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LBST.de 1 Okt-13 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH ludwig bölkow systemtechnik Zukunftsoption Wasserstoffsystem? Niedersächsischen Energietage Fachforum 2: Gasnetz und Integration erneuerbarer Energien Goslar 17. Oktober 2013 Dr. Uwe Albrecht Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH (LBST) Expertenworkshop “FUEL-LCA” ∙ BMW ∙ München ∙ 7. März 2012

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systemtechnik

Zukunftsoption Wasserstoffsystem? Niedersächsischen Energietage Fachforum 2: Gasnetz und Integration erneuerbarer Energien Goslar 17. Oktober 2013 Dr. Uwe Albrecht Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH (LBST)

Expertenworkshop “FUEL-LCA” ∙ BMW ∙ München ∙ 7. März 2012

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Themen

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

Veränderungen des Energiesystems

Rolle von Wasserstoff

Märkte

Zusammenfassung und Ausblick

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Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

Unabhängige Experten für nachhaltige Energieversorgung und Mobilität seit 30 Jahren

Brücke zwischen Technologie, Wirtschaft und Politik

Erneuerbare Energien, Kraftstoffe, Infrastruktur

Machbarkeitsstudien, Nachhaltigkeitsanalysen, Strategieberatung, Energiekonzepte

Globale und langfristige Perspektive

Konsequenter Systemansatz – Denken über Bereichsgrenzen hinweg

Internationale Kunden in Industrie, Finanzwirtschaft, Politik, und Verbänden

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Rolle von Wasserstoff

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Das Energiesystem ändert sich

Klimaschutz

Versorgungs-sicherheit Ressourcen

Verkehr

Wärme

Stromerzeugung

Energiesystem

Umweltschutz

Wirtschaftlichkeit

Öffentliche Akzeptanz

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Blick nach vorn: brennstoffbasiert strombasiert

„Brennstoffe zu Strom“

„Strom zu Brennstoffen “

Fossile Kraftstoffe

Erneuerbare Energie

strombasiertes Energiesystem

brennstoffbasiertes Energiesystem

Zeit

Ener

gie

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Schlüssel Elektrolyse: Strom zu Brennstoff

Grafik: LBST

Mobilität

Energie Industrie

Elektrolyse

Speicher / Salzkaverne

Stromangebot

Stromnetz

G G

Strom

Brennstoffzelle

Fuel Cell Fuel Cell

Windstrom /

G G

Gasturbine / GuD

G G

Strom

Gas

Fuel Cell Fuel Cell Fuel Cell Fuel Cell

Verbraucher

H 2

Tankstelle

Industrie

Gasnetz

Methanisierung

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Power-to-Gas (H2, CH4)

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Wasserstoff – flexibler Energieträger

Etablierte Technologien: Elektrolyse, Speicherung

Einzige Option zur langfristigen und großtechnischen Stromspeicherung

Vielfältige Synergien und Vermarktungsmöglichkeiten:

– Kraftstoff im Verkehr

– Rohstoff

– Einspeisung ins Erdgasnetz

– Rückverstromung

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Es geht um signifikante Mengen

Möglicher Speicherbedarf aus 2-3 Tagen regionalem Windstromüberschuss im Jahr 2030: 1 TWhel

Entspricht ~½ Tag Stromverbrauch in D

Kann elektrolytisch in ~20.000 tH2 gewandelt werden

Speicherbar in kleinerem Kavernenfeld (4 x 600.000 m3)

Ausreichend für 200.000 BZ-Fahrzeuge bei 10.000 km/Jahr Fahrleistung

Typischer Jahresbedarf einer großen Raffinerie

Bild: KBB

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Wirtschaftlichkeit abhängig von Details der Anwendung

Erlöse

– H2-Verkauf als Kraftstoff – H2 für die Industrie – Rückverstromung – Einspeisung ins Erdgasnetz

Bestimmende Kostenfaktoren:

– Anlagenkosten Elektrolyseur – Auslastung Elektrolyseur

(Jahresvolllaststunden) – Stromkosten

Relevantes Marktumfeld

– Strompreis und Schwankungen – Erdgaspreis – CO2 Zertifikate – Regulatorischer Rahmen

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Veränderungen des Energiesystems

Rolle von Wasserstoff

Märkte

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Wasserstoff ist ein wichtiger Industrierohstoff

44,5 Mio. t Weltjahresproduktion 2008

Größtenteils vor Ort (Raffinerien, Chemieindustrie) aus Erdgas oder flüssigen Kohlenwasserstoffen

Nur ca. 5% (2,2 Mio. t) allen hergestellten Wasserstoffs wird transportiert (4,6% Pipelines, 0,4 % Lkw und Druckbehälter)

Preis: – lokale Herstellung:

Produktionskosten – Anlieferung:

Kosten Transport und Logistik

Petrochemie: Hydrocracking, Hydrotreating; Produktion von Ethylen, Styren

Chemikalien: Ammoniak, Methanol, Anilin (NH2), diverse Vorläuferprodukte für die Kunststoffproduktion

Metallverarbeitung (z.B. Legierung, Direktreduktion zur Metallerzeugung)

Fett und Ölhydrierung (Nahrungsmittel, Seifen, Industrieöle etc.)

Schutzgas (z.B. in der Flachglas-herstellung, Elektronikindustrie)

Generator/Rotorkühlung und Korrosionsschutz in Kraftwerken

„Apothekengeschäft“: Schweißgas, Laborbedarf etc.

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Interesse der Automobilindustrie an H2 als Kraftstoff

Biomassenutzung begrenzt

Einhaltung der Klimaziele auch im Verkehr

Einführung BEV-Mobilität langsamer als erwartet

H2 ermöglicht emissionsfreie Mobilität ohne Änderungen des Nutzerverhaltens (Reichweite, Betankungszeit)

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Klares Bekenntnis zu Brennstoffzellenfahrzeugen

Fahrzeug-Serienproduktion angekündigt

– 2015: Hyundai/Kia, Toyota [X.000-X0.000/Jahr]

– 2017: Daimler, Nissan, Ford [je 25 - 30.000/Jahr]

– 2020: GM, Honda

– danach: BMW, VW

Kostenreduktion durch Lernkurve in der Serienproduktion

H2Mobility Industrieinitiative für Flächendeckende betankungsinfrastruktur

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Beispiel: Potenzial Unterelbe (Analyse für ChemCoast)

Systemischer Speicherbedarf durch Überschussstrom nimmt in der kommenden Dekade im Raum Unterelbe stark zu

Steigende Nachfrage nach grünem Wasserstoff in Industrie und Verkehr absehbar

Quelle: Fahrplan zur Realisierung einer Windwasserstoff-Wirtschaft in der Region Unterelbe, www.chemcoast.de

2015 2020 2025

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Gute Voraussetzungen für H2-Infrastruktur Unterelbe

Rohrleitungsinfrastruktur und Kavernen-speicher schaffen H2-Marktplatz in der Region; Ausbau des heutigen H2-Geschäfts und Grundlage für zukünftiges Wachstum

Wasserstoff-Rohrleitung als erster Teil einer Basisinfrastruktur für Norddeutschland

Integration von Nebenprodukt-Wasserstoff

Industrie und Verkehr können langfristig wirtschaftlich attraktiv mit erneuerbaren Energien versorgt werden

Förderung des Wirtschaftsraums Unterelbe

Quelle: Fahrplan zur Realisierung einer

Windwasserstoff-Wirtschaft in der Region Unterelbe,

www.chemcoast.de

Quelle: Fahrplan zur Realisierung einer Windwasserstoff-Wirtschaft in der Region Unterelbe, www.chemcoast.de

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Gestaltung regulatorischer Aspekte bestimmt Dynamik

EEG

– Regelung Einspeisevergütung, Direktvermarktung

Stromabgaben

– Netzentgelte, EEG-Abgabe, Stromsteuer

Teilnahme an Regelenergie- und Systemdienstleistungsmärkten, Lastmanagement und Kapazitätsmärkten

Spezifische Anreize für Speicher

THG-Emissionsmärkte

Mögliche Genehmigungspflichten für Windwasserstoff-Anlagen (abh. von Randbedingungen)

– Bundes-Immissionsschutzgesetz

– Umweltverträglichkeitsprüfung

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Rolle von Wasserstoff

Märkte

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Zusammenfassung und Ausblick

Wandel des Energiesystems: kraftstoffbasiert strombasiert

„Power to Gas“ (Windwasserstoff) ist die einzige Option zur langfristigen und großtechnischen Stromspeicherung

Die erforderlichen Technologien stehen grundsätzlich zur Verfügung

Wasserstoff kann wichtige Rolle als universell einsetzbarer Energieträger spielen: Kraftstoff – Rohstoff – Wärmeerzeugung – Rückverstromung

Integration des Verkehrs ins Energiesystem

Perspektiven bestimmt durch

– Entwicklung des Energiesystems

– Kosten

– Regulatorische Randbedingungen

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Dr. Uwe Albrecht Geschäftsführer

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Daimlerstr. 15 85521 Ottobrunn

p: +49 89 608110-31 f: +49 89 6099731 e: [email protected] w: http://www.lbst.de