Innovative Wasserstoff- Speichersysteme unter Nutzung der LOHC-Technologie

Transkript

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2 Innovative Wasserstoff- Speichersysteme unter Nutzung der LOHC-Technologie Dr. Stefan Gossens Technology Development PTDT-G RheinMain Blue Cluster, Industriepark Höchst,

3 Inhalt Einführung LOHC AREVA GmbH Kommerzielle Reife LOHC-Speicher heute & morgen Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.3

4 Energiespeicher Batterien [ ] Wasserstoff: Per Elektrolyse aus erneuerbaren Energieträgern Andere Quellen: Chlorchemie (Nebenprodukt), Dampfreformierung (z.b. aus Erdgas) Rückverstomung via Brennstoffzellen Skalierbar bis in den Megawatt-Bereich Lagerung? Logistik / Infrastruktur? Heute Drucktanks Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.4

5 Lagerung von Wasserstoff heute Myrte / Korsika Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.5

6 LOHC Speicher Technologie Was ist LOHC??? (Liquid organic hydrogen carriers) Aromatisches Molekül mit offenen Bindungen Dibenzyltoluol = C 21 H 20 = Marlotherm Sh, (Industrielles Wärmeträgeröl günstig); kann 9mol Wasserstoff speichern = 2,3kWh/kg Lade Bedingungen: exotherme Reaktion bei C und bar (Katalysator: z.b. Aluminiumoxid) Volumenvergleich: 1,5 MWh (z.b. Myrte/Korsika) Bei 35 bar Wasserstoff Tank (gasförmig): ca. 14m³ H 2 Gas Tank Bei Umgebungsdruck LOHC-Tank (flüssig): ca. 0,7m³ LOHC-Flüssigkeitstank LOHC 2.0: Marlotherm Sh Entlade Bedingungen: endotherme Reaktion bei C und Umgebungsdruck (Katalysator: z.b. Platin) Energiedichte Vergleich: LOHC 2.0 Dibenzyltoluol (Marlotherm) 2,3 kwh/kg 1m³ = 2401 kwh (2,4 MWh) Wasserstoff Diesel 33,3 kwh/kg 1m³ =0,0027kWh 11,8 kwh/kg 1m³ = 9912 kwh (9,9 MWh) C 21 H H 2 C 21 H 38 Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.6

7 LOHC Speicher Vorteile Vorteile von LOHC: Sichere Wasserstoff Speicherung: Durch die chemische Bindung kann kein H 2 -Gas austreten Der Entladeprozess ist eine endotherme Reaktion, bei der Hitze benötigt wird um H 2 vom LOHC zu lösen (Keine Hitze kein Wasserstoff) H 2 Hydrierung LOHC (beladen) H 2 H 2 LOHC- Kreislauf Dehydrierung H 2 LOHC kann mit bereits vorhandener Infrastruktur transportiert werden (Tanks, LKW, Schiffe etc.) LOHC (unbeladen) LOHC kann bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur gespeichert werden Kein Wasserstoffverlust durch Entgasung z.b. bei Wasserstoff Gas Speichertanks Möglichkeit der langfristigen Energiespeicherung (saisonal) bei geringem Volumen Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.7

8 Aufbau der LOHC Anlage in Erlangen...für das Smart Grid Solar-Testfeld in Arzberg Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.8

9 Layout LOHC Kraftwerk Wasserstoff Output Strom Input Hydrierung LOHC beladen Speicher (skalierbar) Dehydrogenation: LOHC entladen Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.9

10 Wie funktioniert ein LOHC Langzeitspeicher? Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.10

11 Inhalt Einführung LOHC AREVA GmbH Kommerzielle Reife LOHC-Speicher heute & morgen Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.11

12 AREVA als Partner des Smart Grid Solar-Projekts PEM ELY 75 kw + LOHC Container + Brennstoffzelle LOHC für saisonale Speicherung austesten Ziele: Elektrolyseur, LOHC Speicher und Brennstoffzelle zu einem komplett System integrieren Netzstabilisierung + Langzeitspeicher + Rückverstromung 75 kw PEM Elektrolyseur 300 kwh LOHC Speicher 5 kw Brennstoffzelle (Proton Motor) Nominaler/ Maximaler Durchfluss Gesamtstromverbrauch 10/ 15 Nm³ H 2 /h < 5 kwh /Nm³ bei nominalem Durchfluss Laden 12 l/h = 10 Nm³ H 2 /h Entladen 16 l/h = 15 Nm³ H 2 /h Kapazität 140 l LOHC (~300 kwh) Techn. Spezifikationen Ausgangsleistung 5 kw Verbrauch ~ 4 Nm³ H 2 /h Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.12

13 Roadmap AREVA LOHC Entwicklung Technische Roadmap IBS LOHC- Container + ELY und Brennstoffzelle LOHC Greenergybox komplett Feldtests Technology development Product development Markt Roadmap Kommunikation R&D Projekt Parametertests und Studien ZAE SGS Projekt Systemintegrator, Entwicklung von Energiespeicheranlagen Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.13

14 Aktuell untersuchte technische Aspekte Wirkungsgrad H2 LOHC H2 Zyklen Stabilität (für Hydrierung und Dehydrierung) Zersetzung des LOHC während der Verwendung und in Stand-by Zeiten Zersetzung des LOHC während des Prozesses Haltbarkeit der Katalysatoren (für Hydrierung und Dehydrierung) Optimierung von Teilsystemen Wärmemanagement Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.14

15 AREVA LOHC-Speicher: Kommerzielle Reife LOHC-Speicher heute & morgen Heute: Inklusive Entwicklung ca. Faktor 3 teurer, als Prototyp Ziele LOHC-Tank 5 MWh (jeweils) 250 kw* 250 kw* *250 kw Äquivalent Heizwert (LHV) Modularer Produktzuschnitt, für skalierbare Leistungen Ziele: Module Prototype 500 kw Elektrolyseur 1000 /kw 700 /kw Rückverstromungseinheit 500 /kw 300 /kw Hydrierung 600 /kw 250 /kw Dehydrierung 600 /kw 250 /kw Netzanbindung 350 /kw 200 /kw MSR-Technik 350 /kw 150 /kw Maschinenbau 200 /kw 50 /kw Wasser Aufbereitung 150 /kw 75 /kw Gesamt 3750 /kw 1975 /kw Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.15

16 Aktuell untersuchte wirtschaftliche Aspekte Design-to-Cost Entwicklung eines kostenorientierten Designs für mittelgroße Produkte (250kW = 75Nm³H 2 /h) welche industrialisiert werden können Aufbau von Allianzen/Kooperationen für größere und kleinere Einheiten Nutzen von weltweiten Zulieferern für Komponenten Verwendung günstigerer Katalysatoren Wartungsfreundlichkeit Von Beginn an Entwurf der Anlage für einfache Wartung und Inspektion (einfacher Katalysatoren Wechsel, einfacher Wechsel der LOHC-Flüssigkeit) Entwicklung von Dienstleistungen (z.b. Katalysatoren Recycling) Benutzerfreundlicheres Verwendung der Systeme sowie HMI Umgang und Betrieb muss einfach sein, passenden Automatisierungsgrad der Anlage wählen Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.16

17 Vielen Dank! Kerstin GEMMER-BERKBILEK Head of Technology Development AREVA GmbH Paul-Gossen-Straße 100 D Erlangen Mob: Tel: Dr. Stefan GOSSENS Business Development and Project Manager Green Energy, New & Industrial Technologies AREVA GmbH Paul-Gossen-Straße 100 D Erlangen Mob: Tel: Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.17

18 Herausgeber und Urheberrecht (2015): AREVA GmbH Paul-Gossen-Straße Erlangen, Deutschland. Es ist untersagt, diese Publikation in ihrer Gesamtheit oder Teile davon ohne vorhergehende Zustimmung, egal in welcher Form, zu reproduzieren. Ein Verstoß gegen diese Bestimmungen kann straf- und zivilrechtliche Folgen haben. Änderungen und Irrtümer vorbehalten, Abbildungen ähnlich. Die in dieser Publikation enthaltenen Angaben und Informationen dienen ausschließlich Werbezwecken und stellen kein Angebot auf Abschluss eines Vertrages dar. Sie dürfen weder als Beschaffenheits- oder Haltbarkeitsgarantie, noch als Zusicherung einer allgemeinen oder speziellen Beschaffenheit, Gebrauchstauglichkeit oder Eigenschaft verstanden oder ausgelegt werden. Die getroffenen Aussagen beruhen auf Erkenntnissen, die uns zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Publikation zur Verfügung standen. Maßgeblich für Art, Umfang und Eigenschaften unserer Lieferungen und Leistungen ist ausschließlich der Inhalt konkreter Verträge. Wasserstoffspeicherung mit LOHC KGB/SG RESTRICTED AREVA - AREVA - S.18

19 Ende der Präsentation Innovative Wasserstoff- Speichersysteme unter Nutzung der LOHC-Technologie