Elektriciteitsopslag en de rol van waterstof in het energiesysteem van de toekomst H2NL symposium NWBA, 9 oktober 2013

Elektriciteitsopslag en de rol van waterstof in het energiesysteem van de toekomst H2NL symposium NWBA, 9 oktober 2013 Dr. Remco Groenenberg Business Development Manager - Energy Storage

Feiten en Cijfers 2012 • Grootste verf en coating bedrijf ter wereld • Leidende positie als chemisch producent • Hoofdkantoor Amsterdam • Omzet €15.4 miljard • 50.600 medewerkers • 80 landen • Leidende positie in Dow Jones Sustainability Index (industriegroep “Materials”) Omzet per Business Area

37% 36% Performance Coatings

Decorative Paints

27%

Specialty Chemicals

H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg

2

AkzoNobel en Waterstof?

Chloor

• MCA • Chloromethanes • Ethylene Amines

Zout Natronloog

AkzoNobel wint zout d.m.v. oplosmijnbouw. In dit proces ontstaan ondergrondse zoutholtes die uitermate geschikt zijn voor opslag van gassen en vloeistoffen vanwege de unieke eigenschap van zout: het is volkomen dicht. Een zoutholte is dus een gasdichte container, en AkzoNobel verkoopt of verhuurt Deze ondergrondse ruimten.

Waterstof is een bijproduct van chloor. Chloor wordt geproduceerd uit pekel (water verzadigd met zout) d.m.v. elektrolyse, en proces waarbij natriumzout (NaCl) wordt gesplitst in Na en Cl.


3

Een paar feiten over Waterstof • • • •

Ontdekt in 1671 (Boyle) Latijnse naam “hydrogenium” pas 100 jaar later Aanduiding: H “1e” element van het periodieke systeem •

•

= meest eenvoudige: 1 proton en 1 elektron

In vrije vorm niet voorkomend, vormt verbindingen •

H2O, C2H5OH (ethanol), etc.

• • • •

Waterstofgas: H2 Kleurloos, reukloos, en 14 keer zo licht als lucht Dichtheid: 0,08988 kg/Nm3 (1 kg H2=11,1Nm3) Kookpunt -253 °C (bij °C en atmosferische druk)

•

Hogere energie inhoud per kg dan methaan en benzine •

1kg H2 = 2,4kg methaan = 2,6kg benzine = 2,8kg diesel

•

1l H2 (vloeibaar) = 0,26l benzine = 0,24l diesel H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg

4

Hoe wordt het geproduceerd?


5

Alles is met elkaar verbonden Uitdaging: balanceren vraag en aanbod


6

Energiemix landen NW-Europa: Aandeel van onvoorspelbare duurzame bronnen stijgt


7

Die “Energiewende” Duitsland ligt op schema Voorziene groei in capaciteit uit duurzame bronnen in de energiemix in Duitsland tot 2050

Geïnstalleerde capaciteit (GW) % van totale E-opwekking 15%

50%

31%

2012: 25 GW zon 32GW wind 57GW totaal

135 GW

105 GW

70 GW

gemiddelde last netwerk

50GW


8

De Keerzijde van onvoorspelbare bronnen In systemen met ≈100% aandeel duurzame bronnen in de elektriciteitsmix is het van essentieel belang om de stroom die overtollig is te kunnen opslaan en heropwekken op momenten dat er een tekort is

tekort overschot


9

Onbalans en afschakelen windparken: het gebeurt al, de vraag is hoe snel ontwikkelt het zich?

H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg 10

Hoe balanceren we nu vraag en aanbod? Flexibele backup vs. opslag in stuwmeren


Voorbeeld Vattenfall grid (DTL) Invloed groeiend aandeel duurzame bronnen op balans vraag/aanbod


Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Opslagpotentieel in Duitsland (2030)

±1000 GWh

±700 GWh ± 500 GWh

1000 GWh is equivalent aan het jaarverbruik van 500.000 huishoudens (2500kWh/jaar) H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg 13

Gebruikte opslagtechnologieën en hun bijdrage Benefits Opslag van Elektriciteit: •

efficiëntie verhoging duurzame bronnen door omzetting

•

opslag (kortdurend en seizoen)

•

vraag/aanbod mngt.

•

goedkoper/beter alternatief voor uitbreiding netwerk


Optie 1: Stuwmeren (“pumped hydro”) • • • • • •

Goldisthal opp.: 55 hectare watervol.: 12M m3 cap.: 1068 MW inhoud: 8,48 GWh efficiëntie: 80%


Optie 2: “Compressed Air Energy Storage” (CAES)

• • • •

luchtvolume: 15-60 M m3 capaciteit: 150-300 MW inhoud: 500-2000MWh efficiëntie: 60%


Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van PH, CAES aan opslagpotentieel marginaal


Optie 3: Opslag in de vorm van waterstof (H2)

elektrolyse

brandstofcel

+H2O

+H2O

H2

H2

ondergrondse opslag H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg 18

Opslag van waterstof is de enige optie voor grootschalige gecentraliseerde opslag 20 windmolens 20 * 5MW = 100MW 280 GWh/jaar*

2 cavernes à 500k m3 tot. vol: 1M m3 120M Nm3 H2 280 GWh*

bij 30% utilisatiegraad

bij 70% efficiency omzetting

vullingsgraad na 1 jaar

* Huidig geïnstalleerd windvermogen in Duitsland: 31 GW uitgaande van 30% utilisatiegraad: 80TWh/jaar H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg 19

Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van waterstofopslag aan opslagpotentieel substantieel

280GWh


Sleutelrol waterstof in energietransitie: Verbindende schakel tussen infrastructuren voor gas en elektriciteit

70%*

Brandstofcellen: 20-40%*

50-60%

“Groene chemie”

* Exclusief benutting van vrijkomende warmte (e.g. hoge T. elektrolyse)


Demonstratie projecten in Duitsland: Elektriciteitsopslag met waterstof

WIND-project: P2G2P 1MW elektrolyse 200Nm3 H2 per uur 10.000 Nm3 opslag 250kWh gasmotor H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg 22

Belang van de Mobiliteitsmarkt •

Er zijn verscheidene markten voor waterstof •

Industrieel gebruik – Groene chemie

•

E-opwekking (WKK’s, brandstofcellen)

•

P2NG (omzetting in synthetisch methaan)

•

Mobiliteit

•

Concurrentie komt van “grijze” waterstof •

•

Welke markt wil betalen voor groene waterstof?

Premium market: mobiliteitsmarkt •

Prijs die voor waterstof gevraagd kan worden naar verwachting het hoogst

•

Intrinsieke waarde aan groene karakter waterstof uit duurzame bronnen

•

CO2 neutraal rijden


H2Mobility initiatieven: Slagen is van essentieel belang

Tier-1 regions Tier-2 regions Tier-3 regions

Highway Metropolitan

Suburban No. of FCEVs Thousands No. of HRS Total population covered by HRS Percent

~5

~ 150

~ 1.800

~ 100

~ 400

~ 1.000

~ 20

~ 60

~ 100


Hartelijk dank voor Uw aandacht Dr. Remco Groenenberg Business Development Manager – Energy Storage [email protected]

Elektriciteitsopslag en de rol van waterstof in het energiesysteem van de toekomst H2NL symposium NWBA, 9 oktober 2013

Recommend Documents