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

Transcriptie

1 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

2 Feiten en Cijfers 2012 Grootste verf en coating bedrijf ter wereld Leidende positie als chemisch producent Hoofdkantoor Amsterdam Omzet 15.4 miljard medewerkers 80 landen Leidende positie in Dow Jones Sustainability Index (industriegroep Materials ) Omzet per Business Area 36% 37% Performance Coatings Decorative Paints 27% Specialty Chemicals 2

3 AkzoNobel en Waterstof? Zout Chloor Natronloog MCA Chloromethanes Ethylene Amines 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

4 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 H 2 O, C 2 H 5 OH (ethanol), etc. Waterstofgas: H 2 Kleurloos, reukloos, en 14 keer zo licht als lucht Dichtheid: 0,08988 kg/nm 3 (1 kg H 2 =11,1Nm 3 ) Kookpunt -253 C (bij C en atmosferische druk) Hogere energie inhoud per kg dan methaan en benzine 1kg H 2 = 2,4kg methaan = 2,6kg benzine = 2,8kg diesel 1l H 2 (vloeibaar) = 0,26l benzine = 0,24l diesel 4

5 Hoe wordt het geproduceerd? 5

6 Alles is met elkaar verbonden Uitdaging: balanceren vraag en aanbod 6

7 Energiemix landen NW-Europa: Aandeel van onvoorspelbare duurzame bronnen stijgt 7

8 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% 31% 50% 135 GW 2012: 25 GW zon 32GW wind 57GW totaal 105 GW 70 GW gemiddelde last netwerk 50GW 8

9 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

10 Onbalans en afschakelen windparken: het gebeurt al, de vraag is hoe snel ontwikkelt het zich? 10

11 Hoe balanceren we nu vraag en aanbod? Flexibele backup vs. opslag in stuwmeren 11

12 Voorbeeld Vattenfall grid (DTL) Invloed groeiend aandeel duurzame bronnen op balans vraag/aanbod 12

13 Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Opslagpotentieel in Duitsland (2030) ±1000 GWh ±700 GWh 1000 GWh is equivalent aan het jaarverbruik van huishoudens (2500kWh/jaar) ± 500 GWh 13

14 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 14

15 Optie 1: Stuwmeren ( pumped hydro ) Goldisthal opp.: 55 hectare watervol.: 12M m 3 cap.: 1068 MW inhoud: 8,48 GWh efficiëntie: 80% 15

16 Optie 2: Compressed Air Energy Storage (CAES) luchtvolume: M m 3 capaciteit: MW inhoud: MWh efficiëntie: 60% 16

17 Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van PH, CAES aan opslagpotentieel marginaal 17

18 Optie 3: Opslag in de vorm van waterstof (H 2 ) elektrolyse brandstofcel +H 2 O +H 2 O H 2 H 2 ondergrondse opslag 18

19 Opslag van waterstof is de enige optie voor grootschalige gecentraliseerde opslag 20 windmolens 20 * 5MW = 100MW 280 GWh/jaar* bij 30% utilisatiegraad 2 cavernes à 500k m 3 tot. vol: 1M m 3 120M Nm 3 H GWh* bij 70% efficiency omzetting vullingsgraad na 1 jaar * Huidig geïnstalleerd windvermogen in Duitsland: 31 GW uitgaande van 30% utilisatiegraad: 80TWh/jaar 19

20 Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van waterstofopslag aan opslagpotentieel substantieel 280GWh 20

21 Sleutelrol waterstof in energietransitie: Verbindende schakel tussen infrastructuren voor gas en elektriciteit 70%* Brandstofcellen: 50-60% 20-40%* Groene chemie * Exclusief benutting van vrijkomende warmte (e.g. hoge T. elektrolyse) 21

22 Demonstratie projecten in Duitsland: Elektriciteitsopslag met waterstof WIND-project: P2G2P 1MW elektrolyse 200Nm 3 H 2 per uur Nm 3 opslag 250kWh gasmotor 22

23 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 CO 2 neutraal rijden 23

24 H2Mobility initiatieven: Slagen is van essentieel belang Tier-1 regions Tier-2 regions Tier-3 regions Highway Metropolitan Suburban No. of FCEVs Thousands ~ 5 ~ 150 ~ No. of HRS ~ 100 ~ 400 ~ Total population covered by HRS Percent ~ 20 ~ 60 ~

25 Hartelijk dank voor Uw aandacht Dr. Remco Groenenberg Business Development Manager Energy Storage