Grüner Wasserstoff als Bindeglied zwischen Energiewende und nachhaltiger Mobilität»

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1 Grüner Wasserstoff als Bindeglied zwischen Energiewende und nachhaltiger Mobilität» Life Needs Power Produkt-/Angebotsmanagement und Digitalisierung Dr. Alexander Conreder, Geschäftsentwicklung 28. April 2016

2 Ambitionierte Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen sowohl in der Energieversorgung als auch im Verkehr Quelle: McKinsey & Company (2010) 2

3 Wasserstoff mit hoher Relevanz zur Umsetzung der Treibhausgasminderungsziele Wasserstoff zur Zwischenspeicherung von Energie Wasserstoff als Energieträger für die Mobilität Welche Synergien ergeben für Wasserstoff im Kontext der Energiewende und einer nachhaltigen Mobilität? 3

4 Wasserstoff mit hoher Relevanz zur Umsetzung der Treibhausgasminderungsziele Wasserstoff zur Zwischenspeicherung von Energie Wasserstoff als Energieträger für die Mobilität 4

5 Entwicklung des Strombedarfs und der Stromerzeugung in D Entwicklung des Strombedarfs (ohne Mobilität) Entwicklung der EE-Stromerzeugung 600 Stromverbrauch in TWh/a Installierte Leistung in GW Heutiger Strombedarf Mit Effizienzsteigerungen bis 2050 Mit Zusatzbedarf aus Dekarbonisierung des Wärmemarktes bis 2050 Effizienzmaßnahmen im Stromverbrauch werden durch die Dekarboniserung des Wärmemarktes teilweise wieder kompensiert. Ausreichendes EE-Potenzial in D Zunehmende fluktuierende Erzeugung Sinkender Anteil gesicherte Erzeugung Quelle: Nitsch (2013) Der Strombedarf wird trotz Effizienzmaßnahmen durch eine fortschreitende Dekarbonisierung des Wärmemarktes bis 2050 weitgehend konstant bleiben (ohne E-Mobilität). 5

6 Speicherbedarf durch die fluktuierende Erzeugung Kurzzeitspeicherung Langzeitspeicherung Residuallast in 2050 Speicherung Rückspeisung Quelle: Nitsch, J.; Pregger, T. et al. (2012) Residuallast in 2050 Quelle: Sterner, Stadler (2014) Stündlicher/täglicher Ausgleich der Erzeugung und des Bedarfs Stark abhängig vom Netzausbau und Grad der Flexibilisierung der Verbraucher Pumpspeicher (6 bis 9 GW) Zusätzliche Speicher, je nach Szenario ca. 10 GW Wochenweiser bis saisonaler Ausgleich der Erzeugung und des Bedarfs inkl. Ausgleich des Wärme- und Kältebedarfs. Speicherung der Energie als Wasserstoff, je nach Szenario bis ca. 30 oder 60 GW Leistung. Für eine gesicherte Erzeugung bei hohem EE-Anteil und zur Umsetzung der Klimaschutzziele werden Kurzzeit- und Langzeit-Energiespeicher benötigt. 6

7 Herausforderung: Hohe Kosten für die Langzeitspeicherung durch niedrigen Auslastungsgrad der Elektrolyseure Erzeugungskosten H2 pro kg Quelle: Conreder (2015) Kosten zur Speicherung entstehen durch den Betrieb als auch durch den benötigten Neuaufbau von Elektrolyseanalgen. Ebenfalls werden Wasserstoffturbinen/ Brennstoffzellen zur Wiedereinspeisung in das Stromnetz benötigt. Bei einer geringen Auslastung der Elektrolyseure kommt es zu hohen spezifischen Kosten je gespeicherter Energiemenge. Bei einem niedrigen Auslastungsgrad der installierten Leistung der Energiewandler für eine Langzeitspeicherung entstehen hohe Kosten. 7

8 Wasserstoff mit hoher Relevanz zur Umsetzung der Treibhausgasminderungsziele Wasserstoff zur Zwischenspeicherung von Energie Wasserstoff als Energieträger für die Mobilität 8

9 Je nach Szenario hat Wasserstoff eine unterschiedliche Marktdurchdringung bis 2050 erreicht Nach Szenario 3 könnten 50% der PKW in 2050 reine Wasserstofffahrzeuge sein. Um diesen Wasserstoffbedarf zu decken, werden ca. 320 TWh/a an EE- Strom benötigt. Quelle: McKinsey & Company (2010) Bei Volllaststunden würde eine installierte Elektrolyseleistung von 40 GW benötigt werden. 9

10 Wasserstoff-Projekte Heute und in Entwicklung 10 10

11 Fazit Die installierte EE Kapazität in 2050 ermöglicht auch eine Dekarbonisierung des Verkehrs. Kernaufgabe von 20 bis 40 GW installierten Elektrolyseuren in 2050 ist die kontinuierliche Erzeugung von Wasserstoff für die Mobilität bei entsprechender Marktentwicklung. Aufgrund der Überlastbarkeit der zukünftigen PEM-Elektrolysetechnik kann diese installierte Kapazität eine kurzfristige Leistung von 60 GW und mehr zur Energiespeicherung für die Stromversorgung mit bereitstellen. Diese Leistung steht nicht nur zur Langzeitspeicherung, sondern auch für eine kurzfristige Flexibilität zur Verfügung. Über die räumliche Trennung von Wasserstofferzeugung und Rückwandlung, u.a. unter Nutzung bestehender Kraftwerkstandorte und Gasnetze, können die Stromnetze entlastet werden auch im Kontext der regionalen Schwerpunkte der Wind (Nord) und PV Erzeugung (Süd). Für das benötigte Speichervolumen für Wasserstoff können bestehenden Gas-Kavernen genutzt und weiter ausgebaut werden (Kapazitäten zur saisonalen Speicherung). Eine benötigte kontinuierliche Wasserstoff-Erzeugungskapazität für E-Mobilität kann als Nebenjob auch die Energiespeicherung zum Teil mit übernehmen und so Kosten vermeiden. 11

12 Kontakt Produkt- / Angebotsmanagement & Digitalisierung Geschäftsentwicklung Dr. Alexander Conreder Schelmenwasenstr Stuttgart

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