Power-to-Gas: Erneuerbares Methan als Energiespeicher und Mobilitätsgarant

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1 Power-to-Gas: Erneuerbares Methan als Energiespeicher und Mobilitätsgarant 1. Elektromobilitätstagung, Umweltcampus Birkenfeld, Dr. Roland Doll - juwi R&D GmbH

2 Inhalt Die juwi Gruppe Erneuerbare Energien und Energiespeicher Power to Gas: erneuerbares Methan aus Wind und PV 2

3 Die juwi-gruppe in Stichworten Gegründet 1996 (als 2-Mann-Büro) Mitarbeiter über Mitarbeiter (weltweit) Umsatz ca. 800 Mio. in 2010 Anzahl der regenerativen Kraftwerke! ca Anlagen Gesamtleistung! ca Megawatt Investitionsvolumen (seit 1996)! ca. 3,5 Mrd. Euro Jahresenergieertrag! ca. 2,8 Mrd. Kilowattstunden! entspricht dem Jahresstrombedarf von ca Haushalten Firmensitz der juwi-gruppe in Wörrstadt Schadstoff-Einsparung pro Jahr! ca. 2,1 Mrd. Tonnen CO 2 3

4 Unser Leistungsspektrum Beratung Planung Entwicklung Finanzierung Realisierung Betriebsführung Wirtschaftlichkeit sichern: An wirtschaftlichen und langfristigen Zielen orientiert, setzen wir präzise und praxisnah Projekte um. Damit stärken wir die regionale Zukunftsfähigkeit unserer Partner. Zielführend integrieren: Wir bieten die Fähigkeit, alle Arten erneuerbarer Energie nutzbar zu machen und zu kombinieren. Wir führen die Interessen aller Beteiligten zusammen. Unabhängig machen: Weil wir inhabergeführt sind, können wir flexibel agieren. Mit dezentralen Lösungen machen wir Kommunen, Unternehmen und Privatpersonen unabhängig. 4

5 Unsere Vision 100% erneuerbare Energien Green Buildings Elektromobilität Strategische Partnerschaften Forschung & Entwicklung Geothermie & Wasserkraft Bioenergie Solarenergie Windenergie Mit Leidenschaft erneuerbare Energien wirtschaftlich und zuverlässig gemeinsam durchsetzen. 5

6 Elektromobilität Wir bringen EE auf die Straße für Unternehmen und Kommunen Schlüsselfertig & Individuell! Solare Carports, Ladesäulen und Vermittlung von E-Fahrzeugen Nachhaltiger Fuhrpark! Mobilitäts- & Infrastrukturkonzepte! Nutzung von Elektrofahrzeugen als Dienst- und Poolfahrzeuge Realisierungsbeispiel Starterkit E-Mobility Forschung & Entwicklung! Entwicklung von Stromparkplätzen und Einbindung der EE in intelligente Ladekonzepte Ein Teil des Fuhrparks der juwi-gruppe 6

7 Inhalt Die juwi Gruppe Erneuerbare Energien und Energiespeicher Power to Gas: erneuerbares Methan aus Wind und PV 7

8 Strom aus erneuerbaren Energien (EE) PV & Wind stellen die Standbeine einer auf EE basierenden Energieversorgung dar ,8 16,8 %% EE EE bis bis zu zu 100% 100% EE EE Quelle: Eigene Darstellung, juwi Corporate Development 8

9 Die Eigenschaften von Wind und Sonne stellen neue Herausforderungen Darstellung der Lastdeckung durch PV und Wind Quelle: Eigene Darstellung, juwi Corporate Development 9

10 Simulation eines 100%-Konzeptes mit Energie-Speicher Residuallastdeckung einer Woche durch regelmäßigen (orange) und unregelmäßigen Schwankungsausgleich (blau) Quelle: Eigene Darstellung, juwi Corporate Development 10

11 Mögliche Energiespeicher für eine 100%-Vision e-methan e-methan 11

12 Inhalt Die juwi Gruppe Erneuerbare Energien und Energiespeicher Power to Gas: erneuerbares Methan aus Wind und PV 12

13 Power to Gas (PtG) erneuerbares Erdgas aus PV & Wind Stromnetz Gas Netz Wind Solar GuD / BHKW ENERGIEPRODUKTION ENERGIESPEICHERUNG Gas Untertagespeicher GuD BHKW Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk Blockheizkraftwerk CO 2 CO 2 Elektrolyse / H 2 Puffer CO 2 Puffer H 2 CO 2 Methanisierung H 2 CH 4 EV: Electric Vehicle BEV: Battery Electric Vehicle FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle CNG-V: Compressed Natural Gas Vehicle Plug-In HEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle Elektrizität H 2 SNG BEV FCEV CNG-V Plug-In HEV Plug-In HEV Mobilität! Wirkungsgrad Strom à e-methan: bis zu 60%! Wirkungsgrad Strom à e-methan à Strom: bis zu 35% Quelle: Specht et al 2009, Sterner 2009 (angepasste Darstellung) 13

14 Power to Gas und juwi Integration in die Energielandschaft Morbach Morbacher Energielandschaft, Hunsrück! 14 Windräder, PV Freiflächen- und Aufdach- Anlagen, Biogasanlage, Holzpelletswerk, Holzhackschnitzel-Heizwerk Projektierung / Integration der 25kW PtG Pilotanlage! Wind als Stromquelle, Kombination mit Biogasanlage als klimaneutrale CO 2 -Quelle Zufahrt Biogas Anschluss Wasser Abwasser Strom Anschluss Strom Anschluss SNG Anschluss 14

15 e-methan als ein Kraftstoff der zukünftigen Mobilität Treibhausgasemissionen unterschiedlicher Kraftstoffe Ökologische Aspekte! *Referenzfahrzeug: Ottomotor (Benzin, Saugmotor) Verbrauch: 7l / 100 km Bestandsstatistik CNG-Fahrzeuge und Tankstellen weltweit (2010) Markt und Infrastruktur! Deutschland: ~900 Tankstellen und ~92000 Fahrzeuge! Europa: ~3400 Tankstellen und ~1.2 Mio. Fahrzeuge Quelle: Dudenhöffer & Pietron, September

16 Typische tägliche Fahrleistung in Deutschland Quelle: Mobilität in Deutschland

17 e-methan für Fahrzeuge mit Range-Extender Range-Extender-Fahrzeuge Elektrofahrzeug mit Benzin/Diesel Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung! Beispiel: Antriebskomponenten Opel Ampera:! Lithium-Ionen-Akku mit 16 kwh! Elektromotor: 111 kw (150 PS)! Verbrennungsmotor 1,4l 63kW (86PS)! Kraftstoffverbrauch* 1.2 l/100km, CO 2 -Emm*. 27 g/km * kombiniert Einsatzgebiet e-methan Range - Extension durch SNG?! Tradeoff zwischen Gewicht / Platzbedarf! Erdgas-Hybrid-Versuchsfahrzeug von Opel wurde 2009 mit Uni Stuttgart und Bosch entwickelt (Basis Astra)! Ergas-Elektro-Hybrid Studie von Toyota 2009 (auf Basis Benzin-Elektro-Hybrid Camry)! Umbau von Toyota Prius auf Erdgas-Hybrid (Forschungsinstitut IFP 2006, KS GmbH 2005) 17

18 Die Implementierung von PtG erfordert weitere Entwicklungen Technische Voraussetzungen! (Weiter-) Entwicklung teillastfähiger und reaktionsschneller Elektrolyseure! Ermöglichen eines dynamischen Betriebs der Methanisierung! Erhöhung der Effizienz der einzelnen Prozessschritte Politische Rahmenbedingungen! Zwischengespeicherter EE-Strom erhält keine zusätzliche Förderung, es besteht kein Anreiz zur bedarfsgerechten Einspeisung volatil erzeugter Energie! Es bedarf der Anpassung von bspw.: EEG EnWG Eine technische Weiterentwicklung der Systemkomponenten ist Voraussetzung für eine großflächige Implementierung Bisher sorgen gesetzliche und politische Rahmenbedingungen für keine adäquaten Anreize für Energiespeicher 18

19 Nächste Schritte: Die Roadmap für SolarFuel und juwi 19

20 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Roland Doll juwi R & D Research & Development GmbH & Co. KG Dr. Energie-Allee Roland Doll 1 Corporate Wörrstadt Development New Services & Units juwi Tel. R&D +49. Research (0)6732. & 96 Development 57-0 GmbH & Co.KG Fax (0) TITLE - Author - Date, Version - VERTRAULICH 20

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