Wasserstoff

[Holgerli]

vor 3 Minuten von Cepha:

Der Hauptvoreil für uns wäre natürlich, dass die Solar-und Windkraftanlagen nicht bei uns gebaut werden sondern woanders auf der Welt.

Warum ist das ein Vorteil?

Wir würden uns dann wieder von irgendwelchen Energielieferanten aus irgendwelchen latenten Krisengebieten abhängig machen.

Mit Wind und Solar haben wir nun endlich die Chance uns von solchen Machthabern abzukoppeln unter denen wir selber nicht leben wollen, geschweige den unsere Töchter und Frauen leben lassen wollten.

[Cepha]

vor einer Stunde von Dandy:

Schau doch mal, was alleine die Kosten und juristischen Probleme bei der Nord-Süd Trasse sind.

Die haben nichts mit e-Mob zu tun.

Ich sag ja, dass die Netzkosten für e-Mob im Vergleich dazu Kleinkram sind.

 

Netzkosten sind nicht alle Infrastrukrurkosten, Ladesäulen muss man auch noch bauen. Aber Wasserstofftankstellen sind nicht billiger, ganz im Gegenteil.

Zitat

Welchen Anteil haben denn der PKW und LKW Verkehr am gesamten Energiemix? Die Zahlen, die ich kenne, sind weit von den von dir genannten 80-90% unserer Energieversorgung entfernt.

 

Wo hab ich was von 80-90% gesagt?

 

Derzeit müsste der Treibstoffbedarf für alle PKW und LKW in D bei 500-600TWh im Jahr liegen.

(dass man deutlich wneiger Strom braucht um das zu ersetzen liegt an der höheren effizienz der batterieelektrischen Fahrzeuge. Statt 60kWh/100km braucht man nur noch 20kWh/100km, als Beispiel)

Zitat

Alleine der Hausbrand ist schon ein riesiger Verbraucher. Willst du den mit regenerativen Strom betreiben, ernsthaft? Schon heute läuft ein großer Teil des Hausbrands hierzulande über Erdgas.

Ein kleiner Teil wird Biomasse (Holz) sein. Ein Teil wie heute auch Fernwärme.

 

Ansonsten hast Du die künftig die Wahl zwischen EE Strom für 30ct/kWh und einer Wärmepumpe mit Faktor 3-4 (also 7,5-10ct/kWh Wärme) oder eben Biomethan oder Wasserstoff/syn Fuel für geschätzt ca.10-20ct/kWh für den Endverbraucher.

 

Ich würde da in den meisten Fällen wo sinnvoll möglich die Wärmepume nehmen. Bei sehr geringem Wämebedarf ist es egal.

 

Ein gewisser Reiz wäre noch, Überschusstrom zu verheizen, wenn man den billiger bekommt. Es ist in Deutschland sinnvoller, an 1000h im Jahr überschüssigen Windstrom zu verheizen als daraus Wasserstoff zu machen, sofern die Netzkapazität das erlauben natürlich

 

Da das bis auf Holzprodukte alles teurer ist als Erdgas heute ergeben sich natürlich höhere Anreize Gebäude zu dämmen und so den Wärmebedarf zu reduzieren. Da sollte bis 2030 im Gebäudebestand mindestens Faktor 2 weniger drin sein.

 

Mit krassem Aufwand aus Windstrom CO2 aus der Luft abzuscheiden, Wasser zu spalten und daraus einen syn Kraftstoff zu erzeugen um damit nichts besseres zu tun als eine schlecht gedämmte Bude auf 20°C zu erwärmen wäre schon ein Konzept aus Schilda.

 

Zitat

Dann hätten wir da noch den Schiff- und Flugverkehr (hier bitte international denken) und die Industrie. Ohne synthetische Energieträger wird das nicht gehen, nie und nimmer. In der Regel ist Wasserstoff die Basis für dieselben, Elektrolyse der Prozess um diesen wiederum aus regenerativen Energiequellen gewinnen zu können.

 

Wer reden hier nicht um die letzten 10-20% CO2, sondern über den Löwenanteil..

Der Energievebrauch des Flugverkehrs liegt global bei 2,4%. der Anteil des Schiffverkehrs ist sogar noch geringer.

 

Tatsächlich ist das nicht der Löwenanteil sondenr wie gesagt die letzten Schritte.

 

Bei uns sind die ersten Schritte die Kohlekraftwerke, die Nutzung von Öl im Gebäudesektor, ungedämmte Gebäude, Teile des städtischen PKW Verkehr, einige Industrieprzesse und ein paar NO2 Emissionen aus der Landwirtschaft.

Die meisten Sektoren sind halbwegs auf dem Zielpfad für 2030, die große Ausnahme ist tatsächlich der Verkehrssektor und da PKW und LKW. Hier braucht es bis 2030 einen raschen und disruptiven Technologiewandel in Deutschland, um die 2030er Ziele erreichen zu können.

 

Der CO2 Preis und das BEHG mit den aktuellen Preiskorridoren alleine werden nicht ausreichen. H2 und syn Fuel ganz sicher auch  nicht. Ob sie überhaupt eine Rolle spielen, das ist eben die Diskussion hier.

 

MfG

vor 15 Minuten von Holgerli:

Warum ist das ein Vorteil?

Wir würden uns dann wieder von irgendwelchen Energielieferanten aus irgendwelchen latenten Krisengebieten abhängig machen.

Mit Wind und Solar haben wir nun endlich die Chance uns von solchen Machthabern abzukoppeln unter denen wir selber nicht leben wollen, geschweige den unsere Töchter und Frauen leben lassen wollten.

Versuche doch mal in Deutschland einen Windpark zu bauen oder ein großes Solarkraftwerk.

 

Dann hast Du die Antwort auf Deine Frage.

 

Es mag keineMehrheit sein, die solche Sachen ablehnt, aber die Minderheit ist sehr laut und sehr gut im sabotieren.

 

Eine zweite Antwort wäre, dass es auch für Russland, Saudi Arabien oder Afrika eine wirtschaftliche Perpsketive geben muss. Der Welt ist wneig damitgedient, wenn wir uns hier in Deutschland dekarbonisieren, aber Russland weiterhin sein Öl fördert und nach China verkauft, weil Russland die Einnahmen braucht. dann doch lieber Wasserstoff aus Russland importieren.

Mal davon abgesehen, dass uns diese gegenseitige Energieliefrabhängigkeit mit Russland meiner Einschätzung nach evtl eher vor einem großen Krieg bewahrt als dass sie einen verursacht.

 

Ach ja, immer weiter wachsende Exportüberschüsse sind ja auch kein Optimum, irgendwas müssen wir auch importieren.

[Holgerli]

vor 2 Minuten von Cepha:

Versuche doch mal in Deutschland einen Windpark zu bauen oder ein großes Solarkraftwerk.

Dann hast Du die Antwort auf Deine Frage.

Es mag keineMehrheit sein, die solche Sachen ablehnt, aber die Minderheit ist sehr laut und sehr gut im sabotieren.

Deine Ursprungsaussage war "Der Hauptvoreil für uns wäre natürlich, dass die Solar-und Windkraftanlagen nicht bei uns gebaut werden sondern woanders auf der Welt."

Das hörte sich im ersten Moment für mich an wie "Bin dafür aber bitte nicht bei mir."

 

Das ist aber kein guter Grund warum wir es nicht machen sollten.

Sicher, wir sind umgeben von Nein-Sagern und Querulanten.

Dennoch muss der Ausbau weiter vorrangetrieben werden.

 

 

[Cepha]

Ich bin für den Ausbau der Solar- und Windkraft in Deutschland unter Berücksichtigung von Arten- Landschafts- und Naturschutz und ich denke auch, dass wir da unsere 1000TWh/a produzieren können. Natürlich werden die Anlagen dann weite Teile unseren Landes auch mit prägen, so wie z.B. Straßen oder Stromleitungen das auch tun.

 

Ich bin aber nicht dafür, Anlagen für 3000TWh/a aufzubauen um damit eine eFuel Sebstversorgung für PKW und Gebäudeheizungen aufzubauen, wie es das Fraunhofer ISE(?) mal für das UBA skiziert hat. Das ist bescheuert. (und ist so auch nicht umsetzbar)

 

Für mich sind Windkraftanlagen auch nur eine Notlösung, alles andere ist halt noch schlechter. Deshalb gilt: Soviele wie sinnvoll nötig, aber auch nicht mehr.

 

Wir werden eFuels für die Flugzege brauchen, fürs Militär, Hubschrauber, Schiffe, vielleicht LKW.

 

Wir sollten das Zeug aber nicht in signifikanten Mengen in PKW und Gebäuden vergeuden, wenn es wesentlich effizientere Pfade gibt, nämlich elektrische Wärmepumen und batterieelektrische PKW

 

und eFuels sind eine Technologie für den Masseneinsatz ab 2040+, wenn die ganze Welt beim Klimaschutz mitmacht.

 

Aus Investorensicht ist mir das zu weit weg die eMobilitt hingegen ist wesentlich näher und dringen notwendige um die deutschen Klimaschutzziele für 2030 im Verkehrssektorzu erreichen. Dass man das überhaupt noch diskutiert verwundert mich.

 

Eine Emissionsverschiedbung aus dem Verkehrssektor (in die Energewirtscahft hinein) bekommt ma halt mit BEV und FCEV hin, aber nicht mit Bio- oder syn Kraftstoffen. Auch bei denen kommt weiterhin CO2 aus dem Auspuff raus. Wie man das künftig rechnet? Tja...

Selbiges Fragsstellug gilt für den EU Flottengrenzwert, das ist ja derzeit der größte Treiber im KfZ Bereich auf europäischer Ebene.

 

Bild ist eigene Darstellung, Datenquelle KSP/UBA und BEHG:

 

Bis 2018 Ist

2019 vorläufig

Ab 2020 Zielwerte

 

[Holgerli]

vor 4 Minuten von Cepha:

Wir werden eFuels für die Flugzege brauchen, fürs Militär, Hubschrauber, Schiffe, vielleicht LKW.

Wir sollten das Zeug aber nicht in signifikanten Mengen in PKW und Gebäuden vergeuden, wenn es wesentlich effizientere Pfade gibt, nämlich elektrische Wärmepumen und batterieelektrische PKW

und eFuels sind eine Technologie für den Masseneinsatz ab 2040+, wenn die ganze Welt beim Klimaschutz mitmacht.

Das Unterschriebe ich Dir sofort und bin 100%ig bei Dir.

[reko]

vor einer Stunde von Cepha:

Im Papier 2 werden die Methanolherstellungskosten unter den bestmöglichen Bedingungen (CO2 Quelle?) mit 60ct/kg angegeben, das wären 9,2ct/kWh und ist zum Verbrennen schon arg teuer. Mit Transport aus Chile dann 10ct/kWh. Das ist aber der best case.

Auch Rohöl ist bezogen auf den Energiegehalt 5 mal teuerer als Erdgas. Rechnet man noch die Kosten für die Raffinerie des Erdöls dazu ist man gleich mit grünen Methanol aus Chile. Flüssige Energieträger sind eben wertvoller als gasförmige. Deshalb wandelt Shell auch Erdgas in GTL um.

 

vor einer Stunde von Cepha:

Mit 4,4kWh/Liter ist auch Methanol kein sonderlich toller Kraftstoff. Giftig ist es auch noch.

Methanol ist ein hervorragender Kraftstoff und einer der heute wichtigsten Chemiegrundstoffen. Er läßt sich in Brennstoffzellen (direkt oder reformiert), Ottomotoren (direkt oder MTO) und Dieselmotoren (als DME oder MTO) verwenden. Er kann leicht Wasserstoff abspalten oder in andere Chemikalien umgewandelt werden. Methanol wird z.B. für Solarzellen (Polysilizium) benötigt.

Sieh dir mal den Methanolverbrauch von China an. Ein relevanter Teil wird per MTO auch zu Benzin verarbeitet.

Hast du schon mal Benzin getrunken? Unfall mit Methanol ist jedenfalls harmlos im Vergleich zu Öl (nichtexplosiv, schnell abbaubar).

 

vor einer Stunde von Cepha:

Von der Skalierbarkeit sehe ich Methanol in Chile erstmal wie Ethanol aus Zuckerrohr in Brasilien.

Methanol kann um Größenordnungen mehr als Bioethanol hergestellt werden. Siemens rechnet mit den eigenen derzeitigen Electrolyzerpreisen. Die Kosten sind ganz überwiegend Investitionskosten und werden ähnlich verfallen wie bei den Solarzellen vor 20 Jahren. Chinesische Electrolyzer kosten heute weit weniger als Siemens Electrolyzer.

[Holgerli]

vor 7 Minuten von reko:

Methanol ist ein hervorragender Kraftstoff

Toxisch und Gesundheitsgefährdend, die beiden größten "Plus"punkte die einen "hervorragenden Kraftstoff" ausmachen.

[reko]

vor 1 Stunde von Cepha:

Ansonsten hast Du die künftig die Wahl zwischen EE Strom für 30ct/kWh und einer Wärmepumpe mit Faktor 3-4 (also 7,5-10ct/kWh Wärme)

Das wäre hoch interessant für mich - ich will meine Heizung erneuern. Kannst du mir bitte eine Quelle nennen wo ich eine solche Wärmepumpe kaufen kann? Ich habe zwar ein Haus mit Garten, aber keine Möglichkeit an Gundwasser zu kommen. Prinzipiell müßte in >1000m Tiefe Geothermie möglich sein, ich befürchte aber das wird mir nicht genehmigt und wäre in Hanglage auch extrem teuer. Es bleibt nur eine Luftwärmepumpe. Die mittleren Leistungszahlen die ich kenne sind weit entfernt von deinen Angaben.

Wärmepumpen-Praxistest: Die Effizienz ist niedriger als erwartet

"Mittlere JAZ nur bei 2,6 (Luft-WP) und 3,2 (Erd-WP)"

Z.Z. ist meine beste Option Kraftwärmekopplung mit einer Gasbrennstoffzelle, ein Gasanschluss ist vorhanden.

[Dandy]

vor einer Stunde von Cepha:

Die haben nichts mit e-Mob zu tun.

Ich sag ja, dass die Netzkosten für e-Mob im Vergleich dazu Kleinkram sind.

Doch, das haben sie. Das ganze Stromnetz muss ermächtigt werden, die gewünschte Menge (regenerative erzeugter) Energie auch transportieren zu können. Das mag für einen Teil der heutigen PKW noch hinhauen, aber sicher nicht für alle und schon gar nicht, wenn man dann auch noch den Hausbrand mit Wärmepumpen ersetzen will und LKW mit Batterien betreibt, dann kannst du uner Stromnetz quasi durchgehend, an so ziemlich jedem Knoten, aufrüsten. Du kannst auch heute nicht einfach an jeder Steckdose in Deutschland gleichzeitig die theoretisch maximal 3600W ziehen. Dieser Ausbau ist extrem teuer und wird auf erhebliche Widerstände stoßen, so wie beispielhaft an der Nord-Süd Trasse zu sehen.

 

Dass E.On natürlich sagt, das wäre alles kein Problem, ist schon klar, denn die werden davon als Netzbetreiber profitieren.

Zitat

Netzkosten sind nicht alle Infrastrukrurkosten, Ladesäulen muss man auch noch bauen. Aber Wasserstofftankstellen sind nicht billiger, ganz im Gegenteil.

Für Methanol bräuchte es kaum eine Umrüstung und auch Erdgas gibt es heute schon an vielen Tankstellen. Wasserstoff muss wie gesagt auch nicht als primärer Träger verwendet werden, sondern kann zur Synthese von Erdgas oder Methanol herangezogen werden. Das Argument mit dem giftigen Methanol ist lächerlich. Wir sind ständig von giftigen Substanzen umgeben, die wir selbstverständlich nicht einfach trinken. Schau mal in deinen Putzschrank. Ich habe auch noch nie Diesel oder Benzin getrunken und bin auch nie in die Versuchung gekommen.

Zitat

Wo hab ich was von 80-90% gesagt?

Hier

Zitat

Das sind aber zwei vollkommen unterschiedliche Welten, in einem -80% Szenario braucht man in Deutschland auch im Jahr 2050 noch keinen Wasserstoff in Größenordungen, im -95% Szenario hingegen schon

 

 

Zitat

Derzeit müsste der Treibstoffbedarf für alle PKW und LKW in D bei 500-600TWh im Jahr liegen.

(dass man deutlich wneiger Strom braucht um das zu ersetzen liegt an der höheren effizienz der batterieelektrischen Fahrzeuge. Statt 60kWh/100km braucht man nur noch 20kWh/100km, als Beispiel)

Ein kleiner Teil wird Biomasse (Holz) sein. Ein Teil wie heute auch Fernwärme.

 

Ansonsten hast Du die künftig die Wahl zwischen EE Strom für 30ct/kWh und einer Wärmepumpe mit Faktor 3-4 (also 7,5-10ct/kWh Wärme) oder eben Biomethan oder Wasserstoff/syn Fuel für geschätzt ca.10-20ct/kWh für den Endverbraucher.

 

Ich würde da in den meisten Fällen wo sinnvoll möglich die Wärmepume nehmen. Bei sehr geringem Wämebedarf ist es egal.

Eine Sanierung aller Gebäude mit besserer Wärmedämmung würde ewig dauern und Unsummen verschlingen. Eine Umrüstung aller vorhandenen Gasheizungen ebenso. Das Gasnetz steht zur Verfügung und könnte weitergenutzt werden, eben mit synthetisch erzeugtem Erdgas. Das kommt uns am Ende sicherlich billiger und geht schneller als der von dir vorgeschlagene Weg, zumal es hier erhebliche Skaleneffekte geben wird, wenn entsprechende Großanlagen an Orten mit reichlich regenerativer Energie aufgebaut wurden und auf einem globalen Energiemarkt konkurrieren.

 

Unsere Strompreise sind seit Jahrzehnten immer weiter am steigen, eben wegen des EEGs. Da sind wir noch nicht am Ende, wenn wir dann 80% unseres Stromes regenerativ hierzulande erzeugen wollen. Zu Beginn mögen synthetisch erzeugtes Methanol oder Erdgas teurer sein, langfristig denke ich das aber nicht, einfach weil es in großen Mengen dezentral an vielen Orten der Welt relativ günstig regenerativ hergestellt werden kann. Methanol lässt sich zudem problemlos transportieren, wie Öl heute auch schon. Die Wirkungsgrade bei der Erzeugung lassen sich auch noch verbessern, das ist ja alles noch nicht so ausgereift wie andere Technologien.

Zitat

Mit krassem Aufwand aus Windstrom CO2 aus der Luft abzuscheiden, Wasser zu spalten und daraus einen syn Kraftstoff zu erzeugen um damit nichts besseres zu tun als eine schlecht gedämmte Bude auf 20°C zu erwärmen wäre schon ein Konzept aus Schilda.

Wie schon mehrfach geschrieben: Der Knackpunkt ist die verfügbare Menge und die Kosten deren Erschließung. Hierzulande wesentlich teurer und problematischer in den benötigten/gewünschten Mengen als an anderen Orten der Welt.

Zitat

 

Der Energievebrauch des Flugverkehrs liegt global bei 2,4%. der Anteil des Schiffverkehrs ist sogar noch geringer.

 

Tatsächlich ist das nicht der Löwenanteil sondenr wie gesagt die letzten Schritte.

 

Straße teilt sich im Wesentlichen auf PKW und LKW auf. Ich bin skeptisch, dass wir auch den LKW Verkehr und Transporter auf Batteriebetrieb umstellen können. Heizung und Elektrizität sind in der Übersicht zusammengefasst, aber der CO2 Ausstoß von diesen zusammen, wie von mir geschrieben, also Luftfahrt, Schifffahrt (inklusive Binnenschifffahrt) sowie Heizung alleine wird den Anteil des CO2 Ausstoßes durch PKWs weit übersteigen (ich schätze mal 30% vs 10%).

 

Den Energiebedarf der Industrie wird man auch noch bedienen müssen, zumal dort auch nicht immer Strom eingesetzt werden kann, sondern Brennstoffe benötigt werden. Auch das ließe sich mit synthetisch erzeugtem Erdgas oder Methanol erreichen.

 

Nicht immer auf dem Wirkungsgrad derselben rumreiten, sondern auf den Punkt eingehen, dass sie anderorts in wesentlich größerer Menge wesentlich günstiger hergestellt werden können als bei uns. Das wiegt den Wirkungsgradnachteil wieder auf, insbesondere wenn man noch die Ausbaukosten und der damit verbunden Probleme hierzulande durch das Stromnetz berücksichtigt.

 

[dreizehn]

@Cepha: Vielen Dank für deine Beiträge zu dem Thema. Sehr erfrischend.

 

Der Traum vom emissionsneutralen Wasserstoff, der mit erneuerbaren Energie hergestellt wird, ist bei dem ein oder anderen noch intakt.

In wie weit das skalierbar ist auf den Planeten und wo die Energie herkommt, um mittels Elektrolyseuren Wasserstoff zu erzeugen kann niemand beantworten.

[reko]

2020/12/18 IRENA sees renewable hydrogen at least cost-possible within decade

"A combination of falling costs for solar and wind power, improved performance as well as economies of scale for electrolyzers could make it possible."

IRENA_Green_hydrogen_cost_2020.pdf

 

[reko]

Sunfire-Factsheet-HyLink-SOEC-20201217.pdf

"System electrical efficiency 84 % (LHV to AC)"

 

Helmeth Project (Integrated High-Temperature ELectrolysis and METHanation for Effective Power to Gas Conversion)

"Demonstration of the technical feasibility of a conversion efficiency > 85 % from renewable electricity to methane"

"The theoretical SOEC electrical efficiency is close to 100 % for hydrogen production efficiency around 90 %"

high-temperature-electrolysis-cell-soec

Zitat

Key characteristics of the final SOEC module:

Worldwide first system operating at up to 15 bar

Degradation rate: < 0.5 %/1000 h

Steam conversion: up to 90 %

Energy consumption: 3.37 kWh/m3 H2 (NTP)

ηLHV = 0.888 (efficiency based on Lower Heating Value of H2)

ηHHV = 1.05 (efficiency based on Higher Heating Value of H2)

 

[fancY]

vor 2 Stunden von reko:

Steam conversion: up to 90 %

Wenn die das so ausdrücken, dann sind 90% wohl nur im besten angenommen Betriebsfall möglich.

 

Eine Aussage "bis zu 90%" ist auch nicht falsch wenn es tatsächlich 0% wären.

[reko]

@fancY

Wie hoch ist der Wirkungsgrad eines E-Autos wenn man im Stau steht, der Akku aber weiter auf Betriebstemperatur gehalten werden muß? Selbstverständlich versucht man ein System am optimalen Betriebspunkt zu halten, es sei denn man hat wichtige Gründe es nicht zu tun.

 

Steam Conversion ist aber was ganz anderes als Wirkungsgrad.

Es handelt sich um Dampfelektrolyse, 90% des Dampfes werden zu Wasserstoff umgesetzt.

Der Vorteil: man kann die Elektrolyseverluste zum Erzeugen von Dampf nutzen und erreicht so einen höheren Systemwirkungsgrad.

[fancY]

Mh! Kannst du dann das ganze System genauer erklären. So wie ich gesehen habe ist z.B. die benötigte Wärmeenergie nicht im elektrischen Wirkungsgrad von 84% enthalten.

 

"If the water can be converted into steam by waste heat from other processes it is more efficient to perform a high temperature electrolysis (HTE) and convert the steam directly."

[reko]

Ich sagte ja bereits, die Wärmeenergie für den Dampf kommt aus den Elektrolyseverlusten. Eine Elektrolyse hat Verluste, die Zelle wird heiß und muß gekühlt werden. Zum Kühlen kann man Wasser verwenden, es entsteht Dampf, der wird dann in die Elektrolysezelle zerlegt.

Wichtig ist nur der Systemwirkungsgrad, man steckt Strom rein und bekommt 84% der Energie in Form von Methan zurück

search?q=steam+electrolysis+flow+sheet

[fancY]

vor 2 Minuten von reko:

Ich sagte ja bereits, die Wärmeenergie für den Dampf kommt aus den Elektrolyseverlusten. Eine Elektrolyse hat Verluste, die Zelle wird heiß und muß gekühlt werden. Zum Kühlen kann man Wasser verwenden, es entsteht Dampf, der wird dann in die Elektrolysezelle zerlegt.

Wichtig ist nur der Systemwirkungsgrad, man steckt Strom rein und bekommt 84% der Energie in Form von Methan zurück

Eben nicht. Sie brauchen auch noch zusätzlich zum Strom externe Wärmeenergie.

 

"Smart integration of waste heat from industrial processes lowers renewable electricity demand,"

vor 24 Minuten von fancY:

"If the water can be converted into steam by waste heat from other processes"

Darum schreiben sie im einen von dir zitierten Papier auch von elektrischen Wirkungsgrad 84% und nicht vom Gesamtwirkungsgrad.

[reko]

Man kann natürlich auch andere Wärmequellen nutzen. Damit die Electrolyzerverluste nicht mehr ausreichen muß der Wirkungsgrad aber schon sehr hoch sein.

Die Energie für die Dampferzeugung ist genau der Unterschied zwischen Brennwert  (39,4 kWh/kg H2) und Heizwert (33,3 kWh/kg H2). Zusätzliche Energie braucht man theoretisch erst ab 84,5% Elektrolysewirkungsgrad.

 

Diese zusätzliche Energie (Abwärme) führt dann zu den 105% Wirkungsgrad (efficiency based on Higher Heating Value of H2 d.h. wenn man eine Brennwertheizung nutzt oder flüssiges Wasser aus der Brennstoffzelle kommt).

[Cepha]

Am 25.12.2020 um 11:55 von reko:

@fancY

Wie hoch ist der Wirkungsgrad eines E-Autos wenn man im Stau steht, der Akku aber weiter auf Betriebstemperatur gehalten werden muß? Selbstverständlich versucht man ein System am optimalen Betriebspunkt zu halten, es sei denn man hat wichtige Gründe es nicht zu tun.

 

Steam Conversion ist aber was ganz anderes als Wirkungsgrad.

Es handelt sich um Dampfelektrolyse, 90% des Dampfes werden zu Wasserstoff umgesetzt.

Der Vorteil: man kann die Elektrolyseverluste zum Erzeugen von Dampf nutzen und erreicht so einen höheren Systemwirkungsgrad.

Ja, ist vielleicht ganz nett für roten Wasserstoff, da kann man die Abwärme das AKW zumindest in Teilen sinnvoll nutzen, außerdem ist die Technologie (vermutlich) nicht lastfolgefähig, taugt also, falls so zutreffend, nicht in Kombi mit Solar+Wind. (Sunfire nennt eine Dynamik range von 5...100%, da fehlen aber die Bedingungen dazu)

Die 90% (Theorie) beziehen sich auf den Wasserdampf. Dieser muss aber auch erstmal erzeugt werden.

 

  

Am 25.12.2020 um 13:10 von reko:

Die Energie für die Dampferzeugung ist genau der Unterschied zwischen Brennwert  (39,4 kWh/kg H2) und Heizwert (33,3 kWh/kg H2)...

 

Und das hilft Dir jetzt wie genau?

 

Wenn ich für einen Prozess Dampf benötige und Strom, dann werde ich wohl kaum das damit erzeugte Produkt zeitgleich vor Ort verbrennen.

 

Das hier sind die angepeilten Verbraucher für den so erzeugten Wasserstoff:

 

Steel: Direct reduction of iron, blast furnace injection, protective atmosphere, etc.

Refineries: Desulphurization, hydrocracking, hydrogenation, etc.

Chemicals: Ammonia production, hydrogenation, isotope separation, etc.

 

Mit Windstrom zu Wasserstoff für PKW und Heizungen hat das nichts zu tun, aus den o.g. Gründen.

 

 

Am 25.12.2020 um 12:53 von reko:

Wichtig ist nur der Systemwirkungsgrad, man steckt Strom rein und bekommt 84% der Energie in Form von Methan zurück

search?q=steam+electrolysis+flow+sheet

 

Jetzt sind es also schon 84% vom Strom bis zum Methan?

 

Was sollen denn die Ausgangsprodukte dabei sein?

 

Wasser, Strom und?

[reko]

vor 2 Stunden von Cepha:

Wenn ich für einen Prozess Dampf benötige und Strom, dann werde ich wohl kaum das damit erzeugte Produkt zeitgleich vor Ort verbrennen.

Wenn ich einen Prozess betreibe der einen Wirkungsgrad <100% hat, dann entsteht Abwärme. Hier habe ich eine Hochtemperaturelektrolyse mit 80% Wirkungsgrad bei > 500°C. D.h. es entstehen 20% Abwärme mit >500°C die man an die Umgebung abgeben oder nutzen kann um den ohnehin notwendigen Dampf zu erzeugen. Eine Nutzung von 75% der Abwärme ist nicht allzu anspruchsvoll, letztlich ist der Aufwand eine Kosten/Nutzen Abwägung. Dann hätte ich bereits 95% Wirkungsgrad ganz ohne zusätzliche Abwärmequellen. So kann man das Verfahren in der Wüste betreiben. Selbst in der Wüste muß man einige Aggregate kühlen und der restliche Dampf kann billig über Solarthermie produziert werden.

Das Verfahren ist für eine industrielle Nutzung prädestiniert. Dort gibt es sehr oft Abwärme und CO2, die man "entsorgen" muß. Es bietet sich an einen Teil davon zu nutzen um auf 105% Elektolysewirkungsgrad zu kommen. Mit dem CO2 kann man dann noch aus H2 andere Kraftstoffe machen. Je nachdem ob diese Umwandlug exotherm oder endotherm ist entsteht oder braucht man dazu weitere Wärme. Methan ist dabei für mich relativ uninteressant. Die Projektbeteiligten haben dafür aber wohl eine Verwendung.

Zusammengefaßt, Wärme, insbesondere bei hoher Temperatur, muß kein Verlust sein, man muß sie nur richtig nutzen.

Eine schwankende Last ist im Prinzip auch mit einer Solid Oxyde Eletrolyse möglich, man müßte aber die Betriebstemperatur aufwendig konstant halten. Zur Verwertung von stark fluktuierenden Überstrom wird man allerdings besser regelbare HTPEM (100..180°C) oder PEM Elektrolyse (ab Umgebungstemperatur) mit etwas schlechteren Wirkungsgrad verwenden. Dieser Strom wäre andernfalls aber sowieso verloren.

 

[reko]

Zum Wasserstofftransport: gasforclimate2050.eu/ehb

2020_European-Hydrogen-Backbone_Report.pdf

75% der nötigen Pipelines können von Erdgas auf Wasserstoff umgestellt werden.

Investment: €27-64 billion, for the 2040 infrastructure

Cost of transport: €0.09-0.17 per kg of hydrogen, per 1,000 km

[magicw]

vor 3 Stunden von reko:

75% der nötigen Pipelines können von Erdgas auf Wasserstoff umgestellt werden.

Investment: €27-64 billion, for the 2040 infrastructure

klingt teuer. Zudem reduziert sich die Effizienz der Pipeline. Wenn man die Energiedichten zw. H2 (0,53kWh/l bei 20MPa) und Erdgas (2,58kWh/l bei 20MPa)  vergleicht ist das Faktor 5.

D.h. bei der installierten Infrastruktur bekommt man in der selben Zeitheinheit nur ein Fünftel des Heizwerts an H2 transportiert im Gegensatz zu Erdgas.

Um nur die bestehende Gasinfrastruktur zu erhalten muss also der Pipeline-Netzwerk-Durchsatz verfünfacht werden, um alle bisher erdgasbetriebenen Einrichtungen auf H2 umgestellt zu haben.

 

Mit den 30-60 Mrd EUR ist das also nicht zu stemmen.

 

 

 

[reko]

vor einer Stunde von magicw:

Wenn man die Energiedichten zw. H2 (0,53kWh/l bei 20MPa) und Erdgas (2,58kWh/l bei 20MPa)  vergleicht ist das Faktor 5.

Das wird größtenteils durch die geringere Viskosität und damit geringeren Druckverlust kompensiert. Unterm Strich bleibt ein Faktor 1,5 .. 2. Diese Studie der Gasnetzbetreiber beschreibt die "Estimating total cost of the European Hydrogen Backbone" für den prognostizierten Gesamtbedarf in 2040 (siehe Kapitel 2).

"diameters ranging between 24-48 inch, and will provide 3-13 GW (LHV) transport capacity per pipeline"

 

Mit Strom kann man weit weniger auf vorhandene Infrastruktur zurückgreifen und es wird um Größenordnungen teuerer. Erst Recht die Kosten der Speicherinfrastruktur.

Man braucht nur unserer Strom-Netzentgelt mit den H2 Transportkosten (9..17 ct/kgH2/1000km incl. Capex = 0,23..0,44ct/kWh/1000km) vergleichen. Die Stromtransportwege betragen z.Z. im Mittel wenige 100km.

[reko]

Offshore Wind mit Onboard Electrolyzer ist billiger als ein Electrolyzer an Land,

2020/12/18 Why Offshore Wind and Energy Giants Are Chasing Off-Grid Green Hydrogen

Zitat

RWE, Siemens and Shell are among those exploring offshore hydrogen production to decouple ocean wind from Europe’s crowded grid

.. An analysis by ERM, the firm behind Dolphyn, showed the total lifetime costs of four different setups.

Two use floating turbines with electrolyzers, each using different floating foundations (single spar and semi-submersible). A third uses a central platform offshore for the hydrogen production, and the fourth simply runs the power back to onshore electrolyzers.

At all distances from the shore, 50, 100 and 250 kilometers, a semi-submersible floating turbine with on-board electrolyzers was the cheapest.

Dolphyn Hydrogen, total lifetime costs

[McScrooge]

Am 24.12.2020 um 13:58 von Cepha:

und eFuels sind eine Technologie für den Masseneinsatz ab 2040+, wenn die ganze Welt beim Klimaschutz mitmacht.

Und den letzten Halbsatz glaube ich jedenfalls nicht.