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24 Woher kommt Wasserstoff?

25 Wie wird Wasserstoff heute produziert? % aus Erdgas

26 Erdgas -> Wasserstoff (Dampfreformierung) 42

27 und in Zukunft? Energiepark MAINZ (6MW), seit August 2015

28 Power to Gas (Wasser-Elektrolyse) STROM Wind & Sonne H2O H2 O2

29 Wie wird Wasserstoff verteilt und gespeichert?

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32 Typ 4 CFK Tanks bis 900 bar

33 LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier)

34 Wasserstoff im Kontext der Energiewende Realität oder ewige Vision?

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37 Potentiale der Energiespeicher Wasserkraft Druckluft Wasserstoff

38 Quelle: ENERTRAG

39 Power to X darf es etwas mehr sein? Quelle: Kopernikus

40 BRENNSTOF F-ZELLE H 2 (LOHC) Hydrierungsanlage LOHC Transport * Tankstelle Dehydrierunganlag e Treibstoff H 2 ggf.transport * Gemeinsame Basis - upstream EE- Strom Hochdruck PEM Elektrolyse CO 2 Abscheidung CO 2 Niedertemp. Elektrolyse H 2 O Hochtemp. Co-Elektrolyse Kraftstoffe VERBRENNUNGSMOTOR Synthetisches Benzin Synthetisch er Diesel OME SFT- Umwandlung Fischer- Tropsch Hydrierun g CH 3 OH Syn. Benzin Transport * Transport * Foss. Benzin Mischung Neues Benzin Syn. Diesel Mischung Neuer Diesel Konventionell e Tankstelle Oxidatio n CH 2 O Foss. Benzin Acetylisierung OME Transport* Fahrzeug e Herstellu ng Betrieb Entsorgu ng H 2 LNG- AUTO LNG als Kraftstoff Methanisierun g SNG Verflüssigun g LNG Tankstelle Synthesegas H 2 als Grundstof f Hydrierun g LOH C Transport * Chemiepar k Dehydrierun g H 2 Sunfire GmbH Chemie PMP Hydrierun g CH Acetylisierun CH Oxidation 2 3 OH OME Verflüssigung POM O g Siemens AG Volkswagen AG Innogy SE Langkettig e Alkohole Fermentationssynthese NT-CO 2 - Elektrolyse Langkettig e Alkohole Transport Direkte Weiterverarbeitung ArevaH2Gen GmbH IneraTec GmbH Saisonale Speicher Methanisierung SNG Gasnetz Speicher

41 Power to X darf es etwas mehr sein? Quelle: Kopernikus

42 Wasserstoff in Raffinerien

43 Wasserstoff in Raffinerien

44 Was ist eine Brennstoffzelle?

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46 Brennstoffzellen-Stapel (Stack)

47 Wofür kann Wasserstoff als Energieträger genutzt werden? Zu Wasser zu Lande und in der Luft

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49 Hausgeräte (Erdgas -> Wasserstoff)

50 Mobile Stromversorgung

51 Dezentrale Energieversorgung mit Wasserstoff / Erdgas / Propan (200kW) Strom Wasserstoff / Erdgas / Propan Wärme Kälte Brandschutz

52 Hyundai IX35 (seit 2014)

53 Toyota MIRAI (seit 2015)

54 Und was ist mit TESLA?

55 Der MIRAI von innen

56 Der MIRAI von innen

57 Auch Bayern macht wieder mit

58 VW dieses Mal ohne Tricks

59 Daimler jetzt auf der IAA

60 Kurzer technischer Boxenstopp TESLA Model 3 TOYOTA Mirai 320 km Batterie Antriebsstrang Reichweite Brennstoffzelle + Batterie 550 km Zeit für Tankvorgang 3 Minuten

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62 Elektrisches Bugrad (Airbus, DLR)

63 H2 Brennstoffzellen Zug von ALSTOM

64 H2 Brennstoffzellen Truck von COOP

65 Und was passiert in der Region Köln?

66 Chemie Region Köln 20 Tonnen Wasserstoff pro Tag Reicht für die komplette regionale Busflotte (1000 Busse)

67 Ein regionaler und ökonomischer Faktor: 50 Tonnen H2 / Tag = 1,65 GWh / Tag = 73 Mio EUR / Jahr (Dieseläquivalent)

68 Partner aus der Region Köln Investor, Betreiber Schnittstelle zum Chemiepark Bau der Tankstelle Projektmanagement Wasserstoff-Versorgung Betrieb der Brennstoffzellen-Hybrid-Busse

69 Wasserstoff-Tankstelle in Hürth (seit 2010) Kapazität: 100 KG / pro Tag ~ 5 Busse

70 Brennstoffzellen-Hybrid-Busse ein regionales Projekt

71 Clean Hydrogen in European Cities (CHIC Project) 5 Regionen 26 Busse 5 Jahre Laufzeit

72 Ausblick

73 50 H2 Tankstellen -Aufbau bis 2018

74 Ausblick Mehr regionale Wertschöpfung Erneuerbar erzeugt lokal gespeichert regional genutzt.

75 Nach CHIC kommt JIVE Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe

76 Nach CHIC kommt JIVE Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe

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78 Neue Busdepots mit Wasserstoff

79 BIC H2 - die Struktur Gefördert durch: Koordiniert durch:

80 Mehr Info hier Oktober 2016, Stuttgart

81 Carsten Krause und Boris Jermer Fragen & Diskussion