Innovative Ansätze zur Implementierung einer H 2 -Infrastruktur

Transkript

1 Green and safe hydrogen solutions Innovative Ansätze zur Implementierung einer H 2 -Infrastruktur NRW- Platformtreffen Wasserstoff und Brennstoffzelle Düsseldorf, Roland Käppner Reiner Niethammer McPhy Energy Deutschland GmbH

2 McPhy Energy Group Lösungen für eine sichere und klimaneutrale H 2 -Infrastruktur Europäischer Anbieter von integrierten H 2 - Systemlösungen für Anwendungen in der Industrie, Energiewirtschaft und Mobilität Entwickler und Produzent industrieller, innovativer und effizienter Technologien für die Erzeugung, Speicherung und Integration von Wasserstoff für den globalen Markt McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

3 Technology Maturity Low High Die Übernahmen von PIEL und ENERTRAG HyTec runden das McPhy Portfolio ab PIEL Enertrag HyTec Hymage 2 MCP N4 HDS 100 HES 25 Hymage 1 MgH Alcaline Electrolyzers Solid State Hydrogen Storage McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

4 McPhy Energy Group Entwicklung und Fertigung an drei Standorten La Motte Fanjas (F) Ponsacco La Motte Fanjas + Grenoble Wildau Industrial Electrolyzers 1-60 Nm3/hr (350 kw) 1-10 bar Alcaline Technology Purification Systems Nitrogen Generators Remote and OnSite Service Solid State Hydrogen Storage 4, 25, 100 kg Capacity Modules Low pressure (4-10 bar) Low and High Temp. Hydrides Group Engineering Center Group Research Center Remote and OnSite Service Advanced Large Electrolyzers > 100 Nm3/hr (0.5 x MW) 0 45 bar Advanced Alcaline Technology Purification Systems System Integration Remote and OnSite Service McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

5 Wasserstoff-Infrastruktur McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

6 In Verbindung mit erneuerbaren Energien wird sich die Bedeutung von H 2 radikal verändern Heutige Märkte Zukünftsmärkte Mobility - Energy value - Carbon neutral - Value driven Treibstoff Emissonsfreie Mobilität Industry - Chemical value - SMR based - Cost driven - often waste by-product Produktionsmittel H 2 Heutige Funktion Energiespeicher - Power-2-Gas/Fuel Synergietreiber Konvergenz von Märkten Multi-Vector - Chemical value - Energy carrier - Still: cost driven Produktionsmittel (C-neutral) Energiesystemoptimierung Zukünftige Funktion 6 Confidential Ne pas reproduire sans la permission de McPhy

7 Was sind die größten Herausforderungen Erzeugung Flexibel und anlagentechnisch integrierbar Niedriger CO 2 Footprint / Energieverbrauch Hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit Speicherung und Transport Niedriger bzw. Zero-CO 2 Footprint Hohe Verfügbarkeit Sicherheit Anwendung und Integration Modulare, skalierbare Technologien Wirtschaftlichkeit - Geschäftsmodelle Gesellschaftliche Akzeptanz McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

8 Green H2: CO 2 -optimierte Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

9 Low Technology MATURITY High Elektrolyse: Beide Kern-Technologien haben ihre Berechtigung aber unterschiedliche Reife Welche Performance: ALCALINE - wird wirklich benötigt? - kann man sich leisten? Welche Technologie: PEM - bietet optimale LifeCycle Kosten (CAPEX vs OPEX) Low Technical Performance High McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

10 Fokus auf die alkalische Technologie Alcaline 2.0 Reloaded by McPhy Standardisierte, serienfertige und kostenreduzierte Komponenten Anwendungsoptimierte, Stack- und Elektrodenarchitektur: - need to have vs. nice to have (zb Dynamik, Überlastfähigkeit) Angepasste Integrationsfähigkeit für neue Anwendungen: - z.b Netzkompatibilität, Modularität, übergeordnete Leitsysteme Hohe Verfügbarkeit und Effizienz: - Wirkungsgrad vs. Lifecycle-Cost; Hohe Redundanz, geringe Wartung McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

11 Feststoff-Speicher: Der Industrialisierungsgrad ist weit fortgeschritten Sicherheit (Niederdruck) und Footprint (höhere Dichte als LH2) Industrieller Scale-Up vom Labor in die Serienfertigung Metall-Hydride zur Speicherung: - erster HT 100 kg H2-Speicher im Betrieb (H2BER); Ausblick kg - LT Speicher in Erprobung Metall-Hydride für den Transport: - Einsatz in der Transportlogistik in Entwicklung (INGRID-Projekt) McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

12 Thermomanagement-Varianten HES High Efficiency Adiabatisch Latentwärmespeicher integriert hohe Kinetik (6h), für kurze Zyklen Standardmodule 25 kg HDS High Density Wärmekopplung Wärme Ein-/Auskopplung mittlere (12h) Kinetik, für lange Zyklen Standardmodule 100 kg 12

13 Adsorption und Desorption erfolgen über Druck-Temperatur Gleichgewicht P a Desorption Absorption Ein- und Ausspeicherung erfolgt über Druck- /Temperaturregelung Arbeitspunkt: C Reversibel P d + H 2 Verlustfrei bar (typ. Elektrolysedruck) bar 13

14 Flexible Technologien für die H 2 -Infrastruktur: > H 2 -Herstellung und -Speicherung H2- Erzeugung Wasser-Elektrolyse, Alkalische Systeme H2-Speicherung Niederdruck- Metallhydride Integrierte, flexible Systeme 14 Confidential

15 HEUTE BHKW OFF-GRID - erzwungen (PV Peak) - gewollt (Regelenergie) BHKW BHKW neg. Regelenergie Elektrolyse neg. Regelenergie Wärmenetz Stromnetz Gasnetz H2 T: 340 C BHKW x% Grünstrom! BHKW ON-GRID Elektrolyse T: 340 C 15 H2 Confidential

16 Zusammenfassung Der Weg zu einer Wasserstoff-Infrastruktur und neuen Märkten führt zu stark veränderten techn. Anforderungen Existierende Technologien bieten sowohl ausreichende technische Reife als auch Optimierungspotenziale Innovative Ansätze orientieren sich neben der Produktoptimierung (Kosten, Performance) vor allem am Zusammenspiel der Komponenten des Gesamtsystems Und: Dem Kostendruck ist eine vernünftige Kosten- Nutzungs Betrachtung gegenüberzustellen (Mehrwert der Wasserstoff-Lösung) McPhy Platform-Sitzung NRW Netzwerk Wasserstoff

17 We drive Hydrogen! «Yes, my friends, I believe that water will be one day used as fuel, that the hydrogen and the oxygen, which make it, used separately or simultaneously, will provide a source of inexhaustible heat and light and with an intensity the coal could never reach.» Jules Verne, L Ile mystérieuse