SolarFuel - 100% erneuerbare Energien sind machbar - Vortrag für Symposium in Bad Urach Dr. Hermann Pengg-Bührlen 16.9.2011, Stuttgart
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SolarFuel – 100% erneuerbare Energien sind machbar
Vortrag für Symposium in Bad Urach
Dr. Hermann Pengg-Bührlen
16.9.2011, Stuttgart
SolarFuel GmbH
Heßbrühlstrasse 15, D-70565 Stuttgart
SolarFuel GmbH Inhalt Das Energieversorgungssystem Deutschlands – heute und morgen 100% Erneuerbare in Deutschland – kein Problem? Die SolarFuel-Technologie Wo steht die SolarFuel-Technologie heute – wie geht es weiter? 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -1-
SolarFuel GmbH Das Energieversorgungssystem Deutschlands – heute und morgen 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -2-
SolarFuel GmbH
Der Gesamtenergieverbrauch sinkt bis 2020 – die Erneuerbaren spielen vor
allem im Stromsektor eine immer wichtigere Rolle
4500
4000
3500
Fossile
Energie
Außenhandelssaldo Strom
3000
Biomasse, Müll und Andere
Wasser, Windkraft, PV, Geo
2500
in TWh
Kernenergie
2000 Erdgas, Erdölgas
Braunkohle
1500 Steinkohle
Mineralöl
1000
Fossile
500
Energie
0
1991 2009 2020
Quellen: BMWi , EU energy trends to 2030 — UPDATE 2009
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -3-SolarFuel GmbH 100% Erneuerbare in Deutschland – kein Problem? 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -4-
SolarFuel GmbH Bereits Ende 2009 gab es bis zu 60% Lastdeckung durch Windenergie Quelle: IWES 2010 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -5-
SolarFuel GmbH Film „Mai 2020“ 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -6-
SolarFuel GmbH
Der Stromsektor ist nur ein Teil des Problems; weitere grosse
Herausforderungen sind der Wärme- und der Mobilitätssektor
Energieverbrauch Deutschland nach Sektoren im Jahr 2008, gesamt 3440 TWh
Strom
18%
Wärme
41%
Verkehr
21%
Industrie
20%
Quelle: BMWi
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -7-SolarFuel GmbH Der Ausbau erneuerbarer Energien ist mit Problemen verbunden, die erst vor kurzer Zeit erkannt wurden und für die es derzeit keine Lösung gibt Probleme, die beim Ausbau EE auftreten Kein Problem: Es gibt genügend Potential für erneuerbare Energien in Deutschland Probleme: Netzüberlastungen im Übertragungsnetz Netzüberlastungen im Verteilnetz (PV) Netzausbaukosten Keine Lösung für Mobilität Keine umfassende Lösung im Bereich Wärme Quelle: Solarfuel 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -8-
SolarFuel GmbH FAZIT: wir benötigen Stromspeicher, die Strom über längere Zeit speichern können; und wir müssen mehr Erneuerbare in Wärme und Mobilität bringen Quelle: Solarfuel 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -9-
SolarFuel GmbH Die SolarFuel-Technologie 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -10-
SolarFuel GmbH
Der SolarFuel-Prozess imitiert die natürliche Photosynthese; der
Wirkungsgrad der Photosynthese ist allerdings wesentlich geringer
Prinzip eines photon-to-fuel Prozesses
η < 1% η < 50%
Photonen
aus Sonnen-
licht
Chemische Energie Treibstoffe
Energiespeicherung
(Biomasse) (Fossil, biogen)
• Spalten von Wasser:
12 H2O 24 (H) + 6 O2
CO2
• H2 reagiert mit CO2:
6 CO2 + 24 (H) C6H12O6 + 6 H2O
Der Wirkungsgrad ηPhoton-to-fuel bei Verwendung von Biomasse
zur Treibstofferzeugung ist kleiner als η = 0,5 Prozent
Quelle: Solarfuel
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -11-Vom Konzept zur Realität (2):
Die erste Pilotanlage von SolarFuel, gebaut vom ZSW Stuttgart
Quelle: Specht et al., 2009 CO2 Absorptionsleistung = 1,5 ha Mais / aSolarFuel GmbH
Die Konvertierungsrate der γ-Anlage liegt bei >60 Prozent, das erzeugte
Erdgassubstitut ist direkt einspeisefähig sowie ein handelbares Produkt
Konvertierungsrate und Vergleich Gaszusammensetzung in Vol. %, G262, DIN 51624 konform
Konvertierungsrate
Strom Substitute Natural Gas
Elektrolyse 98.9% (SNG)
61,6%
100%
11.7% Nutzbare Abwärme
Strom
CO2-Verdichtung 1.1% 26.7% Verlust
Gaszusammensetzung vor und nach Methanisierung, Vol. %, Wobbeanpassung äquivalent Biomethaneinspeisung
H2 CH4-reiches
Edukt-Gas
79.5 CH4 Produkt-Gas (SNG)
90,1
Synthesereaktion
Volumenabnahme 5:1 5.3
4.6
CO2 H2
20.5
CO2
Quelle: SolarFuel
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -13-SolarFuel GmbH
SolarFuel erfüllt als einzige Technologie jene Speicheraufgaben, die ein
Verhältnis von Energieinhalt zu Leistung von mehr als 48 Stunden fordern
Benchmarking SolarFuel
Akkus Elektroauto Druckluft- Redox- Wasserstoff Pump- Methan
speicher Flow-Zelle speicher
Energie-
inhalt 200 TWh
[kWh]
Leistung
20 MW
[kW]
Leistungs-
Mittelgeb.: 4
bereitschaft 1 1-3 5-10 5-7 10-30 Unabhängig
Hochgeb.: 48
[h]
Stunden
2 Wochen
∞
48 h
Akkus Elektroauto Druckluft Redox Flow Wasserstoff PSKW SolarFuel
Quelle: SolarFuel
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -14-SolarFuel GmbH
Von allen Speichermethoden erfüllen nur E-Methan und Wasserstoff die wesentlichen
Anforderungen des Energiesystems der Zukunft; für Wasserstoff muss allerdings erst die
Infrastruktur aufgebaut werden
Bewertung von Speichertechnologien im Hinblick auf Anforderungen eines erneuerbaren Energiesystems
Anforderung Batterien E-Mobilität Redox- Pump- A-CAES Wasserstoff Wasserstoff mit E-Methan
Flow speicher Ausbau H2
Infrastruktur
Entlastung lokaler
Verteilnetze (Überlastung nein nein nein
durch PV-Einspeisung)
Entlastung von
Übertragungsnetzen durch nein nein nein nein nein nein
Nord-Süd-Gefälle
Nutzung von
Überschussenergie im
Stromsektor
Nutzung von
Überschussenergie im nein nein nein nein nein nein
Wärmesektor
Nutzung von
Überschussenergie im nein nein nein nein nein
Mobilitätssektor
Bereitstellung von
erneuerbarem Treibstoff für
nein nein nein nein nein nein
LKW und Flugverkehr (ohne
Nutzung von Ackerflächen)
Heute erfüllbar eventuell morgen erfüllbar
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -15-SolarFuel GmbH
Die Konversion von Strom zu Erdgas löst das Problem der Langzeitspeicherung und
stellt darüberhinaus erneuerbare Energie für alle Sektoren zur Verfügung
Technologie – Anwendung
SolarFuel wandelt Strom in CO2 neutrales, erneuerbares Erdgas um
Stromsektor
Stromnetz
Verstromung
Gasnetz
Wind Stromspeicherung
Sonne
GuD/
BHKW Wärmesektor
Gas-
speicher
Industriesektor
Mobilitätssektor
H2
H2
Elektrolyse/
H2 -Tank CH4
Methani-
CO2 CO2 sierung
CO2
CO2 -Tank
(aus BGA)
SolarFuel
Das bestehende Erdgasnetz wird so zur tragenden Säule des erneuerbaren Energiesystems
und liefert jene Speicher- und Transportkapazitäten, die im Stromnetz fehlen
Quelle: SolarFuel, ZSW
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -16-SolarFuel GmbH Wo steht die SolarFuel-Technologie heute – und wie geht es weiter? 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -17-
SolarFuel GmbH Die Audi AG sieht die SF-Technologie als zentralen Baustein in ihrer Nachhaltigkeitsstrategie; Solarfuel wird für Audi eine Anlage im MW-Maßstab bauen Nachhaltige Mobilität als Gesamtkonzept von Audi AG Quelle: AUDI AG 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -18-
SolarFuel GmbH
SolarFuel entwickelt, baut und vertreibt Anlagen zur Konversion von Strom zu
Synthetischem Erdgas
Bisherige Meilensteine
2007-2008 2009-2010 2011
Gegründet in Salzburg (nach dem Verkauf Fertigstellung Alpha 25 Anlage Alpha 250
einer BtL Beteiligung) • Normgerechte Treibstoffproduktion • Finanzierung der Versuchsanlage 4Mio. €
• Ziel: Herstellung von Treibstoffen ohne • diverse Weltrekorde gebrochen
Nutzung von klassischer Biomasse Beta 6.300
• Systematische Analyse aller Photon to Fuel Treibstoff als Speicher für Strom • Kunde und Standort sind festgelegt
Konzepte mit internationalem Team • Smart Energy Conversion löst das Problem • Öffentliche Mitteilung durch Auftraggeber
• Entscheidung für elektrochemische der Volatilität von EE-Strom AUDI AG im Mai 2011
Verfahrensführung • Erste öffentliche Vorstellung des Konzepts
im Rahmen der FVEE Jahrestagung SolarFuel im Partei-/Regierungsprogramm
• CDU/CSU, SPD, Grüne, FDP
SolarFuel im Energiekonzept der
Bundesregierung Marktpotential in Deutschland
• Diverse Innovationspreise • Experten schätzen das Marktpotential für
• Sitzverlegung nach Stuttgart SolarFuel Anlagen in D mit > 1 Mrd. €/Jahr
Kapitalrunde
• 1,5 Mio. € / Pre Money 25 Mio.€ durch neue
Seedfinanzierung Kapitalrunde Gesellschafter (strategischer und private)
• 3 Mio. € durch Gründungsgesellschafter • 1,5 Mio. € / Pre Money 10 Mio.€ durch neue
Gesellschafter (juwi und private)
Quelle: SolarFuel
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -19-SolarFuel GmbH Streng vertraulich 2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -20-
SolarFuel GmbH Kapitel II
SolarFuel ergänzt das verfügbare Portfolio von Speichertechnologien als
Hochleistungs- und Hochenergiespeicher
Technologievergleich
Pumpspeicher Druckluftspeicher Akkus Redox-Flow-Zelle Wasserstoff Methan Elektroauto
Zwei Salzlösungen
Mit überschüssigem Speichern Strom mittels Wasserstoff wird mit
(Elektrolyte) speichern Wasser wird mit Strom Aufgetankt mit
Strom wird Wasser in Luft wird unter hohem elektrochemischer Kohlendioxid zu Methan
Energie in getrennten in Sauer- und Nachtstrom speisen
das Oberbecken Druck in Kavernen Umwandlung von verarbeitet, welches als
Charkteristik gepumpt und bei Bedarf Tanks, zur Wasserstoff Bordbatterien tagsüber
gepresst, bei Bedarf Metallverbindungen wie "Biosprit" zum Beispiel
durch Turbogeneratoren Stromerzeugung aufgespaltet und bei akutem Bedarf das
Verarbeitung in Turbine Blei, Nickel, Cadmium in Erdgasautos
verstromt werden Flüssigkeiten eingelagert Netz
oder Lithium verwendet wird
zusammengeführt
Energie jederzeit Keine Zusatzkosten,
Zahlreiche Standorte in Tank beliebig Beliebig lange CO2 neutral, nutzt
Vorteile Sofort einsatzbereit abrufbar, gut mobil nach Anschaffung
Küstennähe erweiterbar, Haltbarkeit lagerfähig bestehende Infrastruktur
einsetzbar Elektroauto
Bei Speicherung und Geringe Lebensdauer, Noch nicht zur Hohe Geringe Geringe Lebensdauer
Weit entfernt von
Rückgewinnung ca. 50 mitunter nur wenige Langzeitspeicherung Wandlungsverluste, Energieausbeute bei der Batterien wegen der
Nachteile Küsten, Potenzial in DE
Prozent Verlust, hohe Monate geeignet explosiv, Verstromung des häufigeren Ladezyklen,
ausgeschöpft
Investitionen keine Infrastruktur Methans Geringe Kapazität
Abhängig vom
Kosten in Börsenpreis für Strom,
20 ~20SolarFuel GmbH Streng vertraulich
Nach der Erprobung im Megawattbereich erfolgt der weltweite Roll-out des
kommerzialisierten Produkts
Lösung – Industrialisierung und Kommerzialisierung
Industrialisierung mit einer beta-Anlage bis 2012 Kommerzialisierung mit Gamma-Anlage ab 2014
• Die Demonstrationsanlage läuft ab 2012 mit einer elektrischen
Anschlussleistung von 6,3 MW und einem geplantem 20 MW, η > 60%
Wirkungsgrad von 54 Prozent
• Ziel ist die Erprobung der SolarFuel Technologie im
energiewirtschaftlich sinnvollen Maßstab und Anschlusswert
realen wirtschaftlichen Bedingungen steigt 3-fach
• Ausgehend von der Kernaufgabe der Verstetigung von EE
werden sowohl Einsatzszenarien im Mobilitäts- als auch im Anschlusswert 6,3 MW, η = 54%
Energiewirtschaftlichen Bereich entwickelt und bewertet. Steigt 10-fach
250 kW
• Am Standort werden unterschiedliche CO2-Quellen evaluiert 25 kW
• Der Anlagenbetrieb wird von einem engen Monitoring
begleitet um das Verfahren hinsichtlich Zuverlässigkeit, Pilot-Anlage Alpha 250 Beta-Anlage Gamma-
Verfügbarkeit und Wirkungsgrad weiter zu optimieren und die November 2011 2012/13 Anlage
nachfolgende Verwertungsphase vorzubereiten. 2009 2014 ff.
Kommerzielle SolarFuel Anlagen stehen ab 2015 mit einer elektrischer Anschlussleistung
modular bis 20 MW und einem Wirkungsgrad von mehr als 60 Prozent zur Verfügung, Ziel: < 1.000 Euro/kWel
Quelle: SolarFuel
2011-09-16 Präsentation Bad Urach.pptx -22-Sie können auch lesen
