meinschaft Mitglied der Helmholtz-Gem Kosten einer potenziellen Wasserstoffnutzung für E-Mobilität mit Brennstoffzellenantrieben Erscheint in: Energiewirtschaftliche Tagesfragen 61. Jg. (2011) Heft 6 31.05.2011 Bernd Höhlein und Thomas Grube
Bewertung von Fahrzeugen der Kompaktklasse 2010: OPTIRESOURCE [14] EU Coalition : Wietschel et al. [11] 2030: Wietschel et al. [11] ICE Study [1] [gco 2 eq/km] BEV 200 2010, WtW [gco 2 eq/km] THG G Emissionen, 175 150 125 100 75 50 25 0 BEV Windstrom Erdgas/ H2 BEV EU Mix Windstrom/ H2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 2050 2010 2010 2050 2050 THG: Treibhausgas Emissionen, WtW: Quelle bis Rad [1] EU Coalition Study (2010) [11] Wietschel, M. et al. (2010) [14] Wind, J. (2010), OPTIRESOURCE Primärenergieverbrauch, WtW [MJ/100km] Reichweite [km]: >1 000 600 200 Institut für Energie und Klimaforschung Brennstoffzellen (IEK-3) Bild 2
Kostenbilanzen für die Wasserstoffherstellung [5] Trudewind et al. (2007) [7] Sattler (2010) [8] Kwapis et al. (2010) [9] Smolenaars (2019) [10] Tillmetz et al. (2010) Institut für Energie und Klimaforschung Brennstoffzellen (IEK-3) Bild 3
Anmerkungen H2-Kosten stark abhängig von Herstellungsverfahren, Anlagengröße und Energiekosten (Erdgas, Strom, Biomasse); 0,7-17 /kg H2 [5, 7, 8, 9, 10] H2-Transportkosten mit Pipeline-Infrastrukturen abhängig von spezifischer Investition erforderlicher Länge der Rohrleitungen im Transmissionsnetz für den überregionalen Transport und im Distributionsnetz für lokale Verteilung Auslastung des Pipeline-Netzwerks, v. a. in den sich teilweise überlagernden Zeiträumen für den Aufbau des Wasserstofffahrzeugbestands bzw. der Infrastruktur (Abschätzung: 0,5-2,5 /kg auf Basis von [11]) 3 Mrd. Infrastrukturinvestition bis 2020 für maximal 1 Mio. Fahrzeuge [1] Tankstellenkosten (ggf. ohne onsite H2-Herstellung) 1,2 /kg [10] [1] EU Coalition Study (2010) [5] Trudewind et al. (2007) [7] Sattler (2010) [8] Kwapis et al. (2010) [9] Smolenaars (2019) [10] Tillmetz et al. (2010) [11] Wietschel et al. (2010) Institut für Energie und Klimaforschung Brennstoffzellen (IEK-3) Bild 4
Wasserstoffkosten an der Tankstelle ung ffbereitstellu 2eq/MJ] en: Kraftstof utzung [gco 2 HG Emission und nu TH 150 100 50 EUCoalitionStudy [1] Reijerkerk [12] Tillmetz et al. [10] Wietschel et al. [11] Ohne Steuern; THG Emissionen u.a. nach OPTIRESOURCE [14] Z SMR/ CH 2 Pipeline Benzin, netto 0,60 /l Mit Abgaben in D Jan 2011: 1,49 /l Z BMV/ H 2 2030 EU Z SMR/ LH 2 Onsite SMR >2020: IGCC mit CCS, Z SMR, Z WE, O WE 2020 EU 2010 2020: Excess H 2, Z SMR, O SMR, O WE Z WE WEWindstrom/ Windstrom/ H 2 ; 2020 für Schleswig Holstein [16]: 39 55 /GJ Kosten heute NOW: 8 /kg GermanHy[15] 2020: 4 6 /kg 0 0 20 (2,4 /kg) 40 (4,8 /kg) 60 (7,2 /kg) 80 Wasserstoffkosten an der Tankstelle [ /GJ] THG:Treibhausgase Excess H 2 : Restwasserstoff der Industrie O SMR:Erdgas/Onsite Reformer O WE: Onsite Wasserelektrolyse (ohne Pfadangabe) Z SMR/ LH 2 : Erdgas/ Zentraler Reformer/Verflüssigung/Trailer Z SMR/ CH 2 Pipeline: Erdgas/Zentraler Reformer/Pipeline Z WE: Zentrale Wasserelektrolyse (ohne Pfadangabe) Z WE Windstrom/H 2 : Windstrom/Netz/Z WE/PipelineWE/Pipeline Z BMV/ H 2 : Biomasse/Zentrale Vergasung Institut für Energie und Klimaforschung Brennstoffzellen (IEK-3) Bild 5
Bibliographie [1] A portfolio of power-trains for Europe: A fact-based analysis The Role of Battery Electric Vehicles, Plug-in-Hybrids and Fuel Cell Electric Vehicles. Bearbeitung von McKinsey, Düsseldorf, 2010 (abrufbar unter: www.zeroemissionvehicles.eu). eu) [5] Trudewind, C.; Wagner, H.-J.: Vergleich von H2-Erzeugungsverfahren. In: Nakicenovic, N.; Haas, R.; Brauner, G. (Hg.): Energiesysteme der Zukunft: Technologien und Investitionen zwischen Markt und Regulierung. Tagungsband der 5. Internationalen Energiewirtschaftstagung IEWT an der TU Wien, Wien, 14.-16.2.2007. [7] Sattler, C.: Wasserstoff-Produktionskosten via Solarer Reformierung von Erdgas. Vortrag beim Netzwerk Brennstoffzelle und Wasserstoff, Sitzung des Arbeitskreises H2NRW, Recklinghausen, 28.10.2010. [8] Kwapis, D.; Klug, K. H.: Wasserstoffbasiertes Energiekomplementärsystem für die regenerative Vollversorgung eines H2-Technologiezentrums. Vortrag beim Netzwerk Brennstoffzelle und Wasserstoff, Sitzung des Arbeitskreises H2NRW, Recklinghausen, 28.10.2010. [9] Smolenaars, J.: Wasserstoff-Produktionskosten via Onsite-Steam-Reformer an der Tankstelle. Vortrag beim Netzwerk Brennstoffzelle und Wasserstoff, Sitzung des Arbeitskreises H2NRW, Recklinghausen, 28.10.2010. [10] Tillmetz, W, et al.: Development Status of Hydrogen and Fuel Cells Europe. 18th World Hydrogen Conference 2010 Proceedings, Parallel Sessions Book 5. Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Energy and Environment, Jülich, 2010. [11] Wietschel, M.et al.: Vergleich von Strom und Wasserstoff als CO2-freie Endenergieträger. g Studie im Auftrag der RWE AG, Essen, Mai 2010. [12] Reijerkerk, J.: Hydrogen Infrastructure Roll-Out. Vortrag bei der 18th World Hydrogen Energy Conference 2010, Session HI.2 Hydrogen Deployment, Essen, 16.-21.5.2010. [14] OPTIRESOURCE: Wind, J.; Froeschle, P.; Höhlein, B.; Piffaretti, M.; Gabba, G.: WTW analyses and mobility scenarios with OPTIRESOURCE. Vortrag bei der 18th World Hydrogen Conference 2010, Essen, 18.5.2010 (abrufbar unter: juwel.fz-juelich.de:8080/dspace/bitstream/ j 2128/4263/1/TA4_3_Wind_moreRefs.pdf) [15] GermanHy: Woher kommt der Wasserstoff in Deutschland bis 2050? Studie im Auftrag des BMVBS, Berlin, 2009. [16] Albrecht, U.: Wasserstoff als Speicheroption im Energiesystem der Zukunft. Vortrag bei der Veranstaltung 10 Jahre Netzwerk Brennstoffzelle und Wasserstoff, Düsseldorf, 9.12.2010 (abrufbar unter: www.energieagentur.nrw.de). Institut für Energie und Klimaforschung Brennstoffzellen (IEK-3) Bild 6