H 2 -Forschung bei Joanneum Research Entwicklung und Demonstration

Transkript

1 H 2 -Forschung bei Joanneum Research Entwicklung und Demonstration Josef Spitzer Gerfried Jungmeier Wasserstoff und Brennstoffzellen-Projekte, F&E-Institutionen, Firmenstrategien und technologiepolitische Förderinstrumente in Deutschland und Österreich TechGate Vienna

2 H 2 -Forschung bei Joanneum Research Übersicht Grundlagenstudien Öko-Wasserstoff in Österreich Elektrolytische Wasserstofferzeugung mit Sauerstoff- und Wärmenutzung Demonstration Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft Technologieentwicklung Tanksysteme für flüssigen Wasserstoff Erzeugung von Wasserstoff-Slush 2

3 H 2 -Forschung bei Joanneum Research Übersicht Grundlagenstudien Öko-Wasserstoff in Österreich Elektrolytische Wasserstofferzeugung mit Sauerstoff- und Wärmenutzung Demonstration Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft Technologieentwicklung Tanksysteme für flüssigen Wasserstoff Erzeugung von Wasserstoff-Slush 3

4 Fragestellungen für Österreich Wasserstoff aus erneuerbarer Energie Ein Energieträger der Zukunft? Gibt es energiewirtschaftliche Optionen für Strom und Wärme Transport? Wie soll erneuerbare Energie genutzt werden? Direkte Nutzung erneuerbarer Energie Indirekte Nutzung erneuerbarer Energie ( Öko-Wasserstoff ) G. Jungmeier, R. Haas et al

5 Lebenszyklusanalyse zum Vergleich der Nachhaltigkeit Öko-Wasserstoff Energiesystem R e f e r e n z - E n e r g i e s y s t e m e Direkte Nutzung erneuerbarer Energie Fossiles Energiesystem Erneuerbare Energie Erneuerbare Energie Fossile Energie Öko-H 2 Erzeugung Transport Speicherung Verteilung Umwandlung Transport Speicherung Verteilung Umwandlung Transport Speicherung Verteilung Umwandlung Transport Strom&Wärme G. Jungmeier, R. Haas et al

6 Öko-Wasserstoff zur Bereitstellung von Transport und Strom&Wärme Biomasse Wasserkraft Windkraft Photovoltaik Vergasung und H 2 -Erzeugung Vergärung und Dampfreformierung Elektrolyse Öko-Wasserstoff Speicherung, Verdichtung, Verflüssigung, Verteilung Transport Strom & Wärme G. Jungmeier, R. Haas et al

7 Transportdienstleistung Mittelfristige Option Wasserkraft Stromnetz Öko-Strom Elektrolyse Öko-H 2 Verdichtung auf 450 bar H 2 -Fahrzeug mit bivalentem Verbrennungskraftmotor, 350 bar H 2 -Druckspeicher G. Jungmeier, R. Haas et al

8 Transportdienstleistung Langfristige Option Windkraft Wasserkraft Photovoltaik Stromnetz Öko-Strom Druck-Elektrolyse Sauerstoff und Wärmenutzung Öko-H 2 30 bar Verdichtung auf 880 bar H 2 -Fahrzeug mit PEM Brennstoffzelle 700 bar H 2 -Druckspeicher G. Jungmeier, R. Haas et al

9 Schema der gekoppelten Erzeugung von Wasserstoff, Sauerstoff und Wärme Öko- Strom Strom: 1 kwh Nutzungsgrad (Strom zu H 2 ) 70% Sauerstoff O 2 : = 0,1 Nm³ Elektrolyse Wärme Wärme: < 0,3 kwh Öko- Wasserstoff Öko-H 2 : 0,7 kwh (=0,21 Nm³) Alternativer Kraftstoff Gesamtnutzungsgrad: 95% 9

10 Betriebsvarianten der gekoppelten Erzeugung Energiewirtschaftliche Varianten H 2 orientierter Betrieb O 2 orientierter Betrieb Wärme orientierter Betrieb Fallbeispiel HyCentA 10

11 Ergebnisse gekoppelte Erzeugung Erhöhung des Gesamt-Jahresnutzungsgrades H 2 -orientierter Betrieb: 3,5 9,2% O 2 -orientierter Betrieb: 0,1 9% Wärmeorientierter Betrieb: 3,8 14,4% O 2 -Erlöse senken die H 2 -Kosten um % Wärmeerlöse senken die H 2 -Kosten um 5 10 % Reduzierung der CO 2 -Emissionen um etwa 25% Zukunftspotential: 2-3% H 2 im Verkehrssektor als Ersatz von Diesel/Benzin und Sauerstoff aus Luftzerlegung 11

12 H 2 -Forschung bei Joanneum Research Übersicht Grundlagenstudien Öko-Wasserstoff in Österreich Elektrolytische Wasserstofferzeugung mit Sauerstoff- und Wärmenutzung Demonstration Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft Technologieentwicklung Tanksysteme für flüssigen Wasserstoff Erzeugung von Wasserstoff-Slush 12

13 Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft am HyCentA in Graz Wechselstrom Gleichrichter Gleichstrom Elektrolyse Sauerstoff Öko-Wasserstoff Wärme Sauerstoff Aufbereitung Öko-Wasserstoff Aufbereitung Wärmetauscher Nutzung Nutzung am HyCentA Nutzung 13

14 Zielsetzung: Demonstration Elektrolytische Wasserstoff-Erzeugung mit Öko- Strom Nutzung der Abwärme für Heizzwecke Abfüllung des Sauerstoffs in Druckflaschen Präsentation im Rahmen von Driving events 14

15 Public Private Partnership PPP-Finanzierung Austrian Advanced Automotive Technology 15

16 H 2 -Forschung bei Joanneum Research Übersicht Grundlagenstudien Öko-Wasserstoff in Österreich Elektrolytische Wasserstofferzeugung mit Sauerstoff- und Wärmenutzung Demonstration Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft Technologieentwicklung Tanksysteme für flüssigen Wasserstoff Erzeugung von Wasserstoff-Slush 16

17 Tank-Prototyp für Flüssig-Wasserstoff (für Magna Steyr) 17

18 Erzeugung von Wasserstoff-Slush (für Magna Steyr) 18

19 Kontakte Univ.-Prof. Dr. Josef Spitzer Dr. Gerfried Jungmeier JOANNEUM RESEARCH Institut für Energieforschung Elisabethstrasse 5 A-8010 Graz Austria Tel: +43 (0) Fax: +43 (0) ief@joanneum.at 19