Vorstellung Audi e-gas Projekt bei SAENA Daniel Böhner, AUDI AG Dresden, 27.11.2017
2 AUDI AG I/EG-X2 Daniel Böhner Audi e-gas Projekt 27.11.2017 Zur Einhaltung des 2 C-Zieles sind drastische Maßnahmen notwendig Produzierendes Gewerbe CO2 Emissionen in der EU-27 Industrielle Prozesse Transport (20 %) Energiewirtschaft Andere Sektoren Quelle: Meinshausen (2009); EEA: CO 2 Emissions EU-27 (2009)
AUDI AG I/EG-X2 Daniel Böhner Audi e-gas Projekt 27.11.2017 Umwelt Bilanz INPUT Rohstoffe Energie HERSTELLUNG CO2 Rohstoffe Produktion CH4 SO2 NOX HC R11 NUTZUNG Kraftstoffherstellung Fahrbetrieb RECYCLING OUTPUT Emission Abfall
AUDI AG I/EG-X2 Daniel Böhner Audi e-gas Projekt 27.11.2017 CO2 äq. Emissionen im Produktlebenszyklus 1% Recycling Umwelt Bilanz INPUT 20% Rohstoffe Energie Herstellung HERSTELLUNG Rohstoffe Produktion ~80% NUTZUNG Kraftstoffherstellung Fahrbetrieb Fahrbetrieb + Kraftstoffherstellung RECYCLING OUTPUT Emission Abfall Beispiel Audi A3 TDI
Audi e-fuels Erneuerbare Energien, Wasser, CO2 oder Reststoffe Audi e-gas Audi e-power Audi e-hydrogen Audi e-diesel Audi e-benzin
Prämissen der Audi e-fuels 70% weniger CO2 100% kompatibel
Funktionsprinzip der Power-to-Gas Technologie Strom H 2 CH 4 = e-gas Gas-Einspeisung Strom Elektrolyse CO 2 CO 2 Methanisierung CH 4 CO 2 + CH 4 CH 4 Audi A3 g-tron Audi s erste Anlage: CO 2 aus einer Abfallbiogasanlage CH 4 = Biomethan Gaskraftwerk
Wie kann man die CO 2 Emissionen um 70 % reduzieren? CO 2 -eq [g/km] 168 CNG zu Benzin: -15% CO 2 (cradle-to-grave) e-gas zu Benzin: -70% CO 2 (cradle-to-grave) Kraftstoffproduktion (well-to-tank) Fahrzeugnutzung (tank-to-wheel) Fahrzeugproduktion 30 145 33 114 92 53 46-65 25 20 20 33 3 Benzin (fossil) CNG (fossil) 92 BEV (Windenergie) BEV (EU-Mix) Annahme: Kompaktklasse (A3 TFSI & g-tron); 200.000 km über Lebenszeit e-gas (Windenergie)
Wie hoch ist das Marktpotential der Audi e-fuels in einem erneuerbaren Energiesystem? Simulation der Residuallast bei 78% Anteil Erneuerbarer Energien in Deutschland, keine Exporte/Importe, idealer Netzausbau (Kupferplatte), Wetterdaten aus 2007 60 40 20 Defizit Backup Kraftwerke werden benötigt Residuallast [GW] 0-20 -40-60 -80-100 Langzeit Energiespeicher werden benötigt Überschuss Überschuss: - 187,7 TWh = 30% Defizit: 43,5 TWh = 8% -120 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Quelle: Simulation Frauenhofer IWES 2010
Kennzahlen e-gas Anlage in Werlte Energieinhalt e-gas 13,85 kwh/kg Menge Strom 26 29 GWh/a max. Leistung Elektrolyseure 3 x 2 MW Gesamtwirkungsgrad (ohne Abwärmenutzung) 54 % Max. H 2 Produktionsmengen 1300 Nm³/h Max. H 2 -Speicherzeit 60 min Max. e-gas Produktionsmengen 325 Nm³/h Geplante Auslastung 4.380 h/a Geplante e-gas Produktion 1000 t/a
Anfahrprozess des Elektrolyseurs Elektrische Leistung am Elektrolyseur H2_Produktion Poly. (H2_Produktion) 7000 6000 5000 5 min zum Hochfahren auf Volllast 1600 1400 1200 [kw] 4000 3000 2000 1000 0 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 239 246 253 260 Sekunden 1000 800 600 400 200 0 [Nm³/h] Die Präqualifikationskriterien der Sekundärregelleistung werden erfüllt
Gasqualitäten bei Anfahrt des Methanisierungsreaktors Messung am Methanisierungsreaktorausgang e-gas Einspeisung CH4_Konzentration H2_Konzentration CO2_Konzentration Prüfung_H2 Prüfung_CH4 400 100 350 Gaskonzentration [%] 80 60 40 >90 % Methan 300 250 200 150 Gasvolumenstrom [Nm3/h] 100 20 <5 % H 2 <5 % CO 2 50 0 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Ca. 6,5 min zum Erreichen der notwendigen Gasqualität Zeit [s]
Teillastverhalten/Volllastfahrten Beispielsfahrt vom 04.03.2014 7000 Summe Wirkleistungen Trafo 1-3 Vorgabe Elektrolyseurleistung el. Wirkleistung gesamt Peripherieleistung 6000 5000 el. Leistung [kw] 4000 3000 2000 1000 0 22:48 0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 Stundenscharfe Vermarktung möglich
Was hindert den Erfolg der Audi e-fuels derzeit? 1 CO2 Anrechnung: Problem: Lösung: Tank-to-Wheel Betrachtung berücksichtigt nicht die Kraftstoffvorkette Dadurch höhere CO2-Vermeidungskosten als bei anderen alternativen Antriebskonzepten Definitorische Gleichstellung wie bei anderen alternativen Antriebskonzepten wie der Elektromobilität als Zero Emission Vehicle oder mit exakter cradle-to-grave Life-cycle Analysis 2 Energiewirtschaftsgesetz (EnWG): Problem: Lösung: Einstufung von PtG als Letztverbraucher Dadurch EEG-Umlage derzeit größter Kostentreiber auf der Herstellungsseite von synth. Methan Definitorisch richtige Einordnung von PtG als Speicher im 118 Abs. 6 EnWG und damit Abschaffung des bisherigen Letztverbraucherstatus 3 Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG): Problem: Lösung: Eingeschränkte Marktchancen von synth. Methan durch fehlenden Biokraftstoffstatus Nur im BImSchG als Biokraftstoff anerkannte Kraftstoffsorten können zur Erfüllung der Biokraftstoffquote (bzw. ab 2015 zur THG-Minderungsquote) herangezogen werden. Gleichstellung von synth. Methan mit Biogas (in Analogie zum EnWG) im 37a Abs. 4 und im 37b BImSchG
Audi A3 Sportback g-tron 200 Nm 81 kw / 110 PS 3,3 kg / 100 km 400 km Gasbetrieb 900 km Benzinbetrieb 1300 km Reichweite
Audi A4 Avant g-tron 125 kw / 170 PS 270 Nm 500 km Gasbetrieb 500 km Gasbetrieb 450 km Benzinbetrieb <4 kg / 100 km 950 km Reichweite 950 km Reichweite
AUDI AG I/EG-X2 Daniel Böhner Audi e-gas Projekt 27.11.2017 Mein Audi g-tron. Klimaneutral seit 2014.
Vielen Dank