Regenerativer Wasserstoff aus Elektrolyse Überblick Einblick - Ausblick ENERGIEGESPRÄCHE 30.Sept.2003, Technisches Museum, Wien Hr. Dipl.-Ing. (FH) Christian Machens (European Program Manager)
Stuart Energy Systems Inc. (CAN) & Vandenborre Technologies N.V. (B) Business news: Stuart Electrolysers Inc. (CAN) und Vandenborre Technologies NV (B) haben ihre Kräfte vereinigt und gelten nun als größter Hersteller von Elektrolyseuren weltweit Unsere Kernaktivitäten: Bau, Vetrieb und Service von Wasserstoff Energiesystemen, die Wasser und elektrischen Strom (Regenerativ oder off-peak) verwenden, um Wasserstoff emissionsfrei und mit hoher Effizienz zu produzieren und zu speichern.
Strategische Partner:
Back-Up Power System Industrial Applications Fleet Fueling Community Fueling Home Fueling Unsere Vision ist die Etablierung des weltweit größten Netzwerkes von integrierten Systemen zur Erzeugung, Speicherung und Anwendung von Wasserstoff.
Wasserstoff - Herstellungsverfahren Reformierung Elektrolyse (mgl. regenerativ) Kvaerner Verfahren Vergasung und Pyrolyse von Biomasse Photobiologische Verfahren (Bakterien / Algen) Katalyseverfahren
Vergleich der Investkosten Kapazität 250 Nm 3 /h 1.000 Nm 3 /h Steam Reformer Low Temp. Steam Reformer Methanol cracking Elektrolyse 100 % 71 % 79 % 65 % 100 % 70 % 74 % 154 % Quelle: Caloric
Vergleich Elektrolyse / Reformer (240 Nm 3 /h) Betriebsstoffe Stellfläche Wasserstoffqualität (Verunreinigungen) ELEKTROLYSE El. Strom, Wasser Ca. 60 m 2 Sehr rein bis höchst rein (3.0 6.0) (O 2 ) REFORMER Erdgas (20 bar), Kesselspeisewasser, Kühlwasser, el. Strom, Instrumentenluft, Stickstoff Ca. 120 m 2 Rein bis sehr rein (CO 2 / CO & NO x ) Versorgungssicherheit Wartungskosten Druck (bar) Wasserbedarf (l/nm 3 ) Startzeit bis 100% (kalt) > 99 % (lt. Air Products) <0,7 % d. Investkosten 25 (o. Kompressor) 1 (kalt) Ca. 15 Minuten ~ 99 % (lt Hersteller) ~ 3% d. Investkosten 15 bar (o. Komp.) 1,6 (105 C) Mehrere Stunden Prozesstemperatur Flexibilität Lieferzeit Preis 65 C Sehr hoch (sec.) 6 Monate Ca. 1,5 M 800 C Ungeeingnet 12 Monate Ca. 1,8 M
Übersicht CO 2 und Kosten 400 CGH 2 (NG) 300 Benzin/Diesel Ohne Steuern Mit Steuern EtOH (Zuckerrüben) CO 2 -Äquivalent [g/kwh] 200 100 0 Diesel (Kurzumtrieb) EtOH (Restholz) MeOH (Restholz) Diesel (Restholz) CMG (Biogas) Rapsöl RME 0 0,5 1 1,5 2 2,5 CGH 2 (Restholz) Kraftstoffkosten [EUR/l BE ] CGH 2 (Wind) LH 2 (Wind) LH 2 (Restholz) LH 2 (SOT) Quelle: LBST
Übersicht CO 2 und Kosten CO 2 -emissions (g/kwh) LH 2 from natural gas 400 CGH 2 from nat. gas 50% 300 gasoline excl. tax 50% gas oline incl. tax 200 CGH 2 -Mix: 50% natural g as & 50%renewables LH 2 -Mix: 50% natural g as & 50%renewables 100 0 LH 2 from hydropower LH 2 aus biomass LH 2 from wind LH 2 from s olar Thermal power CGH 2 from hydropower CGH 2 aus biomass CGH 2 from wind CGH 2 from s olar thermal 0 5 10 15 20 25 Cost ( Cent/kWh) LH 2 : Liquefied Hydrogen CGH 2 : Compressed Hydrogen (350 bar) Source: Transport Energy Strategy (TES)
Die Elektrolyse Technische Parameter Lieferleistung: 1 120 Nm 3 /h Druck: 0 25 bar Reinheit: 5.0 Verbrauch: ~ 4,8 kwh/nm 3 Anschlussleistung: 3 800 kw Regelbarkeit: 25 100% Taupunkt H 2 : bis 90 C Sauerstoffnutzung: möglich Besonderheit: direkt an PV oder WEA koppelbar Wartung & Rep.: < 1% der Inv. Kosten
Technologien Alkalisches Elektrolysemodul atmosphärisch Alkalisches Elektrolysemodul 25 bar Drucktechnologie
Stromspeicherung in Wasserstoff Wind, Photovoltaik Anwendung Elektrolyse Kompressor Speicher Wasserkraft Anwendung
Die Elektrolyse für Windenergieanlagen (WEA) Problem: Extreme Schwankungen in der Stromerzeugung durch WEA bedingt durch Böen und tageszeitliche Unterschiede. Zuverlässigkeit der Versorgung (Vorhaltung) Qualität (Frequenzhaltung) Lösung: Dezentrale Elektrolyse H 2 Speichersysteme Vorteile: Hohe Zuverlässigkeit, kurze Reaktionszeit Volle Ausnutzung der Installierten Kapazität Keine Speicherverluste (Zeitunabhängig) Produktion von CO 2 freiem Wasserstoff
Die Elektrolyse für Windenergieanlagen (WEA) Technische Veränderungen: Wegfall des Netzteils der Elektrolyse Wegfall von Hochspannungsteil und Netzsynchronisierung der WEA Gemeinsame Anlagensteuerung für WEA und Elektrolyse Vorteile: Höherer Gesamtwirkungsgrad durch niedrigere Verluste in den elektrischen Systemen Geringere Kosten durch Materialeinsparung Geringerer Wartungsaufwand Eigenstromversorgung der WEA durch H 2 Bessere Generatorkonzepte möglich
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