Die aktuelle Situation von Wasserstoff und Brennstoffzelle in Deutschland

Transkript

1 Herten, 22.Oktober 2009 Die aktuelle Situation von Wasserstoff und Brennstoffzelle in Deutschland - Batterie vs. Brennstoffzelle? - Dr. Johannes Töpler, Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellenverband, DWV

2 Ein mögliches Weltenergieszenario Mtoe [Millionen Tonnen Erdöl Equivalent] Kernenergie (x1) 2005 Kohle Erdgas Öl Biomasse SOT Wind Quelle: LBST Alternative World Energy Outlook 2005 PV Geothermische Wärme Solarthermische Wärme Geothermischer Strom Solarthermischer Strom PV Strom Windstrom Wasserkraftstrom Jahr

3 Zukünftige Versorgung mit Primärenergien

4 Künftige globale Primärenergieversorgung - Konsequenzen Langfristig wird das künftige Primärenergiesystem stromdominiert sein Übergang von einem brennstoffbasierten zu einem strombasierten Energiesystem Der Verkehrssektor wird Strom als hauptsächliche Primärenergiequelle nutzen Die künftige Infrastruktur muss sich ändern: Strom wird fossile Brennstoffe langfristig ersetzen müssen Produktionsmaximum fossiler und nuklearer Brennstoffe um 2015 Stromspeicherung wird unentbehrlich Wasserstoff wird als wichtiges Stromspeichermedium fungieren und ein starker Partner für erneuerbare Energien und den Verkehrssektor werden.

5 Fluktuierende regenerative Stromerzeugung Angebot übersteigt Nachfrage bei Weitem Angebot kann Nachfrage nicht decken

6 Wasserstoff als Speicheroption Strom oder: Wasserstoff

7 Speicheroption Salzkaverne Quelle: KBB Underground Technologies

8 Beispiel für Speicherstrategie Quelle: EON

9 Große Stromspeicher Quelle: Hamelmann, Lübeck

10 Wettbewerbsfähiger Regenerativstrom [Quelle: Nitsch et. al 2007]

11 aus der chemischen Industrie für erste Fahrzeugflotten oder Nischenmärkte (600 Tankstellen) 37.6 Mm³/yr Wilhelmshaven (ICI) 28.8 Mm³/yr Ibbenbüren (Elektrochemie Ibb.) 62.1 Mm³/yr Rheinberg (Solvay) 50 Mm³/yr Krefeld (Bayer) 86.1 Mm³/yr Dormagen (Bayer) 118 Mm³/yr Cologne (Air Products, ECE, Degussas) 85.4 Mm³/yr Leverkusen (Bayer) 43.4 Mm³/yr Hürth (Hoechst) 78.1 Mm³/yr Ludwigshafen (BASF) Quelle: LBST 1998 Schwerpunkte billigen Nebenprodukt- Wasserstoffs in Deutschland Oldenburg Lübeck Hamburg Hannover Wolfsburg Berlin Osnabrück Braunschweig Potsdam Münster Bielefeld Magdeburg Salzgitter Gelsenkirchen Hamm Cottbus Bottrop Oberhausen Dortmund Duisburg Herne Halle Krefeld Bochum Düsseldorf Essen Hagen Wuppertal Erfurt Leipzig M-Gladbach Mühlheim Kassel Remscheid Dresden Solingen Aachen Leverkusen Chemnitz Jena Köln Bonn Gera Zwickau Koblenz Kiel Rostock Wiesbaden Frankfurt Offenbach Mainz Darmstadt Würzburg Erlangen Ludwigshafen Mannheim Nürnberg Kaiserslautern Heidelberg Fürth Heilbronn Karlsruhe Regensburg Pforzheim Stuttgart Ingolstadt Freiburg Bremerhaven 17.2 Mm³/yr Brunsbüttel (Bayer) Schwerin Ulm Augsburg München 260 Mm³/yr [35 Mm³/yr merchant] Stade (Dow) Total: ~ 1 Mrd Nm³/yr 16.1 Mm³/yr Gersthofen (Hoechst) 33.9 Mm³/yr Bitterfeld (Chemie AG) 57.7 Mm³/yr Schkopau (Buna AG) Mm³/yr (Hoechst-Infraserv) 20.8 Mm³/yr Gendorf (Hoechst) 45.3 Mm³/yr Burghausen (Wacker)

12 H2-Infrastruktur kg H kg H kg H kg H 2 Year: 2010 Cars: 50 HRS: 19 Cars/HRS: Tankfüllung entspricht 4 kg H 2 ca. 1 kg H 2 pro 100 km Quelle: Daimler AG

13 H2-Infrastruktur kg H kg H kg H kg H 2 Year: 2020 Cars: 600,000 HRS: 1000 Cars/HRS: Tankfüllung entspricht 4 kg H 2 ca. 1 kg H 2 pro 100 km Quelle: Daimler AG

14 Wasserstoff - Energieträger der Zukunft - Daimler, FCell - Packaging Fuel Cell Stack Power Distribution Unit (PDU) Battery Hydrogen Storage Cooling System Electric Drive System Module

15 Wasserstoff - Energieträger der Zukunft - Honda: BZ-Fahrzeug, Systemkonzept

16 Wasserstoff - Energieträger der Zukunft - NT-Brennstoffzellensystem 1. Generation Beispiel: VW Tiguan HyMotion3 Wasserstofftanks Brennstoffzellen -Aggregat Elektrischer Antrieb Lithium- Ionen- Batterie 76 kw Brennstoffzellen- Aggregat 3,2 kg Wasserstoff im Druckspeicher bei 700 bar 55 kw (Peak 100 kw) Elektromotor 1,47 kwh Batteriekapazität

17 Kosten einer H 2 - Infrastruktur

18 H 2 -Infrastrukturkosten als Teil der Gesamtkosten

19 Energiedichten von Fahrzeugspeichern

20 Reichweiten und Gewichte alternativer Antriebe

21 Wirkungsgradkette verschiedener Kraftstoffe und Antriebe 100 Well-to-Tank Tank-to-Wheel Efficiency [%] Gasoline Diesel GTL CTL BTL CNG CGH2 NG CGH2 renewable electricity LH2 NG LH2 renewable electricity Electricity renewable Electricity SRF Efficiency: Gasoline ICE: 24% Diesel ICE: 27% CNG ICE: 28% FC hybrid: 46% Battery electric vehicle: 70% 0 1 Primary energy supply 2 Conversion 3 Transport / Distribution 4 Vehicle 5

22 Politische Ziele für den Verkehrssektor in Deutschland Ziele für die Mobilität von Morgen Warum Wasserstoff? Die Emissionen aus dem Verkehr senken Die Abhängigkeit vom Erdöl verringern Die Energieeffizienz steigern Den Anteil erneuerbarer Energien steigern Die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilindustrie stärken Kraftstoffstrategie der Bundesregierung: Quelle: GermanHy Wasserstoff (H 2 ) selbst ist ein kohlenstofffreier Energieträger Wasserstoff ist aus allen Energiequellen herstellbar H 2 ermöglicht die Nutzung der hocheffizienten Brennstoffzelle (BZ) Wasserstoff ist ein Energiespeicher für erneuerbare Energien H 2 und BZ haben als Schlüsseltechnologien ein großes Potenzial für Wertschöpfung Wasserstoff kann künftig eine bedeutende Rolle als Kraftstoff im Straßenverkehr spielen

23 Herten, 22.Oktober 2009 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Und besuchen Sie uns mal unter Übrigends brigends: Die Welt-Wasserstoff Wasserstoff- Konferenz Mai 2010 ist in Essen! Die Wasserstoff-Welt Welt zu Gast bei innovativen Freunden

24 Flächenbedarf für erneuerbare Kraftstoffe

25 Ertrag je ha und Jahr für unterschiedliche Kraftstoffe im Transportsektor 800 Ertrag [GJKraftstoff/(ha a)] Annahmen für H 2 : Landbedeckungsgrad mit PV: 33% Solare Einstrahlung: 900 kwh/(m 2 a) PV Modulwirkungsgrad: 15% Nutzungsgrad: 75% Wirkungsgrad CGH 2 Versorgung: 60% Wirkungsgrad LH 2 Versorgung: 54% 2.4 Windturbinen/km kw/windturbine Äquivalente Volllaststundendauer WT: 1800 h/a Bandbreite *) *) 0 Biodiesel (RME) Ethanol aus Weizen Ethanol aus Kurzumtrieb Bio-methan BTL CGH2 aus Kurzumtrieb LH2 aus Kurzumtrieb CGH2 PV LH2 PV CGH2 aus Windstrom *) mehr als 99% der Landfläche können zusätzlich für andere Nutzungen, z.b. Ackerbau, verwendet werden LH2 aus Windstrom

26 Wasserstoff - Energieträger der Zukunft

27 Wasserstoff - Energieträger der Zukunft - Evolution of H/C in World s Fuel Mix