groene waterstof uit de woestijn en de oceaan · 9-6-2018 challenge the future delft university of...

43
Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan , 28-5-2018 Prof. Dr. Ad van Wijk

Upload: others

Post on 30-Sep-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

9-6-2018

Challenge the future

DelftUniversity ofTechnology

Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan

, 28-5-2018Prof. Dr. Ad van Wijk

Page 2: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

2Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Solar and Wind 2016

Location Price Location Price

Morocco 3,0 $ct/kWh Dubai 2,99 $ct/kWh

Page 3: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

3Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Bids for Saudi Arabia’s

300 MW Solar Plant

$ct/kWh

October 2017

Page 4: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

4Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Levelized Cost of Electricity

IRENA, January 2018, Renewable Power Generation Costs 2017

Page 5: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

5Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Page 6: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

6Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

European Solar Energy Atlas

Page 7: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

7Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Wind Energy

Page 8: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

8Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

European Wind Speed Atlas (80 m)

Page 9: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

9Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Surface needed to produce all the

world’s energy 556 EJ = 155.000 TWh

10% SOLAR AUSTRALIA 1.5% WIND PACIFIC OCEAN

OR

Page 10: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

10Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Tokyo Olympic Games 2020

H

H

H

H

H

Hydrogen

Pipelines

(~2035)

Hydrogen

Shipping

(~2025)

Page 11: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

11Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Hydrogen to Ammonia for transport

Page 12: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

12Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Offshore Wind Development Germany

Page 13: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

13Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

• Chinook, daughter Vattenfall

• 700 MW wind farm

• Operational 2022

• Location Hollandse Kust (Zuid)

• 22 km from the coast

VATTENFALL BOUWT WINDPARK

ZONDER SUBSIDIE19 MAART 2018

Page 14: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

14Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Eemshaven; The Energy Harbor

Norned Cable 700 MW

Cobra Cable 700 MW (2019)

Gemini Offshore Wind Farm 600 MW

Onshore Wind Farms > 275 MW

Nuon Magnum power plant 1,320 MW

RWE Coal fired power plant 1,560 MW

Engie Gas fired power plant 2,450 MW

Cable Inland 4,000 MW

Expansion to 5,610 MW

Page 16: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

16Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

European Gas Infrastructure

Page 17: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

17Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Gas Pipelines at the North Sea

Page 18: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

18Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Doggersbank Energy Island

Hydrogen &

Power Links

Page 19: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

19Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

5 GW Mohammed Bin Rashid Al

Maktoum Solar Park in Dubai

Largest CSP project in the world

• 700MW CSP, 15 hours storage

• $3.9 billion investment

• Central Tower 100 MW

• Parabolic Troughs 3x200 MW

• Auxiliary solar PV 4x33 MW

• Tariff 7.3 ct/kWh

• PPA 35 years

• Dispatch: between 4pm and 10am

Page 20: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

20Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Solar Electricity-Hydrogen

production in Morocco, Algeria,

Spain and Italy can be

transported throughout Europe

via existing gas pipelines

converted to hydrogen

Gas PipelinesNorth Africa – South Europe

Page 21: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

21Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Cable versus pipeline costCable

(BritNed)

Pipeline (BBL)

Capacity 1 GW 15 GW

Construction

Cost

€ 500 mln € 500 mln

Volume (year) 8 TWh 120 TWh

Page 22: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

22Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Source Process Efficiency

Today

Natural gas

Bio Gas

Steam reforming

Solid Oxide Fuel Cell

72%

80% (40-40)

Coal/Oil Gasification 56%+ (=syngas)

Biomass Gasification 44%+ (=syngas)

Electricity +

Water

Electrolysis

Alkaline and PEM

75-80% (90% exp.)

Sunlight +

Water

Photoelectrochemical 14% (lab)

Hydrogen production

Page 23: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

23Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Gas-Hydrogen production with CO2

storage in Smeaheia field

Magnum power plant on hydrogen

Nuon-Vattenfall, Statoil, Gasunie

July 2017

Page 24: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

24Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

NEL 400 MW Alkaline Electrolyzer

July 2017

Page 25: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

25Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Page 26: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

26Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Green Hydrogen Cost development

Investment

cost

Efficiency Electricity Price

Offshore Wind

Hydrogen Price

Till 2020 600-900

Euro/kW

72-75% 40-50 Euro/MWh 3-4 Euro/kg

2020-2025 300-600

Euro/kW

75-78% 30-40 Euro/MWh 2-3 Euro/kg

2025-2030 250-400

Euro/kW

78-80% 25-35 Euro/MWh 1.5-2.5 Euro/kg

After 2030 <250

Euro/kW

>80% 20-30 Euro/MWh 1-1.5 Euro/kg

Page 27: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

27Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Hydrogen storage in Salt Caverns

1 salt cavern can contain 6,000 ton hydrogen

Equivalent of 17 million Tesla Power walls

Page 28: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

28Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Salt formations and caverns in Europa

Page 29: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

29Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Roof versus Desert Solar

Page 30: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

30Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Green Hydrogen Markets

Transport

Leeds

city gate

H21

Electricity BalancingChemical Feedstock

Heating

NUON Magnum power plant

Ameland

duurzaam

Page 31: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

31Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

The Future is Electric!

Tesla Model S Toyota Mirai

Page 32: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

32Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Toyota Mirai; Fuel cell car

Page 33: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

33Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Fuel cell car characteristics

Fuel cell type Proton Exchange Membrane

Capacity 80-120 kW

Electrical efficiency 60% at full load

Hydrogen tank capacity 4-6 kg

Hydrogen energy content (HHV) 39 kWh per kg

Water production 9 Liter per kg Hydrogen

Driving distance 100 km per kg Hydrogen

Page 34: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

34Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

0 seconds 3 seconds (ignition)

60 seconds 90 seconds

Hydrogen Petrol Hydrogen Petrol

Hydrogen Petrol

Hydrogen versus petrol safety

Page 35: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

35Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Fuel Cell Hydrogen

Train, Ferry, Drone

Page 36: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

36Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Holthausen converted Tesla in Hesla

Nov 2017

Page 37: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

37Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Duitsland 400 waterstoftankstations

in 2023

400 waterstoftankstations in 2023, bij

bestaande tankstations.

Investeringen: 350 miljoen Euro, half

overheid, half bedrijven.

Consortium: Shell, Total, Linde, Air Liquide,

OMV, Daimler, BMW, Volkswagen, Toyota,

Honda, Hyundai, NOW (Duitse Overheid)

Page 38: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

38Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Gas and Electricity consumption

the Netherlands

Large seasonal

difference in gas

consumption due to

heating demand.

Therefore a huge need

for seasonal storage.

Page 39: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

39Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Solar power production in Germany

10 November 201739

Page 40: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

40Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Town Gas production Utrecht 1862-1959> 50% hydrogen in town gas

Page 41: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

41Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Leeds City Gate

Project

Page 42: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

42Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

The Hydrogen Cycle

Page 43: Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan · 9-6-2018 Challenge the future Delft University of Technology Groene Waterstof uit de Woestijn en de Oceaan Prof. Dr. Ad van Wijk,

43Groene WaterstofDelftUniversity ofTechnology

Defying Death Valley