Wind to Gas Speicherlösung Elektrolyse, Wasserstoff, Methan

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1 Wind to Gas Speicherlösung Elektrolyse, Wasserstoff, Methan Birgit Scheppat H2BZ-Initiative/Hochschule RheinMain November 2012

2 Wind to Gas Speicherlösung Elektrolyse, Wasserstoff, Methan. Wer ist die H2BZ? Energiewende: Stand, Chancen und Risiken Warum Wasserstoff? Erzeugungspfade Energetische und stoffliche Nutzung von Wasserstoff Speicherlösungen und Projekte Was können Sie als Bürger tun

3 Wasserstoff- Hessische Kompetenz und Brennstoffzellen-Initiative - Hessen die Mitglieder der H2BZ-Initiative Hessen e.v. u.v.m....

4 Reinhold Wurster, LBST

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6 Quelle: BMU

7 Reinhold Wurster, LBST

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9 Erneuerbare Energie. Das heißt. Zeitkritsche Stromerzeuger müssen in das elektrische Netz integriert werden Die Vorhersage von Stromerzeugung und nutzung muss verbessert werden Strom fällt in Zeiten an, wenn er nicht von den Netzen aufgenommen werden kann Speichermöglichkeiten müssen geschaffen werden Der Netzausbau Höchstspannung-/hochspannungsnetz erfolgt (wahrscheinlich) nicht so schnell wie gewünscht Lokale Netze müssen die unterschiedlichen Lastprofile abbilden und Stromsicherheit liefern Stromabhängige Unternehmen benötigen eigene netzunabhängige/autarke Stromnetze

10 Quintessenz: Strom aus volatilen Quellen (Wind, PV u.a) muss in den Zeiten geringer Abnahme gespeichert werden darf nicht verloren gehen und der Verbraucher sollte nur für etwas zahlen was er nutzen kann. muss intelligent verteilt werden und die Netze müssen die bereitgestellte Energie aufnehmen D.h. es braucht Stromspeicher : energetische (Batterie) oder stoffliche (Waserstoff oder Erdgas) Speicherung

11 Oliver Weinmann, Vattenfall

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13 Großtechnisch Reinhold Wurster, LBST

14 Vorteile/Nachteile Wasserstoff im Vergleich zu Erdgas Wasserstoff Herstellbar mittels verschiedenster Verfahren Bei Verwendung von erneuerbaren Stromquellen mittels Elektrolyse (Wirkungsgrad ca. 75%) Darf bis zu 5% ins Erdgasnetz Eingespeist werden. Alte Technologie seit mehr als 100 Jahren im Einsatz (Stadtgas) Gut speicherbar Energieinhalt eine Normkubikmeter Wasserstoff ca 1/3 von 1 Normkubikmeter Erdgas Aus Wasserstoff und CO 2 lässt sich Erdgas (Methan) herstellen Erdgas Methan aus fossilen Quellen, Biogas, Klärgas, Grubengas u.a. Weist eine Energiedichte von rund 39 MJ/m³ auf Gut speicherbar Nachfolger des Stadtgases Ebenfalls explosiv wie Wasserstoff Gut ausgebaute Speicher und Verteilsystem.

15 Dr. Uwe Albrecht

16 Wasserstoff kann aus Wasser mittels überschüssigem Strom erzeugt werden Elektrolyse H2O(Flüssig) H 2(gasförmig) + O 2(gasförmig) + Wärme Verschiedene Verfahren Alkalische Elektrolyse (langbekanntes Verfahren/ bis zu 1 MW Anlagen in Betrieb/Drucklos oder bis zu 30 bar) PEM Elektrolyse (Funktionalisierte Membran (Protonenaustausch), erste Anlagen sind auf dem Markt bis 500 kw) Herzstück ist die Leitung von Ionen über einen Elektrolyten im inneren jeder einzelnen Elektrolysezelle.

17 NOW Studie Wasserelektrolyse 2011

18 Alkalische Elektrolyse ist ein lange bekannter industrieller Prozess Sehr stabiler Prozess im stationären Zustand Träge bei Lastwechsel Wartungsarm Wirkungsgrad bis zu 75% Temperatur bis 80 C Typischer Arbeitsdruckbereich je nach System von 1 bar bis zu 100 bar Herzstück: eine Membran, die die beiden Gasräume von einander trennt.

19 PEM-Elektrolyse Hohe Teillast und Überlastfähigkeit aufgrund der sehr geringen Abstände in einer Zelle PEM_Elektrolyseure lassen sich abschalten und in kurzer Zeit wieder anfahren Bisher sind nur kleine Systeme im Leistungsbereich von einigen kw im Betrieb In Planung befinden sich Systeme bis 500kW Zu Lebensdauern liegen nur Abschätzungen vor Noch sehr teuer

20 Reinhold Wurster, LBST

21 Für Leistungen einige MW? Aufbau eines autarken Netzes (Notfallnetz) aus Kleinwindrädern und PV (Kaskadiert) Direkte Nutzung des Stromes und/oder Einspeisung ins Netz Komplette Nutzung des anfallenden Stromes zur Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse Speicherung in Hochdrucktanks bis 70 Mpa Rückverstromung mittels Brennstoffzelle(n) (Störfall oder je nach Tageslastprofil) Geht das??

22 Reinhold Wurster, LBST Rückverstromung über eine Brennstoffzelle mit hohem Wirkungsgrad!

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25 Zusammenfassung Wasserstoff in Verbindung mit erneuerbaren Energien kann energetisch oder stofflich genutzt werden Wasserstoff ist ein optimales verlustarmes Speichermedium Brennstoffzelle und Wasserstoff erlauben den Aufbau eines unabhängigen lokalen elektrischen Netzes Unabhängig vom Ausbau der Netze. Die Lichter gehen nicht aus!!