Speicherung elektrischer Energie: Chemische Speicherung elektrischer Energie

Ähnliche Dokumente
Panel: Energie. Dezentrale Energiespeicherung und intelligente Energieverteilung als Voraussetzung für den Wandel in der Energieversorgung

Chemische Speicher: ein Technologieangebot für die Speicherung von Elektrizität und Nutzung im Bereich der Mobilität

Energiespeicherung. Karsten Müller. Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 10.

Energiespeicherung in flüssigen Trägermaterialien (LOHC)

Biodiesel? Wasserstoff?? Solarstrom???

Strom, Wärme, Verkehr Das technologische Potential von Wasserstoff

Innovative Wasserstoff- Speichersysteme unter Nutzung der LOHC-Technologie

Erneuerbare Energien 2008 Chancen und Perspektiven Hybrid-Kraftwerk. BUND Brandenburg

Regenerative Energien und deren Speichermöglichkeit

Die Rolle von Gasnetzen in der Energiewende

Energiewende und weiter?

Biodiesel? Wasserstoff?? Solarstrom???

Speichertechniken für die zukünftige Energieversorgung Energiespeicher-Symposium Stuttgart 06./07. März Ulrich Wagner

Die Speicherproblematik der Energiewende: ein kurzer Einblick

Das Hybridkraftwerk Prenzlau. Aktueller Stand

Innovation in der Energiespeicherung -Projekt Falkenhagen-

Raus aus der Nische - CNG Fahrzeuge auf dem Vormarsch

Stefan Wagner, ENERTRAG

CrossPower. Das Intelligente Energiesystem.

Virtuelles. P2G-Institut. Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme. Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI

sunfire GmbH Kraftstoffe der 3. Generation

Regulatorischer Rahmen und Förderung von Speichern

Welche Rolle spielt die Speicherung erneuerbarer Energien im zukünftigen Energiesystem?

Erfahrungsbericht Hybridkraftwerk und Brennstoffzellenfahrzeug. Björn Wierskalla

Energiespeichertechniken und -Systeme

TECHNOLOGY BRIEFING Power-to-Gas in der Mobilität. Dr. Brigitte Buchmann Direktionsmitglied & Leiterin des Departements Mobilität, Energie und Umwelt

6. Ausblick: Mobilität per Elektroauto

Ihr Partner für Blockheizkraftwerke. Erdgas Flüssiggas Pflanzenöl Heizöl

Das Hybrid-Kraftwerk. Energie nach Bedarf

Audi e-gas Projekt: Audis Weg zu CO 2 -neutraler Mobilität FH Flensburg, Ringvorlesung Elias Hammer Nachhaltige Produktentwicklung AUDI AG

Energietransport in Europa

Erneuerbare Energien in Kasachstan Energiestrategie 2050

Strom im Wärmemarkt. Was hat sich durch die erneuerbaren Energien verändert? Serafin von Roon, FfE Hannover Messe, 10. April 2014

Möglichkeiten der Energiespeicherung

Arbeitssicherheit in der Energieversorgung, Rheinsberg, 17. September 2013 Neue Herausforderungen im Zusammenhang mit Wasserstoffanlagen

Energie Fakten, Mythen, Chancen. Lino Guzzella

Wind to Gas Speicherlösung Elektrolyse, Wasserstoff, Methan

CONTRACTING: Wie Sie mit nachhaltigen Energielösungen richtig wachsen können.

BHKW mit regenerativen Kraftstoffen für die Industrie

Virtuelle Stromspeicher Nutzung von Flexibilitäts-Potenzialen dezentraler Energieanlagen

Der Weg zur Marktreife von Power-to-Gas - Herausforderungen und Geschäftsmodelle

Hyundai ix35 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)

Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung. Kiel,

Inhalt. History Prinzip der Brennstoffzelle Wasserstoff-Sauerstoff-BZ. Polymer Elektrolyte Membrane Fuel Cell Direct Methanol Fuel Cell.

Energie Fakten, Mythen, Chancen

Von der KEV zum Eigenverbrauch

Prof. Dr. Birgit Scheppat

Speicherung von erneuerbarem Strom durch Wasserstoffeinspeisung in das Erdgasnetz Erhebung des Potentials in Österreich

Innovation Energiespeicherung

Wasserstoff/Hydrogen-Forum für Einsteiger

Photovoltaik: Stand der Technik (Zukünftige Einsatzmöglichkeiten)

Energiespeicher für die Energiewende Bedarf, Stand der Technik und Alternativen

Wasserstoffspeicherung

Energiewende im Tank: Die Audi e-fuels

Wasserstoffspeicherung im KFZ

Erdgas: brauchen wir es? Jurrien Westerhof, Erneuerbare Energie Österreich

Thema: Alternative Antriebsformen für Kraftfahrzeuge

Power-to-Gas Ein Beitrag zur Energiewende

Innovation Power-to-Gas: Stand, Potenziale und Anforderungen für technologieoffene Rahmenbedingungen

Abb. 1: Exotherme und endotherme Reaktionen Quelle:

Die grüne Brücke 2050 Gemeinsam den Weg in die neue Energiewelt gestalten.

Umsetzung der Energiewende in Bayern

WILLKOMMEN BEI OCHSNER. Wärmepumpe als wichtige Komponente in SmartGrids. Bernd Lieber

Elektromobilität. Effizienz- und Einsparpotentiale. Dr. Martin Kleimaier

Mechatronische Systemtechnik im KFZ Kapitel 6: Alternative Antriebe Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper

Urs Gribi, Geschäftsführer ABB Turbo Systems AG ABB Kurzporträt Futura-Anlass 18. September 2014 Energieeffizienz als Geschäftsmodell

Energiewende in Bayern Status und Ausblick

Pressemitteilung 23. November Die Energie-Zukunft ist bereits ganz nah. Speicher in öffentlichen und industriellen Netzen:

Chemische Verbrennung

Thermische Speicher. mit Strom aus Photovoltaik und lastvariablen Tarifen in Kombination mit Wärmepumpen. 1. Österreichisches Wärmepumpenforum in Linz

Power to Gas. Erdgas aus Wind und Sonne

Energie. Begriffsbildung (+einleitende Gedanken) Regenerative Energiequellen, Technik der Energieumwandlung. Energieträger und Speicherung

2020: Technische Perspektiven für E_Mobility

Chancen und Risiken alternativer Antriebe Antriebskonzepte im Vergleich

Zukünftige Speicher- und Flexibilitätsoptionen durch Power-to-X. Antje Wörner. EnergieSpeicherSymposium Stuttgart 12. März 2014

Zukunft gestalten: Innovation Energiespeicherung

Energiepotentiale. Geschichte und Effekte des Umstiegs auf erneuerbare Energieträger.

Wann kommt die Brennstoffzelle ins Auto?

Vortrag: Technische Konzepte zur Nutzung von Energie aus Biogas. Akademie für erneuerbare Energien Lüchow

Energiewende für Jedermann Teil 1: Stromverbrauch

Energieeffizienz bei Kraftwerken mit fossilen Energieträgern

Elektromobilität / Emobility. 1. Einleitung Weg vom Öl. 2. Ökobilanz. 3. E-Mobile mit einer Batterie Vorteile

Speichertechnologien in der Stromversorgung von heute und morgen. Prof. Dr. Nicola Schulz, FHNW

Vierte Österreichische Wasserstoff-Konferenz

Energiepolitische Ziele und Forschungsaspekte

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

Hybridwerk Aarmatt Solothurn

Power-to-Gas Flexibilisierungsoption im System

TESS Thermischer Stromspeicher für die Energiewende

Gasmotorwärmepumpen: Potenzial zur Energiewende in Deutschland auf Basis der Erfahrungen aus Japan

Das Modell Güssing ein Beispiel für eine nachhaltige regionale Energieversorgung. Franz Jandrisits

100 % erneuerbar wie ist das möglich, was kostet das und was bedeutet das für die Wohnungswirtschaft?

Solarenergie per Flugzeug bezahlbar und wetterunabhängig

Klimaschutz als Chance für einen notwendigen Strukturwandel

Sichere und effiziente Wasserstoffspeicherung mit LOHC

Elektromobilität. Möglichkeiten Nutzen Kontakte. Hilfreiche Kontakte in Hamburg. Wir beraten Sie vor-ort in Ihrem Betrieb!

vbiw vbiw Speicherung Erneuerbarer Energien - Versuch eines Überblicks Norbert Mertzsch

Speicher- und Pumpspeicher-

Technologieplattform Bioenergie und Methan. Erfahrungsbericht

Beiträge des DLR zur Energiewende

Transkript:

Speicherung elektrischer Energie: Chemische Speicherung elektrischer Energie Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Arlt Universität Erlangen-Nürnberg Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik Wiss. Sprecher des Energie Campus Nürnberg EnCN Mitglied des bayerischen Energierates Wolfgang.Arlt@fau.de 1

ENERGIE CAMPUS NÜRNBERG Spitzenforschung entlang der Energiekette! Erzeugung Transport & Speicherung Nutzung Materialforschung für Energiegewinnung und Energietransport Leistungselektronik, Informationstechnik und Energieflusssteuerung für elektrische Netze, chemischer Transport & Speicherung Energieeffizienz durch neue Materialien, Prozesse, Elektronik und intelligente Steuerungen Simulation und Optimierung von Energienetzen Sozioökonomische Begleitforschung Design für Energieeffizienz Forschungsprogramm des Energie Campus Nürnberg 2

BHC Vertec Material SolTech Intelligente Nutzung E Drive E Home Helmholtz Green Factory SEEDs Nuremberg Campus of Technology Gesamtinvestitionen von ca. 160 Mio. durch den Freistaat in den letzten Jahren Energieforschung in Nordbayern 3

Elektrolyse Hydrierung Speicher Regenerative Quelle Dehydrierung Beispiel: Speicherung von Strom bzw. Biomasse zu Strom Wärmekraft maschine Brennstoff zelle Ziel: Wasserstoff-Wirtschaft sicher ohne niedrige Temp./hohen Druck ohne neue Infrastruktur Energiewende, die Antwort Bayerns: Gründung des BHC im Mai 2012 4

Der finanzielle Preis 1. Menschengemachte Speicher kosten Geld 2. Im Moment sind die Betriebskosten der regenerativen Energien noch höher als die der fossilen -> Preissteigerung für den Verbraucher 3. Im Moment werden 2 Systeme nebeneinander gefahren -> Preissteigerung 4. Hergebrachte Unternehmen werden untergehen -> neue Arbeitsplätze nötig Der ethische Preis Das private und industrielle Leben muss sich stärker am nachhaltigen Energieangebot ausrichten 1. Arbeitszeiten nach dem Energieangebot ausrichten (8h Tag, 5 Tage Woche nicht mehr haltbar) 2. Diejenigen, die heute privat in regenerative Energien investieren können, koppeln sich teilweise vom Marktpreis ab; andere werden von Preissteigerungen voll getroffen 3. Die Durchdringung eines Haushalts mit Rechentechnik muss für alle Bevölkerungsschichten bedienbar sein 4. Variabler Preis führt zu sozialen Ungleichgewichten Der Preis der Energiewende 5

Flüssige organische Wasserstoffträger (engl. Liquid Organic Hydrogen Carriers, LOHCs) als mögliches Speichermedium für Wasserstoff Anforderungen: flüssig bei Umgebungsbedingungen (25 C, 1 bar) niedriger Dampfdruck hohe thermische Stabilität ungiftig für den menschlichen Organismus nicht umweltgefährdend hohe massenbezogene H 2 -Speicherkapazität Thermodynamik Dr. Mokrushina 6 Doktoranden LOHCs als Speichermedium für H 2 6

Transport der Energie-reichen Form Ort mit reichhaltigem Energieangebot Aufladung Entladung Ort mit Energiebedarf Transport der Energie-armen Form Das Prinzip Energie Tragender Stoff 7

Kompression physikalisch cryogen Adsorption H 2 chemisch LOHC Chemische Wandlung Methane Methanol Ammoniak Optionen für die Wasserstoffspeicherung 8

LOHC System NEC/H12-NEC MSH/H18-MSH MLH/H12-MLH H 2 -arme Form H 2 -reiche Form Festpunkt (H 2 -arme Form) 68 C -34 C -30 C Siedepunkt (H 2 -arme Form) 270 C 390 C (Diesel: 170 390 C) 280 C H 2 -Beladung / m% 5.8 6.2 6.2 Energygehalt / kwh kg -1 1.91 2.05 (komm. Li-Ion-Batterie= 0.15) 2.05 Hydrierwärme / kj mol -1 H 2 Kosten / kg (1 ton scale) 55 71 71 ca. 40 ca. 4 ca. 4 Gefahrensymbol H 2 -arme Form Xn - (Diesel: Xn, Otto-K.: giftig) Xn LOHC 1 und 2a/2b 9

CO 2 + 4 H 2 CH 4 + 2 H 2 O R H + = -165 kj/mol Ein Teil des eingesetzten Wasserstoffs wird bereits bei der Sabatierreaktion verbrannt. Die Reaktion ist stark exotherm. Diese Exothermie kann aber kaum genutzt werden. Der erhaltene Brennwert ist geringer als der eingesetzte Brennwert. Bei LOHC wird soviel Brennwert erhalten, wie eingesetzt wird. Bewertung - Bisher nur Großtechnik - Problem der kostengünstigen CO2-Quelle in Menge und Qualität - Gute Lagermöglichkeit - Ist auf fossile Kraftwerke angewiesen Methanisierung 10

Gesamtwirkungsgrad bei Verbrennung im Gasmotor Methanisierung LOHC Elektrolyse 70 % 70 % Speicherung 90 % 98,6 % Stromerzeugung 42 % 42 % Gesamt 26,5 % 29 % Bei der Methanisierung gehen etwa 9 % der Energie verloren, die beim LOHC-Konzept zurückgewonnen wird. Alle chemischen Speicher bleiben bei 20-40% Wirkungsgrad Strom zu Strom hängen -> Speicher-Wärme-Kopplung Vergleich: Methanisierung - LOHC 11

Nutzbare Tragfähigkeit von N-Ethylcarbazol: Verbrauch eines Mercedes F-125 (FAZ 27.9.2011, S-Klasse, 136 PS, 220 km/h) Für 600 km Reichweite, Bedarf an H2 Benötigte Carbazol-Menge 5,2 Ma% (Vol%) 0,75 kg H 2 /100 km 4,5 kg 87 Liter Carbazol der Zukunft, angestrebte Tragfähigkeit 7% Benötigte Menge an Carbazol II 64 Liter Fazit: LOHC könnten sowohl in der Menge als auch in der Form vorhandene Tanks nutzen Bilanz Mobilität Carbazol I 12

http://commons.wikimedia.org/wiki/file:hgü_italien- Korsika-Sardinien.jpg http://www.panoramio.com/photo/15567255 Leistung 2000 MW elektr. 2000 MW elektr., 1 Schiff 2100 to/h Kosten Sofort voller Betrag Skaliert mit der elektr. Leistung Akzeptanz Niedrig hoch Infrastruktur Muss errichtet werden z.t. vorhanden (RMD-Kanal) Reifegrad Ausgereift Wird 2014 im kleinen Maßstab erprobt Flexibilität Niedrig Hoch Speicherung Nein Ja Einmal gebaute Leitung verhindert jede Innovation! Elektrischer oder chemischer Energietransport? 13

Vergleich 14

Batteriespeicher skalieren proportional mit der gespeicherten Energiemenge Chemische Speicher skalieren mit der Leistung und sehr unterproportional mit der Menge Batteriespeicher können hohe Leistungen flexibel abgeben Chemische Speicher sind nicht so flexibel, eher Grundlast Fazit Batteriespeicher für kleine gespeicherte Mengen Chemische Speicher für große Mengen und langen Zeitraum Vergleich Batteriespeicher chemische Speicher 15

Zusammenfassung 16

1. LOHC haben das Potential, die Pufferung der regenerativen Elektrizitätsversorgung, die Hausheizung und die Mobilität mit einem System zu lösen. 2. LOHC passen in die heutige Infrastruktur von Diesel und Benzin. 3. LOHC bieten intrinsisch eine Lösung des Klimaproblems. 4. Die Technik vieler LOHC-Einzelschritte ist in der chemischen Industrie bekannt. 5. LOHC bringt 4 leistungsfähige deutsche Industriezweige zusammen: Chemie Elektrotechnik Fahrzeugbau - Umwelttechnik Wir machen ein Technologie-Angebot. Nicht ein Professor sondern der Markt wird entscheiden! Zusammenfassung 17

acknowledgment 18