Grüne Wasserstoffwirtschaft als Dritter Weg



Ähnliche Dokumente
Biobasierte Wasserstoffwirtschaft sicher, nachhaltig und kostengünstig

Wasserstoffwirtschaft

Einbindung der Elektromobilität in ein Gesamtkonzept für Energie

Energiewende und bezahlbare Energie!

Innovative Gas-Strategie. Wasserstoff im Erdgasnetz

Mit Wasserstoff-Infrastruktur die Energiekosten senken

Wasserstoff als zukünftiger Energieträger

Bei diesem Konzept sind alle Energieumwandlungen chemisch oder elektrochemisch genauso wie die Natur es uns vormacht.

Biomassevergasung Ein Weg in die Wasserstoffwirtschaft

Wasserstoffwirtschaft auf Grundlage von Biomasse

Grün statt braun. Brauchen wir in einer grünen Wasserstoffwirtschaft die Braunkohle?

Das Wasserstoffzeitalter

Wind to Gas Speicherlösung Elektrolyse, Wasserstoff, Methan

Energie und Rohstoffe vom Acker. Was hat die chemische Industrie davon

KWK kann s besser. Was ist Kraft-Wärme-Kopplung? Folie 1

Guck mal, Energiewende! Eine Ausstellung über smarte Energielösungen in der HafenCity

Nachhaltigkeit in der gewerblichen Wäscherei

Nachhaltigkeit in der Energieversorgung Energieeinsparungen, Energieeffizienz und erneuerbare Energien: Das e³-programm von EWE

Rahmenbedingungen für die Bioenergie in Deutschland. Dr. Steffen Beerbaum, BMELV

ENERGIE EFFIZIENZ EXPERTEN NEHMEN SIE IHRE STROMVERSORGUNG IN DIE EIGENE HAND!

Wasserkraft früher und heute!

Weltenergieverbrauch. Bild 2.1.2: Weltenergieverbrauch [10 18 J] Prognose Jahr

Wind- Energie Leichte Sprache

Das eigene Kraftwerk im Haus.

Strom in unserem Alltag

DAS KRAFTWERK IST ZENTRALE ENERGIEERZEUGUNG NOCH ZEITGEMÄSS?

Synergien des Systems nutzen

Potentialstudie Erneuerbare Energien im Landkreis Biberach Kann der Landkreis Biberach die Energiewende bis 2022 erreichen?

Was meinen die Leute eigentlich mit: Grexit?

Stromleitungen Steckdose Kraftwerken Klima gefährlich nicht Sonne Wasser Wind erneuerbaren Abgase

Solarenergie per Flugzeug bezahlbar und wetterunabhängig

Überlege du: Wann brauchen wir Strom. Im Haushalt In der Schule In Büros/Firmen Auf Straßen

Lineargleichungssysteme: Additions-/ Subtraktionsverfahren

Organische Photovoltaik: Auf dem Weg zum energieautarken Haus. Referat von Dr. Gerhard Felten. Geschäftsleiter Zentralbereich Forschung und

Gemeinsam können die Länder der EU mehr erreichen

Lehrabschlussprüfungs Vorbereitungskurs Rauchfangkehrer. Brennstoffe. Wir Unterscheiden grundsätzlich Brennstoffe in:

Kinder auf den Spuren des Klimawandels Energiesparen

Energie ist, was Sie draus machen. Strom, Wasser, Erdgas/Biogas. Alles von uns. Für Sie.

I N F O R M A T I O N

Ein Weg in die Wasserstoffwirtschaft

Stromspeicher in der Energiewende

Die Bedeutung der erneuerbaren Energien in Zukunft

Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung: EFRE im Bundes-Land Brandenburg vom Jahr 2014 bis für das Jahr 2020 in Leichter Sprache

emobility OBERFRANKEN

Netzgekoppelte Solarstromanlage

GUNDELFINGER Umweltstrom. Natürlich und nachhaltig, jetzt umschalten.

6. Ausblick: Mobilität per Elektroauto

1. Weniger Steuern zahlen

KLIMASCHUTZ IN PFAFFENHOFEN Wo steht die Stadt und was ist möglich?

regenis bioenergiepark artland Effiziente Energie mit Synergie aus Biomasse, Wind & Solar erzeugen.

Kennwerte Umweltfaktoren. 1. Kurzinfo

Biogas: Gestalten Sie die Energiezukunft mit.

Je nach Kundenwunsch überwacht unser intelligentes Steuersystem vollautomatisch

DeR sonne.

Was mache ich mit den alten Meilern?

Erfahrungen der Wohnungswirtschaft mit Mieterstrom

Egal, ob Sie neu bauen oder renovieren mit DATALIGHT bekommen Sie ein zukunftssicheres Strom- und Datennetz in einem. Und das bedeutet grenzenlose

So sieht Klimaschutz aus, der sich auszahlt.

Klima- und Umweltbündnis Stuttgart Stromspeicher. die Energiezentrale im Haus. Referent: Manuel Schmid.

Freier Sachverständiger für Schäden an Gebäuden Mitglied beim Bundesverband freier Sachverständiger. Nr.1380 / 4606

Rheinland-Pfalz. Virtuelles Kraftwerk- Intelligente Energie für Klima- und Ressourcenschutz

1/6. Welche Antwort ist richtig: Wie entsteht aus organischen Kohlenstoffverbindungen das gasförmige Kohlendioxid?

Danke. für über 10 Jahre Dachs. In Zukunft noch mehr vom Dachs profitieren.

Ausbau der Niederspannungsnetze minimieren Durch Integration dezentraler Speicher

Leitartikel Weltnachrichten 2 / 2016

Immer warm. Immer Strom. Immer Geld

Eva Douma: Die Vorteile und Nachteile der Ökonomisierung in der Sozialen Arbeit

Elektrische Energie, Arbeit und Leistung

Was ist Sozial-Raum-Orientierung?

Copyright Holger Schallert Seminar 1

Soliva Energiekonzept. Stand

Die Wertschöpfung bleibt in der Region

Übersicht. Warum Sie zu viel zahlen? Wie können Sie sparen? Was ist ein BHKW? Wie funktioniert ein BHKW? Förderungen Vorteile

Professionelle Seminare im Bereich MS-Office

Nichts ist so stark wie eine Idee deren Zeit gekommen ist.

Die Online-Meetings bei den Anonymen Alkoholikern. zum Thema. Online - Meetings. Eine neue Form der Selbsthilfe?

Lohnt sich immer mehr: Solarstrom, den man selbst verbraucht

Biogas als Kraftstoff

Mehr Energie-Effizienz mit dem exklusiven es-transformer - Stromsparmodul

Meine Energiequelle. das effizienteste Mikrokraftwerk der Welt

Rohstoffanalyse - COT Daten - Gold, Fleischmärkte, Orangensaft, Crude Oil, US Zinsen, S&P500 - KW 07/2009

Die Post hat eine Umfrage gemacht

European Platform for underground Energy extraction. Kurzexposé über die trockene Energiegewinnung aus tiefer Geothermie

Präsentation von Aynur Basar, Cengiz Demirel, Selen Oruc

Wir sparen Strom. Turbinchens Schulstunde. Infoblatt

Contracting. dezentrale Energieerzeugung mit kleinen BHKWs

Markt Ökostrom? Juni 2014

Damit Ihre Gaskosten im Keller bleiben. Wir finanzieren Ihre neue Heizungsanlage.

Warum reicht Zähneputzen nicht?

Die Wärmepumpe funktioniert auf dem umgekehrten Prinzip der Klimaanlage (Kühlsystem). Also genau umgekehrt wie ein Kühlschrank.

5. Was ist Strom? 6. Wenn Strom fließt, bewegen sich. a)... Protonen vom Nordpol zum Südpol. b)... Neutronen von einem Swimmingpool zum anderen.

Solarstrom Praxisbeispiele und Entwicklungspotenziale

Gute Ideen sind einfach:

RWE Erdgas KWK-Verpachtung White Label

EnERgiEthESE 1. » Reden wir nicht von der Stromwende am Land, sondern von der Wärmewende in der Stadt. «

Power-to-Gas Neue Energiespeichertechnologie der Zukunft

ACDSee Pro 2. ACDSee Pro 2 Tutorials: Übertragung von Fotos (+ Datenbank) auf einen anderen Computer. Über Metadaten und die Datenbank

CO 2 -Ziele der Bundesregierung im Wärmebereich unrealistisch PwC-Standpunkt zur Energiewende

WIR MACHEN ES IHNEN GEMÜTLICH! Stressfreie Sanierung Ihrer Haustechnik mit dem MEISTER DER ELEMENTE.

Reporting Services und SharePoint 2010 Teil 1

Transkript:

Grüne Wasserstoffwirtschaft als Dritter Weg Ein Ausweg aus dem Fukushima-Dilemma HTWK Leipzig, den 25. Januar 2012 Karl-Heinz Tetzlaff tetzlaff@h2-patent.eu

Wege und Auswege (1) Die historisch gewachsene Energiewirtschaft auf der Grundlage von Kohle, Öl und Gas ist an ihre Grenze gekommen. (1) Nachhaltig steigende Energiepreise kann unser Wirtschaftssystem nicht verkraften.* (2) Die Umstellung auf erneuerbare Energien und deren Integration in die real existierende Energiewirtschaft kann nicht in dem eigentlich notwendigen Tempo vorangetrieben werden. (1) Die Umstellung auf erneuerbare Energien würde zwar billiger sein als abzuwarten, aber dennoch unser Wirtschaftssystem überfordern (s. o.)* (2) Ein deutscher Alleingang würde den Industriestandort Deutschland gefährden - sagt man. (3) Der Ausweg besteht nicht darin mit noch mehr Geld die Geschwindigkeit der Umstellung zu erhöhen, sondern einem ganz neuen Denkansatz zu folgen dann kann es auch sehr schnell gehen. (1) Eine Einschränkung im Energiekomfort ist nicht erforderlich. * Nachhaltig steigende Energiekosten führen zu einer Systemkriese ein Dilemma. Eine langsame Umstellung auf erneuerbare Energien macht alles nur noch schlimmer (peak oil, Stern-Report)

Die Herausforderung Die Herausforderungen können wir nicht mit einem simplen Reparatur- Kit lösen, das die Unzulänglichkeiten unserer heutigen Energiewirtschaft abzumildern versucht. Die gängige Nutzung erneuerbaren Energien schließt ein solches Reparatur-Kit ein. (1) Nötig ist ein Konzept, das dauerhaft eine sichere, zuverlässige, und nachhaltige Energieversorgung zu wettbewerbsfähigen Preisen sichert. (2) Das Energiekonzept muss fluktuierende regenerative Energien problemlos integrieren können. (3) Die Installation dieses Konzeptes darf die Volkswirtschaft nicht überfordern. (4) Der Umwelt- und Klimaschutz sollte keine Extrakosten verursachen und mit dem Naturschutz in Einklang stehen. Eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft kann dies alles leisten.

Was ist eine Wasserstoffwirtschaft? Definition: In einer Wasserstoffwirtschaft wird auf allen Ebenen mit Wasserstoff gehandelt und gewirtschaftet. Daraus folgt, dass der Wasserstoff zum Endverbraucher gebracht werden muss. Sprachverwirrung: Zu diesem Begriff gibt es in der Fachpresse eine geradezu babylonische Sprachverwirrung: Wasserstoffwirtschaft = Versorgung von Tankstellen mit Wasserstoff durch eine zusätzliche Infrastrktur. Wasserstoffwirtschaft = Speicherung von Überschussstrom in Form von Wasserstoff mit zentraler Rückverstromung

100% schwarze Wasserstoffwirtschaft Erdgas* Alles was man dazu braucht ist am Markt H 2 Thermochemische Vergasung Verteilung über das Erdgasnetz KWK mit Brennstoffzellen In Deutschland werden ca. 60 TWh/a so hergestellt. Das entspricht ca. 10% des Stromverbrauchs. Das Erdgasnetz ist ohne Einschränkung (wieder) auf Wasserstoff umstellbar. Brennstoffzellen kosten 20-200 je installiertes KW el Reduzierung von CO2 um 70% Reduzierung der Energiekosten um die Hälfte Aber Deutschland ist dann von einem einzigen Energieträger, und damit von Russland abhängig. Das will weder die Gaswirtschaft noch die Regierung. * Die derzeitig verbrauchte Erdgasmenge reicht für alle Marktsegmente aus.

Grüne Wasserstoffwirtschaft 70% Biomasse + 30% EE-Strom H 2 Thermochemische Vergasung + Elektrolyse Verteilung über das Erdgasnetz Die thermochemische Vergasung sollte noch optimiert werden Synthesegas aus industriellen Vergasungsanlagen wird z. Z. nach EEG verstromt. Der CO-Anteil im Synthesegas müsste jedoch, wie beim Erdgas, katalytisch konvertiert werden: CO+H 2 O CO 2 +H 2. Dann stände einer Nutzung des Wasserstoffs nichts mehr im Wege. Das Erdgasnetz ist ohne Einschränkung (wieder) auf Wasserstoff umstellbar. KWK mit Brennstoffzellen Brennstoffzellen kosten 20-200 je installiertes KW el Zum Vergleich: 2.000 /kw = Großkraftwerk; 20.000 /kw = Mikro-KWK 20.000 /kw = Reformer- Brennstoffzellenheizung Reduzierung von CO2 um 100% Reduzierung der Energiekosten um ca. 70% Aber: Es gibt ein Kommunikations- und Machtproblem

Herstellverfahren von Wasserstoff im Detail

Herstellung von Wasserstoff 1. Elektrolyse 2. Thermochemische Vergasung (850 C) kohlenstoffhaltiger Energieträger (Biomasse) 3. Einkopplung von Hochtemperatur-Wärme 1. Metalloxid-Zyklus, Solarturm, 800-1200 C 2. Jod-Schwefel-Zyklus, Kernreaktor der 4. Generation, 900 C 4. Dunkelfermentation (Teilprozess Biogas) 5. Aus Licht mit Mikroorganismen (Blaualgen) 6. Grundlagen- Forschung Wir sollten das machen, was wir jetzt schon können, denn die Zeit drängt.

Elektrochemische Zellen Elektrolysezelle Strom rein Brennstoffzellezelle Strom raus O 2 H 2 O 2 H 2 Wasser Elektrolyt (poröse) Elektroden Wasser poröse Elektroden Elektrolyt

Industrielle Elektrochemie Elektrolyseur Brennstoffzelle Proton Motor Große Einheiten Lurgi Kleine dezentrale Einheiten

Historie der Holz-Vergasung Vor 10 Jahren: Vergasung von Holz Nutzung: Synthesegas zur Stromerzeugung (Güssing) Konvertierung des Synthesegases zu Wasserstoff wäre einfach und verlustfrei möglich: Man braucht das feuchte Synthesegas (H 2 + CO + CO 2 ) nur über einen Eisenkatalysator zu leiten: CO + H 2 O CO 2 + H 2 Vor 200 Jahren: Vergasung vor Kohle Nutzung von Koks und Synthesegas (Stadtgas) Der größte Teil des heute hergestellten Wasserstoffs (500 Mrd. m 3 /a) wird aus Ölprodukten und Erdgas hergestellt Vor >6000 Jahren: Vergasung von Holz Nutzung: Holzkohle (nur) 80% der Energie geht mit dem Gas verloren

Rezept Biomasse + H 2 O + CO 2 Holz: C 6 H 9 O 4 + 8 H 2 O 6 CO 2 + 12,5 H 2 (allotherm) C 6 H 9 O 4 + 1,1 O 2 + 5,8 H 2 O 6 CO 2 + 10,3 H 2 (autotherm) ca. 850 C Es handelt sich um eine endotherme Energiewandlung, bei der prinzipiell keine Energieverluste entstehen.

Verfahren zur Herstellung von reinem Wasserstoff Verfahrensoptimierung von H 2 -Patent GmbH Prinzipiell bei allen Verfahren gleich Biomasse feucht, 30 bar Vergasung 850 C H 2 + CO + CO 2 teerfreies Synthesegas Shift 350 C CO + H 2 O H 2 + CO 2 Reinigung Trennung (PSA) Wasserstoff hochrein, 25 bar Asche als Mineraldünger CO 2 (Option: Speicherung im Untergrund) Option: Holzkohle als Bodenverbesserer (Terra Preta) macht Wüsten grün macht den Treibhauseffekt rückgängig

Vergasung in einer Wirbelschicht Stand der Technik und innovativ Biomasse (trocken) M Schnecke Synthesegas, teerhaltig 0,1 MPa 850 C Zyklon Asche (als Dünger verwertbar) Wirbelschicht (Sand) Heizung oder Sauerstoff Wasserdampf Teerwäsche + Shift +PSA H 2 +CO 2 CO 2 H 2 Biomasse (feucht) M Synthesegas, teerfrei Schnecke Zyklon 3 MPa 850 C 600 C Shift +PSA H 2 +CO 2 CO 2 Wasserdampf aus Biomasse H 2 Heizen elektrisch oder mit Sauerstoff Teere werden im heißen Koksbett zerstört Kokspartikel fliegen mit dem teerhaltigen Pyrolysegas in die nächste Stufe ca. 1 m Durchmesser für 50 MW

Hier sieht man wo der Wasserstoff herkommt

Herstellkosten für Bio-Wasserstoff Vergleich: Rohöl: ca. 5 ct/kwh Biomasse 100 /t atro Afa-Tabellen wie Biogas Mit Brennstoffzellen könnte man also Strom für ca. 4 ct/kwh selbst herstellen

Metalloxid-Zyklus mit Solarturm (1) M + H 2 O MO + H 2 800 C (2) MO M + 0,5 O 2 1200 C vereinfacht: Quelle: DLR

Schwefel-Jod-Zyklus mit Kernreaktor (1) SO 2 + J 2 + H 2 O 2 HJ + H 2 SO 4 70-100 C (2) 2HJ H 2 + J 2 400-500 C (3) H 2 SO 4 H 2 O + SO 2 + 0,5 O 2 850-950 C Aggressive Säuren erfordern bei hohen Temperaturen Werkstoffe teuer wie Gold Quelle FZJ Inhärente Sicherheit versagt bei: (1) Lufteinbruch: C + O 2 CO 2 gesamtes Reaktorinventar wird mit den Rauchgasen ausgetragen (2) Wasser(dampf)einbruch: C + H 2 O CO + H 2 knallt wie in Fukushima * (3) Säureeinbruch Folgen kaum auszudenken Fukushima hat die Grenzen der technischen Machbarkeit aufgezeigt! nur German angst? 1) * Ein zwischengeschalteter Natrium-Kreislauf wäre nicht minder gefährlich. Der schnelle Brüter ist an diesem Wasserstoffproblem gescheitert (2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H 2 ) 1) Dr. Hurtado, Lehrstuhl für Wasserstoff- und Kernenergietechnik, TU-Dresden; HTWK-Ringvorlesung 2011/12

Bewertung der Herstellverfahren Unter den erneuerbaren Erzeugungsverfahren ist die Biomassevergasung der ökonomischste Prozess Quelle: Wasserstoff Schlüssel zur weltweit nachhaltiger Energieversorgung; Exzellenz NRW (2009)

Infrastruktur

Paradigmenwechsel Öl, Gas Stromnetz CO 2, NOx... Verluste CO 2, NOx... Treibstoffe Heizöl Kohle Biomasse Atom Treibstoffe Heizöl Öl Fernwärmenetz Heute CH 4 Erdgas reine Luft Wasserstoff (Steam-Reformer 50-500 MW) Biomasse Verkehr und dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen reine Luft Morgen CO 2 Speicher-Option H 2 ehemaliges Erdgasnetz Wasserstoff Eine grüne Wasserstoffwirtschaft ist mehr als eine Technologie

Effizienz der Energiekette Regionale Fabriken 50-500 MW Endverbraucher (Privat-Haushalt) Biomasse Vergasung η=84% (Hu) autotherm Wasserstoff Rohrleitung Brennstoffzelle Nutzenergie Wasserstoff wird bei 25 bar erzeugt und strömt verlustfrei zum Endverbraucher bis 99% des Heizwertes der Biomasse, davon ca. 50% als Strom (Brennwerttechnik)

Kosten von Brennstoffzellen Brennstoffzellensysteme kosten bei Massenfabrikation < 40 /kw el. Es wird eine Standzeit von 100.000 Stunden (>10 Jahre) erwartet. Eine Brennstoffzellenheizung (im Wasserstoffnetz) kostet weniger als ein konventioneller Heizkessel Quellen: Final Report Roads2HyCom 2009; DOE Fuel Cell Market Report 2011

60 m Kosten der Energieverteilung Kosten vom Erzeuger zum Haushalt Transportkosten für Haushaltskunden: Wasserstoff = 0,7 ct/kwh Strom = 9,3 ct/kwh (für 2009 genehmigt) Beispiele für Stromkosten, Haushaltstarif*: Strom aus eigenen Brennstoffzellen = 3,3 + 0,7 = 4 ct/kwh 600 MW Strom Strom aus abgeschriebenen Atomreaktoren = 2 + 9,3 = 11,3 ct/kwh Vision Wüstenstrom (DESERTEC) 6 + 3 + 9,3 = 18,3 ct/kwh * ohne Steuern 600 MW Wasserstoff (maßstäblich gezeichnete Rohrleitung)

Umstellung des Erdgasnetzes auf Wasserstoff Bei gleichem Wobbe-Index muss die Brennerdüse nicht ausgewechselt werden. (Bei der Umstellung von Stadtgas auf Erdgas war das anders.) Die Transportleistung eines gegebenen Netzes ist für Erdgas und Wasserstoff ungefähr gleichgroß. Die Transportleistung des Erdgasnetzes ist auch groß genug für die Sicherstellung der gesamten Energieversorgung. Das Netz muss nur an den Rändern erweitert werden.

Wasserstoff in Erdgasleitungen Rohrwand 10,5 mm dick Konsequenzen für X52: Druck konstant halten Absenkung des Drucks um 25%, Zugabe von 500 ppm O 2, Verkürzung der Inspektionsintervalle Eine Wasserstoffwirtschaft ist andererseits eine regionale Gaswirtschaft bei der Drücke über 2,5 MPa (25 bar) nicht benötigt werden. Eine Versprödung von Stählen durch Wasserstoff ist selbst bei diesem sehr spröden Stahl nicht zu erwarten. Quelle: DBI GUT ;aus NATURALHY-Endbericht 2009; DWV; Wasserstoff-Sicherheits-Kompendium 2012 Bei der Umstellung des Erdgasnetzes auf Wasserstoff sinken die Leckverluste von 0,1% auf 0,04% der transportierten Energiemenge

Sicherheit im Umgang mit Wasserstoff Die Gefährdung von Personen und Sachen ist in einer Wasserstoffwirtschaft in allen Marktsegmenten geringer als heute.

Brennstoffzellen-Vorsatz für die alte Heizung Rücklauf Heizung Vorlauf Wärme Wärme Wasserstoff + Erdgas 0 bis 100% Wasserstoff Brennstoffzelle PEMFC ohne Reformer Erdgas mit max 5% Wasserstoff (Anodenabgas) Heizkessel Strom Der Betrieb mit Gasmischungen erfordert eine Steuerung als virtuelles Kraftwerk durch einen Contractor. Die Brennstoffzelle wird einfach vor den alten Heizkessel gesetzt. Die Spitzenlast im Winter übernimmt das Erdgas. Bei Revision der H 2 -Fabrik wird kurzzeitig der alte Zustand automatisch wieder hergestellt.

Stromerzeugende Heizung mit Brennstoffzelle und Heizkessel ohne Reformer (ohne H 2 -Speicher) Heizen mit Erdgas Heizen und Stromerzeugung mit Wasserstoff* * Export von Überschuss- Strom nach EEG möglich

Netzstabilisierung als Synergie-Effekt

Netzstabilität durch Parallelbetrieb mit einem Wasserstoffnetz Instabilität durch Nutzerverhalten und fluktuierende Einspeisungen Leistungsschwankungen Stromnetz stabilisiert Endverbraucher mit Brennstoffzellen speisen Strom in das Netz ein oder ziehen Strom aus dem Netz für den sofortigen Verbrauch (verlustlos). H 2 -Fabrik Biomasse als Stromspeicher Leichte Druckschwankungen auch Mischungen von Wasserstoff und Erdgas sind möglich H 2 Wasserstoffnetz Erdgas-Kavernen als Stromspeicher

Netzstabilität durch Parallelbetrieb mit einem Wasserstoffnetz Instabilität durch Nutzerverhalten und fluktuierende Einspeisungen Leistungsschwankungen Stromnetz stabilisiert Optional (Küstenregion) Elektrolyse Verluste: lokal=1-2% zentral=5-15% Endverbraucher mit Brennstoffzellen speisen Strom in das Netz ein oder ziehen Strom aus dem Netz für den sofortigen Verbrauch (verlustlos). H 2 -Fabrik Biomasse als Stromspeicher Leichte Druckschwankungen auch Mischungen von Wasserstoff und Erdgas sind möglich H 2 Wasserstoffnetz Erdgas-Kavernen als Stromspeicher

Solarstrom just in time durch Bio-Wasserstoff Es sind keine zusätzlichen Investitionen erforderlich Eine Wasserstoffwirtschaft sollte aus ökonomischen Gründen kommen. Es entstehen keine Verluste Strom wird nicht konvertiert, sondern anstelle von Brennstoffzellenstrom genutzt. Die Stabilisierung ist zeitlich unbegrenzt ehemalige Erdgaskavernen: 2 Monate, Biomasse: zeitlich unbegrenzt Die Stabilisierung geschieht verbrauchsnah keine neue Speicher-Infrastruktur erforderlich

Wenn das Speicherproblem gelöst ist, werden die Erneuerbaren Energien fliegen! A. Brabeck, Pressesprecher RWE, 2010

Nichtenergetische Nutzung von Wasserstoff

Grüne Chemie durch grünen Wasserstoff Wasserstoff (H 2 ) Kohlendioxid (CO2) Kunststoffe Kohlefaser-Verbund-Werkstoffe Schmiermittel Treibstoffe Lösungsmittel Düngemittel (grünen Stickstoff) Farben Arzneimittel Nahrungsmittel (Proteine, Vitamine ) CO 2 ist ein Kuppelprodukt der thermochemischen Vergasung Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H 2 ) sind die Bausteine der Chemie. Kohlenmonoxid kann aus CO 2 und H 2 hergestellt werden (CO 2 + H 2 CO + H 2 O). Man muss also nur die Steam- Reformer auf dem Werksgelände stilllegen, die aus Erdgas oder Rohbenzin Synthesegas herstellen. Die Herstellprozesse für die Produkte können so bleiben wie sie heute sind. 36

CO2-freie Eisengewinnung durch Direktreduktion Nutzung von Bio-Wasserstoff führt zu geringeren Herstellkosten Erfolgsfaktoren: Bio-H 2 ist billiger als Koks, Bio-H 2 führt zu mehr Effizienz, Hamburg Bio-H 2 benötigt weniger Investitionen, Billiger Strom für Elektro-Ofen, Fe 2 O 3 Keine CO2-Zertifikate nötig. Fe Eisenerz Wasserstoff Fe 2 O 3 + 3H 2 2 Fe + 3H 2 O 500-800 C ca. 2000 C Eisenschwamm zum SM-Ofen mit halbierten Stromkosten durch Biowasserstoff und Brennstoffzellen. Der Zwischenschritt: Entfernung des Kohlenstoffs mit Sauerstoff (LD-Konverter), kann entfallen. Zum Vergleich: Hochofenprozess: Fe 2 O 3 + 2C 2Fe + CO + CO 2 LD-Konverter SM-Ofen

Energetische Nutzung von Wasserstoff

Echte grüne Wasserstoffwirtschaft Wasserstoff zum Endverbraucher Solarstrom EL Wasserstoff aus Biomasse mittels Steam-Reforming ist mit Abstand das kostengünstigste Verfahren. Steam- Reformer Biomasse Dezentrale Strom- und Wärmeerzeugung mit Brennstoffzellen: Mikro-BHKW, 50% Strom, Leistung von 0% auf 100% in 1 µs Elektrolyse Vergasung Ehemaliges Erdgasnetz Wasserstoff zum Verbraucher H 2 Wasserstoffspeicher (ehemalige Erdgasspeicher) Durch den systembedingten Stromüberschuss entsteht eine wärmegeführte Energiewirtschaft, die prinzipiell verlustfrei ist.

Energiewirtschaft heute und morgen Energiewirtschaft DE 2007 Primärenergie: 13 EJ Fossil, nuklear: 93% Erneuerbar: 7% Nutzenergie 4,6 EJ* 35% Strom, Wärme, Mobilität Verkehr 16% Kraftwerke 35% Thermodynamische Maschinen Sonst. 14% Wasserstoffwirtschaft DE 2030 Primär: 3,5 EJ Biomasse: 70% EE-Strom: 30% Nutzenergie 3 EJ 87% Strom, Wärme, Mobilität Trend Verluste13% Infolge des hohen Stromanteils kann Nutzenergie eingespart werden keine Einschränkung im Energiekomfort In einer künftigen Wasserstoffwirtschaft sinkt der Primärenergieverbrauch auf ein Viertel bei gleichem Komfort. * aus BWK61,6(2009) mit Korrektur: Strom=Nutzenergie (4,4 +0,2 = 4,6 EJ)

Faktor Vier Eine Effizienzsteigerung um den Faktor 4 bedeutet: Energiekosten sinken mindestens auf ein Viertel Darüberhinaus sinken die Kosten weil: Biomasse kostengünstiger ist als atomare und fossile Energien, die Technologien zur Energiewandlung kostengünstiger sind, das Stromnetz nicht mehr benötigt wird, keine sozialen Kosten der Energieerzeugung anfallen. Das Potenzial der Biomasse steigt um eine Größenordnung Durch einen vorgelagerten Prozess wird heute Biomasse in einen Energieträger umgewandelt, der sich nahtlos in die bestehende Energieversorgung einfügt, allerdings mit der gleichen desaströsen Effizienz wie fossile Energieträger!

Bio-Potenzial im europäischen Kontext DE im Jahre 2030 bei 70% Biomasse-Energie * Bei Einstellung der EU-Agrarexporte zu Dumpingpreisen werden große Flächen für den Anbau von Energiepflanzen frei. Relation von Bedarf und Potenzial gilt für jedes Land in Europa - bei einem Energiekomfort wie in Deutschland Quelle: Trän, IE (2005); Nachhaltige Biomasse Nutzungsstrategien im europäischen Kontext; ausgewiesene überschüssige Flächen der EU-25 auf das Jahr 2030 extrapoliert und auf DE umgerechnet, Energiepflanzen 40 t/ha TM, keine künstliche Bewässerung. Vorausgesetzt ist hier die Streichung der Exportsubventionen für Lebensmittel. Keine Grünland- u. Waldnutzung

Energieblumen Blühende Landschaften in Deutschland Blumen haben den gleichen Trockenmasse-Ertrag /ha wie Mais.* Bis 2030 sind in Deutschland mehr als 7 Mio. ha Land für Bio-Energie verfügbar.** Damit kann ca. 5 -mal mehr Energie als nötig gewonnen werden. Ökonomie, Umwelt- und Naturschutz stehen mit Energieblumen nicht im Widerspruch. Jungtiere können durch späte Mahd geschützt werden. * Quelle: Bayrische Landesanstalt für Wein- u. Gartenbau (2010) ** Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2011)

Potenzial der Biomasse weltweit in 2050 Auch 8 Mrd. Menschen können mit dem gleichen Energiekomfort leben wie die Menschen in Deutschland heute und dabei genug zu essen haben. Source: Smeets, Faaij* 2007; Progress in Energy & Combustion Science * Copernicus Institut/ Uni-Utrecht

Investitionen für die neue Wasserstoffwelt in Deutschland Versorgungsumfang Wasserstoff-Fabriken [Mrd. ] Netz [Mrd. ] [Mrd. ] 75 % 15 5 20 100% 20 20 40 Mit einer einmaligen Investition von 40 Mrd. schaffen wir aus lokalen Ressourcen eine dauerhaft sichere und nachhaltige Energieversorgung zu Preisen, die in allen Marktsektoren niedriger sind als heute. Zum Vergleich: 40 Mrd. /a investiert der Energiesektors insgesamt >80 Mrd. /a Energie-Importe (Wertschöpfung bleibt zukünftig im Lande) >100 Mrd. /a Kostenentlastung von Industrie und Haushalten 20 bis 200 Mrd. /a Entlastung von sozialen Kosten der Energiegewinnung Eine zusätzliche Verfügbarkeit von Geld in Höhe des Bundeshaushaltes wird nicht ohne Wirkung bleiben!

Das EU-Parlament ist schon weiter EUROPEAN PARLIAMENT 2004-2009 WRITTEN DECLARATION pursuant to Rule 116 of the Rules of Procedure by Zita Gurmai, Anders Wijkman, Vittorio Prodi, Umberto Guidoni and Claude Turmes on establishing a green hydrogen economy and a third industrial revolution in Europe through a partnership with committed regions and cities, SMEs and civil society organisations Lapse date: 14.5.2007 6

Technische Zusammenfassung Elektrolyse Strom Andere Energieträger Vergasung Konversion zu Wasserstoff (1) Herstellung von Wasserstoff, (2) Verteilung des Wasserstoffs, (3) Dezentrale Nutzung des Wasserstoffs.

Ergebnisse Eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft kann ein Vorbild für die Welt sein. Sie ermöglicht ohne Mehrkosten Frieden, Wohlstand, Umwelt- und Klimaschutz ohne Klimaschutzverhandlungen Alle notwendigen Technologien sind verfügbar Die Installation wird die Volkswirtschaft nicht überfordern Worauf warten wir noch?

Nach Fukushima Nichts auf der Welt ist so mächtig wie eine Idee, deren Zeit gekommen ist. Victor Hugo

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 0 Karl-Heinz Tetzlaff tetzlaff@h2-patent.eu www.bio-wasserstoff.de