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Stofflicher Speicher
BMWi
Studie Plan-DelyKaD 31.3.2014

Alkalischer Elektrolysestack
© DLR

Wasserstoff-Kraftstoff aus Elektrolyse

Wissenschaftler ermitteln in einer Studie die theoretischen

Voraussetzungen für die Erprobung eines integrierten Gesamtsystems in

energiewirtschaftlich relevanten Dimensionen. Für das System „Strom –

Wasserstoff – Großspeicherung – Nutzung“ werden Grundlagen erarbeitet,

die möglichst viele Risiken bei der Umsetzung identifizieren sollen.

Projektstatus Studie fertiggestellt
Typische Anlagengröße - Energie ca. 1.000 MWh/20.000 MWh
Typische Anlagengröße – Leistung 5 MW/100 MW
Wirkungsgrad AC/AC wird während der Studie ermittelt
Wirkungsgrad AC/VNH2 < 4,1 kWh/Nm3
Typische Zeit zwischen Ein- und Auslagerung Stark abhängig von geplanter Nutzung
Anwendungsfelder – Beispiele Kraftstoff im Verkehr, industrielle Nutzung, Nutzung in Privathaushalten, Rückverstromung
Projektlaufzeit November 2012 bis Mai 2014

In Form einer Studie werden die theoretischen Voraussetzungen für die  Erprobung eines integrierten Gesamtsystems „Strom - Wasserstoff - Großspeicherung – Nutzung“ in energiewirtschaftlich relevanten Dimensionen untersucht. Dazu werden Grundlagen erarbeitet, in denen Wasserelektrolyseure als eine Schlüsseltechnologie näher untersucht werden, um möglichst viele technologische Risiken bei der Realisierung dieser Systeme zu identifizieren und zu bewerten. Diese Arbeiten werden ergänzt durch Arbeiten auf dem Gebiet der Salzkavernenspeicherung und der Untersuchung von vorhandenen Salzkavernen sowie begleitende Untersuchungen zu den Potenzialen und technologischen Anforderungen der Strombereitstellung mittels erneuerbarer Energien. Dies dient als Grundlage für eine chemische Speicherung erneuerbarer Energien zum Ausgleich der fluktuierenden Erträge und schafft damit eine Basis für die Verfügbarkeit von Wasserstoff als Energieträger und Kraftstoff der Zukunft.

  • Gesamtkonzept einer integrierten Wasserstoffinfrastruktur &copy; LBST
  • Energiespeicherung im Untergrund &copy; KBB UT
  • Energiespeicherung im Untergrund &copy; KBB
  • Erdgasleitungen Kavernenspeicher und LNG-Anlagen in Europa &copy; KBB
  • Alkalischer Elektrolysestack &copy; DLR
  • Alkalischer Elektrolysestack &copy; DLR
  • Aufbau des Energiesystemmodells REMix zur Simulation der Wasserstofferzeugung und -nutzung im Stromversorgungssystem &copy; DLR
  • Wasserstoffszenario für den Verkehr aus den BMU-Langfristszenarien (DLR/IWES/IFNE, April 2012), das sich am übergeordneten Ziel der Treibhausreduktion um 80 % (gegenüber 1990) orientiert. &copy; DLR

Potenzial der Technologie

Neben den allgemeinen Untersuchungen zum integrierten Gesamtsystem „Strom - Wasserstoff - Speicherung – Nutzung“ in energiewirtschaftlich relevanten Dimensionen werden auch ganz konkrete Elektrolyse-Anlagen für verschiedene Leistungen bewertet und ausgelegt. Ziel ist dabei das Potenzial der Technologie konkret an großen Anlagen zu bewerten. Auch werden konkrete Salzkavernenstandorte in verschiedenen Bundesländern analysiert. Zusätzlich wird eine ökonomische Analyse des Gesamtkonzepts durchgeführt.

Wasserstoff rückverstromen oder direkt verwerten

Im Zusammenhang mit der steigenden installierten Leistung von fluktuierenden, erneuerbaren Energien rücken Speichertechnologien für elektrische Energie immer stärker in den Fokus des industriellen und politischen Interesses. Eine vielversprechende Möglichkeit sind hier chemische Speichertechnologien, wie zum Beispiel die Wasserstoffspeicherung, verbunden mit der Herstellung von Wasserstoff aus (vorzugsweise erneuerbarer) Elektrizität mit Hilfe der Wasserelektrolyse. Diese können ein Überangebot elektrischer fluktuierender Energie, z. B. aus Windkraftanlagen, als Wasserstoff speichern. Dabei können große Energiemengen gespeichert werden. Der gespeicherte Wasserstoff kann dann entweder zu einem späteren Zeitpunkt wieder rückverstromt oder direkt stofflich verwertet werden, z. B. als Kraftstoff für den Verkehrssektor, als chemischer Rohstoff oder für den Hausenergiegebrauch durch Zumischung zum Erdgastransportnetz.

Projektstatus

Das Projekt lässt sich grob in drei Abschnitte einteilen: In eine Phase der Einarbeitung und gegenseitigen Abstimmung, in eine zweite Phase, in der in mehreren Durchläufen aufgestellte Szenarien simuliert und diskutiert werden und in eine abschließende, bewertende Phase. Derzeit steht das Projekt am Übergang zwischen Phase 1 und 2, das heißt, es werden erste Berechnungen und technische Bewertungen angestellt. 

Neben der Erkenntnis für Entwicklungspotenziale der beteiligten Technologien ist die Optimierung des Gesamtkonzepts, bestehend aus dynamischer Stromlieferung, Wasserstofferzeugung mit Hilfe von Elektrolyseuren, Wasserstoffgroßspeicherung in Salzkavernen und Wasserstoffnutzung, das Ziel dieser Studie. Hierzu werden, passend zu technischen Überlegungen, Szenarien modelliert und simuliert. Die hierdurch gewonnenen Ergebnisse sollen einen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit des Ausbaus einer Wasserstoffinfrastruktur leisten.

Wirtschaftlichkeit und Dauerhaftigkeit

Die Herstellung von Wasserstoff aus Elektrolyse ist im Vergleich zur Dampfreformierung mit fossilem Erdgas teurer. Da dieser Pfad jedoch einen wichtigen Beitrag zur Speicherung erneuerbarer Energien und Nutzung im Energiesystem leisten kann, ist eine detaillierte Analyse der Kostensenkungspotenziale bei der Elektrolysetechnologie inklusive ihrer Dauerhaltbarkeit, der Analyse der optimalen Aufstellung (zentral/dezentral) und die detaillierte Analyse des Speicherpotenzials in Salzkavernen notwendig.

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

29. November 2017
RENEXPO® PV & StromSpeicher

5. Dezember 2017
Intersolar India

24. Januar 2018
6. Batterieforum Deutschland

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Projektadressen

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Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.