20131009 presentatie h2nl symposium nwba 1

Elektriciteitsopslag en de rol van waterstof in het energiesysteem van de toekomst H2NL symposium NWBA, 9 oktober 2013

Dr. Remco Groenenberg

Business Development Manager - Energy Storage

2

Feiten en Cijfers

2012

• Grootste verf en coating bedrijf ter wereld

• Leidende positie als chemisch producent

• Hoofdkantoor Amsterdam

• Omzet €15.4 miljard

• 50.600 medewerkers

• 80 landen

• Leidende positie in Dow Jones Sustainability Index

(industriegroep “Materials”)

Performance Coatings

Decorative Paints

Specialty Chemicals

37%

27%

36%

Omzet per Business Area

H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg

http://www.sustainability-indices.com/important-legal-information.jsp

AkzoNobel en Waterstof?

3 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg

Chloor

Natronloog

Zout • MCA

• Chloromethanes

• Ethylene Amines

AkzoNobel wint zout d.m.v.

oplosmijnbouw. In dit proces

ontstaan ondergrondse

zoutholtes die uitermate

geschikt zijn voor opslag van

gassen en vloeistoffen van-

wege de unieke eigenschap

van zout: het is volkomen dicht.

Een zoutholte is dus een

gasdichte container, en

AkzoNobel verkoopt of verhuurt

Deze ondergrondse ruimten.

Waterstof is een bijproduct

van chloor. Chloor wordt

geproduceerd uit pekel

(water verzadigd met zout)

d.m.v. elektrolyse, en proces

waarbij natriumzout (NaCl)

wordt gesplitst in Na en Cl.

http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=2kap9GjAAE0aPM&tbnid=KXDjlu8HGOw8DM:&ved=0CAUQjRw&url=http://techportal.eere.energy.gov/category/hydrogen_and_fuel_cell/browse&ei=sOdDUqX6CoHLtQbYrIDoDQ&psig=AFQjCNG02IBt2dlCIbNs20AiTIgH94jPXA&ust=1380268319092783

Een paar feiten over Waterstof


• Ontdekt in 1671 (Boyle)

• Latijnse naam “hydrogenium” pas 100 jaar later

• Aanduiding: H

• “1e” element van het periodieke systeem

• = meest eenvoudige: 1 proton en 1 elektron

• In vrije vorm niet voorkomend, vormt verbindingen

• H2O, C2H5OH (ethanol), etc.

• Waterstofgas: H2

• Kleurloos, reukloos, en 14 keer zo licht als lucht

• Dichtheid: 0,08988 kg/Nm3 (1 kg H2=11,1Nm3)

• Kookpunt -253 °C (bij °C en atmosferische druk)

• Hogere energie inhoud per kg dan methaan en benzine

• 1kg H2 = 2,4kg methaan = 2,6kg benzine = 2,8kg diesel

• 1l H2 (vloeibaar) = 0,26l benzine = 0,24l diesel

Hoe wordt het geproduceerd?


Alles is met elkaar verbonden Uitdaging: balanceren vraag en aanbod


http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=FXmR_rNvmhes_M&tbnid=BIVVrhUoXGgZaM:&ved=0CAUQjRw&url=http://perssupport.nl/apssite/persberichten/full/2013/01/15/Overname+Duitse+Transpower+door+TenneT&ei=uuFCUt3rDamQ0AXHxYDwBw&bvm=bv.53077864,d.d2k&psig=AFQjCNEqG1-PDbHjSrB7SkBsDbggpbTliw&ust=1380201239033669

Energiemix landen NW-Europa: Aandeel van onvoorspelbare duurzame bronnen stijgt


Die “Energiewende” Duitsland ligt op schema


Voorziene groei in capaciteit uit duurzame bronnen in de energiemix in Duitsland tot 2050

Geïnstalleerde capaciteit (GW)

gemiddelde last netwerk

2012: 25 GW zon

32GW wind

57GW totaal

50GW

70 GW

15% 31%

% van totale E-opwekking

105 GW

50%

135 GW


In systemen met ≈100% aandeel duurzame bronnen in de elektriciteitsmix is het van essentieel belang om

de stroom die overtollig is te kunnen opslaan en heropwekken op momenten dat er een tekort is

overschot

tekort

De Keerzijde van onvoorspelbare bronnen

Onbalans en afschakelen windparken: het gebeurt al, de vraag is hoe snel ontwikkelt het zich?


Hoe balanceren we nu vraag en aanbod? Flexibele backup vs. opslag in stuwmeren



Voorbeeld Vattenfall grid (DTL) Invloed groeiend aandeel duurzame bronnen op balans vraag/aanbod

Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Opslagpotentieel in Duitsland (2030)


±1000 GWh ±700 GWh

± 500 GWh 1000 GWh is equivalent aan het jaarverbruik van

500.000 huishoudens (2500kWh/jaar)

Gebruikte opslagtechnologieën en hun bijdrage


Benefits Opslag van Elektriciteit:

• efficiëntie verhoging duurzame

bronnen door omzetting

• opslag (kortdurend en seizoen)

• vraag/aanbod mngt.

• goedkoper/beter alternatief

voor uitbreiding netwerk

Optie 1: Stuwmeren (“pumped hydro”)


• Goldisthal

• opp.: 55 hectare

• watervol.: 12M m3

• cap.: 1068 MW

• inhoud: 8,48 GWh

• efficiëntie: 80%

Optie 2: “Compressed Air Energy Storage” (CAES)


• luchtvolume: 15-60 M m3

• capaciteit: 150-300 MW

• inhoud: 500-2000MWh

• efficiëntie: 60%

Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van PH, CAES aan opslagpotentieel marginaal


Optie 3: Opslag in de vorm van waterstof (H2)


elektrolyse brandstofcel

ondergrondse opslag

+H2O

H2 H2

+H2O

http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=oZx9zr5J2oa5nM&tbnid=YV_Q7bC6OxA7GM:&ved=0CAUQjRw&url=http://addis.caltech.edu/research/FCs for sustain energy.html&ei=X-JDUtGdBYKQtQa_wYHQAg&bvm=bv.53217764,d.Yms&psig=AFQjCNFYiB0arlLRV8iRSMjvsi-JLmz-Tg&ust=1380266932071391

http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=J6BY5lzieYRbIM&tbnid=ttJ8mBF7k8pJ-M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.duurzameenergiethuis.nl/&ei=O-ZDUrbyGIHVtQbtzoCACA&psig=AFQjCNGhfGkbCkS9FOjr4DNyWv0sM7qvWQ&ust=1380267809944869


http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Ia1I7WRicMR85M&tbnid=jZ0EEtHgr_L2nM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.crunchbase.com/company/oxygen-accelerator&ei=PfRDUtepDsjPtAaXloD4Cg&psig=AFQjCNHqRK_njbGsrKk-9ptnaIffGiu9LA&ust=1380271401464316

Opslag van waterstof is de enige optie voor grootschalige gecentraliseerde opslag


* Huidig geïnstalleerd windvermogen in Duitsland: 31 GW

uitgaande van 30% utilisatiegraad: 80TWh/jaar

20 windmolens

20 * 5MW = 100MW

280 GWh/jaar* bij 30% utilisatiegraad

vullingsgraad

na 1 jaar

2 cavernes à 500k m3

tot. vol: 1M m3

120M Nm3 H2

280 GWh* bij 70% efficiency omzetting


Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van waterstofopslag aan opslagpotentieel substantieel


280GWh


Sleutelrol waterstof in energietransitie: Verbindende schakel tussen infrastructuren voor gas en elektriciteit


70%* 50-60% Brandstofcellen:

20-40%*

* Exclusief benutting van vrijkomende

warmte (e.g. hoge T. elektrolyse)

“Groene chemie”

Demonstratie projecten in Duitsland: Elektriciteitsopslag met waterstof


WIND-project: P2G2P

1MW elektrolyse

200Nm3 H2 per uur

10.000 Nm3 opslag

250kWh gasmotor

Belang van de Mobiliteitsmarkt


• Er zijn verscheidene markten voor waterstof

• Industrieel gebruik

– Groene chemie

• E-opwekking (WKK’s, brandstofcellen)

• P2NG (omzetting in synthetisch methaan)

• Mobiliteit

• Concurrentie komt van “grijze” waterstof

• Welke markt wil betalen voor groene waterstof?

• Premium market: mobiliteitsmarkt

• Prijs die voor waterstof gevraagd kan worden naar verwachting het hoogst

• Intrinsieke waarde aan groene karakter waterstof uit duurzame bronnen

• CO2 neutraal rijden

H2Mobility initiatieven: Slagen is van essentieel belang


Tier-1 regions

Tier-2 regions

Tier-3 regions

High-

way

Metro-

politan

Sub-

urban

No. of FCEVs

Thousands ~ 5 ~ 150 ~ 1.800

No. of HRS ~ 100 ~ 400 ~ 1.000

~ 20 ~ 60 ~ 100

Total population

covered by HRS

Percent

Hartelijk dank voor Uw aandacht

Dr. Remco Groenenberg

Business Development Manager – Energy Storage

[email protected]

20131009 presentatie h2nl symposium nwba 1

Documents