Biomassevergasung Ein Weg in die Wasserstoffwirtschaft

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Judith Albert
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1 Biomassevergasung Ein Weg in die Wasserstoffwirtschaft Gut Vehr, Karl- Heinz Tetzlaff patent.eu

2 Nachhaltige Wasserstoffwirtschaft Solarstrom EL Wasserstoff aus Biomasse mittels Steam- Reforming ist mit Abstand das kostengünstigste Verfahren Steam- Reformer Biomasse Dezentrale Strom- u. Wärmeerzeugung mit Brennstoffzellen Elektrolyse Vergasung Ehemaliges Erdgasnetz Wasserstoff zum Verbraucher H 2 Wasserstoffspeicher (ehemalige Erdgasspeicher) Systembedingter Stromüberschuss, daher Wärmegeführte Energiewirtschaft ohne Verluste

3 Effizienz der Energiekette Regionale Fabriken MW Endverbraucher (Privat- Haushalt) Biomasse Vergasung Wasserstoff Rohrleitung Brennstoffzelle Nutzenergie 100% bis 110% des Heizwertes der Biomasse, davon ca. 50% als Strom (Brennwerttechnik)

4 Futter für die Wasserstoff-Fabrik die wir benötigen wächst hier. Das Potenzial ist ausreichend, um alle atomaren und fossilen Energien zu ersetzen

5 Energiewirtschaft heute und morgen Energiewirtschaft DE 2007 Primärenergie: PJ Fossil, nuklear: 93% Erneuerbar: 7% Wasserstoff- Wirtschaft DE 2030 Primärenergie: PJ Biomasse: 67% Erneuerbar: 33% Nutzenergie PJ 37% Strom, Wärme u. Verkehr Verkehr 32% Kraftwerke 31% Nutzenergie PJ 90% Strom, Wärme u. Verkehr Verluste 10% Industrie und Verkehr Thermodynamische Maschinen Einsparung durch 10% Wärmedämmung, 4% Elektrifizierung

6 Primärenergiebedarf DE, 2030 Primärenergiebedarf für eine Wasserstoffwirtschaft Bioenergie- Aufkommen Biomasse Strom nicht in offizieller Statistik 700 PJ Wind + PV bis 2020 extrapoliert Bioenergie andere Erneuerbare E. Abfall- u. Reststoffe Maisstopppeln Energiepflanzen Primärenergie [PJ] Die Erzeugung der notwendigen Bioenergie von 700 PJ durch Energiepflanzen wird 2030 ca. 0,8 Mio. ha erfordern (2% der Gesamtfläche bzw. 5%der LF). Bis 2030 werden die Erträge der Energiepflanzen von heute 25 t/ha auf 50 t/ha (trocken) gewachsen sein

7 Rezept Biomasse + H 2 O + CO C

Synthesegas aus Biomasse Biomasse (feucht) Synthesegas Zyklon + CO + CO 2 + H 2 O 3 MPa 850 C Asche Nur die Vergasung in Wirbelschichtreaktoren ermöglichen die Nutzung der Asche

8 Synthesegas aus Biomasse Biomasse (feucht) Synthesegas Zyklon + CO + CO 2 + H 2 O 3 MPa 850 C Asche Nur die Vergasung in Wirbelschichtreaktoren ermöglichen die Nutzung der Asche als Dünger M Schnecke Damp f Wirbelschicht (Sand) Sauerstoff Steam Reformer Die industrielle Vergasung wird seit 180 Jahren in allen Industrieländern praktiziert (Stadtgas aus Kohle)

Stoffkreislauf: thermische Vergasung CO 2,

Mineraldünger Cu Cd Pb Cr Zn Hg Feinstaub

9 Stoffkreislauf: thermische Vergasung CO 2, optional O Ammoniak- Synthese 2 H 2 Vergasung CO 2 (1%) O 2 Biomasse: 20 t/ha (TM) H 2 : 2,7 t Stickstoff (100 kg/ha) CaO MgO P 2 O 5 K 2 O Mineraldünger Cu Cd Pb Cr Zn Hg Feinstaub (Metallurgie, Deponie) CO 2 - Speicher (im Untergrund)

10 Industrielle Herstellung von Wasserstoff in druckaufgeladenen kaskadierten Wirbelschichtreaktoren Biomasse feucht, 30 bar Vergasung 850 C H 2 + CO + CO 2 teerfreies Synthesegas Shift 350 C CO + H 2 H 2 + CO Reinigung Trennung (PSA) Wasserstoff hochrein, 25 bar Asche als Mineraldünger CO 2 Option: Holzkohle als Bodenverbesserer (Terra Preta) Macht Wüsten grün Macht den Treibhauseffekt rückgängig

11 Bio-Koks als Kohlenstoffsenke Die Speicherung von Bio- Koks im Acker führt zu höheren Ernteerträgen Eine Speicherung des Kuppelproduktes CO2 im Untergrund hätte einen noch größere Wirkung

12 Penkun- biologisch u. chemisch

Wasserstoffquellen Photovoltaik Bei Stromüberschuss ist Strom nicht

MW Sauerstoff Elektrolyse Strom EFH Strom 57% Biomasse 100% Falls

Untergrund- Speicher Wasserstoffnetz Das ehemalige Erdgasnetz

13 Wasserstoffquellen Photovoltaik Bei Stromüberschuss ist Strom nicht wertvoller als Wärme Wind Konversion thermochemisch Regional MW Sauerstoff Elektrolyse Strom EFH Strom 57% Biomasse 100% Falls Wassergehalt > 50%: Biogas aus Presssaft Biogas CH 4 Dünger Untergrund- Speicher Wasserstoffnetz Das ehemalige Erdgasnetz Brennstoffzelle Wärme 51% Warmwasserbehälter Brennstoffzellenheizung (z. B. 10 KW el )

14 Wasserstoffwirtschaft Konversion Regional MW EFH Biomasse 100% Bis 50% Wassergehalt Strom Wasserstoffnetz Wärme Das ehemalige Erdgasnetz Nutzenergie: 108 % Brennstoffzelle Warmwasserbehälter Brennstoffzellenheizung (z. B. 10 KW el ) Mit 50 MW 1) kann man ca Haushalte 2) voll mit Strom, Wärme und Treibstoff versorgen 1) Energiepflanzen mit 30 t/ha ha (5 x 5 km). Bei Nutzung von Abfall- und Reststoffen benötigt man nur ca. 600 ha zum Anbau von Energiepflanzen* 2) kwh/a Strom, kwh/a Wärme, km/a Brennstoffzellenauto (Merzedes B- Klasse aus Serie 2009) Um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, sind mehrere H2- Fabriken im Verbund notwendig, inklusive Speicher * mit einer 50 MW- Anlage kann z. B. eine Kleinstadt mit ca Einwohnern voll versorgt werden. Für Energiepflanzen muss dann ca. 2 % der Landfläche zur Verfügung gestellt werden.

15 Was kostet der Wasserstoff? Anlagengröße 50 MW H2 500 MW H2 Bemerkungen [Mio. /a] [Mio. /a] Abschreibung 10% Invest. 20 bzw. 80 Mio. Reparatur 5% Zinsen 5% Versicherung 1% - 0,2-2 Personalkosten - 0,8-1,2 Stromkosten Strom- Recycling von Kunden Biomassekosten - 7, /t (TM) Erlös für CO2- Zertifikate /t Gesamtkosten 8,4 51,2 H2- Herstellpreis ab Fabrik [ct/kwh] (Ho) 1,9 1,3 inklusive Lizenzgebühren H2- Haushaltstarif [ct/kwh] (Ho) 3,0 2,3 Inklusive Steuern u. Abgaben Mit Energiepreisen von IV 2008, kann der zitierte Normhaushalt bei Vollversorgung mit Wasserstoff aus einer 50 MW- Fabrik ca /a einsparen*. In einer Stadt mit Haushalten steigt die Kaufkraft um 45 Mio. /a. Im Umland erwirtschaften die Landwirte 7,4 Mio. /a Auch wenn der Investor einen Teil der 45 Mio. für sich reklamiert, bleibt immer noch genug für beide Seiten übrig. * statt 4.000

16 H2- Fabrik 50 MW Verluste ca. 50% Strom ins Netz Brennstoff- zellen- Garage Brennstoff- zellen- Garage Brennstoff- zellen- Garage Biomasse Heizung Wasserstoff Option 50 MW: 600 Verbraucher mit Brennstoffzellen < 50 KW, bezahlt aus dem Mini- BHKW- Programm des BMU. EEG- Vergütung ca. 20 ct/kwh* Stromerzeugung mit Brennstoffzellen neben der Wasserstoff- Fabrik * Einzelfallprüfung erforderlich

17 (Strom) Wasserstoff- Fabrik Biomasse Reforming Reinigung CO2 H 2 Heizen mit Wasserstoff, einige KWK- Anlagen im Netz Erdgas Bio- Koks Mineraldünger Erdgas- Speicher

18 Lastmanagement von µs bis Tagen zum Ausgleich von Störungen und zur Bedarfsanpassung Wasserstoff- Fabrik Biomasse Reforming Reinigung CO2 H 2 Strom- u. Wärme mit Wasserstoff Endverbraucher mit Brennstoffzellen als intelligentes virtuelles Kraftwerk Erdgas Bio- Koks Mineraldünger H 2 - Anteil 5-100% Lastmanagement durch Einspeisen und Ausspeisen von Erdgas: Ausgleich für fluktuierenden Strom Anpassung an fluktuierenden Wärmebedarf Erdgas- Speicher

19 Wasserstoffwirtschaft Wasserstoff- Fabrik Biomasse Reforming Reinigung H 2 Endverbraucher mit Brennstoffzellen Wasserstoff Bio- Koks CO2 Mineraldünger Wasserstoffspeicher

20 Aussitzen? Sollen wir die Öl- und Klimakatastrophe aussitzen oder entschlossen handeln? Technik und Potenzial zur Lösung des Energieproblems sind verfügbar, Pioniergewinne mit und ohne EEG hoch. Worauf warten wir eigentlich?

21 Danke für die Aufmerksamkeit H 2 - Patent GmbH Postfach Bad Iburg Tel tetzlaff@h2- patent.eu patent.eu

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