Erzeugung und Nutzung von solarem Wasserstoff und ... HAASENGINEERING Erzeugung und Nutzung von

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  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Erzeugung und Nutzung von solarem Wasserstoff und Sauerstoff

    Utopie oder Zukunftstechnologie

    Ingenieurwissenschaftliches Kolloquium Universität Siegen 16.11.2006

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    präsentiert von Friedrich Haas

    HAASENGINEERING Reinhold – Schneider – Str. 18a

    79194 Gundelfingen Phone: ++49 (0) 761 - 5036490 Fax: ++49 (0) 761- 503 649 69

    Mail: info@haasengineering.de Internet: www.haasengineering.de

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Primärenergievorkommen weltweit

    Erdöl Erdgas Kohle

    Naher Osten 90 > 200 Afrika 35 100 225 Nordamerika 10 10 230 Südamerika 40 55 370 Asien/Ozeanien 16 45 78/210 GUS 27 70 420 Europa (ohne Gus) 9 18 100

    durchschnittliche statistische Reichweite in Jahren bei gegenw. Förderung und Verbrauch

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Primärenergievorkommen weltweit

    durchschnittliche Reichweite in Jahren Erdöl- und Erdgasvorkommen

    Naher Osten Afrika Nordamerika Südamerika Asien/Ozeanien GUS Europa (ohne Gus)

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Primärenergieverbrauch nach Energieträgern Deutschland

    Energieträger Anteil %

    Mineralöl 36,4 Steinkohle 13,4 Braunkohle 11,4 Naturgas 22,4 Kernenergie 12,6 Wasser- und Windkraft 1,1 Sonstiges 2,6

    Quelle: BMWI

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Energiepreisentwicklung Erdöleinfuhrpreise

    0

    100

    200

    300

    400

    1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

    Jahr

    E ur

    o / T

    on ne

    Quelle BMWi

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Energiepreisentwicklung Erdgaseinfuhrpreise

    0

    5

    10

    15

    1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

    Jahr

    Eu ro

    Ce nt

    / m

    3

    Quelle BMWi

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Energiepreisentwicklung Steinkohleeinfuhrpreise

    0 10 20 30 40 50 60 70

    1990 1995 2000 2005

    Jahr

    Eu ro

    / To

    nn e

    Quelle BMWi

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Quelle BMWi

    Primärenergieverbrauch Deutschland

    Primärenergieverbrauch 100 %

    Industrie 25 % Verkehr 28 % Haushalte 30 % Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 17 %

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    CO2 – Ausstoß verschiedener Antriebe

    0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

    Solarer Wasserstoff

    Diesel Antrieb

    Benzin Antrieb

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Globales Primärenergie - Portfolio

    0

    200

    400

    600

    800

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    20 05

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    20 15

    20 20

    20 25

    20 30

    20 35

    20 40

    20 45

    20 50

    Energieeinsparung und Effizienzsteigerung

    Solarstrom und solarer Wasserstoff

    übrige erneuerbare Energie

    Fossile und nukleare Energieträger

    Quelle WBGU

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Bewertung der Ausgangslage: • Steigende Preise • Konfliktbehaftete Energieversorgung

    bei knapper werdenden Resourcen und unterschiedliche Interessenlage zwischen Förder- und Nutzerländer

    • Trotzdem keine tiefgreifende Wahrnehmung der Ausgangslage

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Weltweite Projekte:

    Aufgrund dieser Erkenntnisse werden weltweit Projekte realisiert, welche Wasserstoff als Energieträger einsetzen. Hier einige Beispiele:

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Beispiel California, USA Großraum Los Angeles

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    AutoTram®

    Fraunhofer – Institut für Verkehrs- und Infrastruktursyst eme (IVI)

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoff-Initiative-Vorpommern

    Leitprojekt „Barth“

    Ausgangslage

    Im örtlichen Klärwerk besteht seit 2005 ein Sauerstoffbedarf, der durch die vorhandene Infrastruktur nicht bedient werden konnte.

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    H2 O2

    ElektrolyserElektrolyser

    Vision

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Ziele des Projektes

    • Betrieb eines Linienbusses mit Wasserstoffantrieb

    • Ertüchtigung des örtlichen Klärwerkes mit Sauerstoff

    • Erzeugung der benötigten Energie mit Photovoltaik

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Partnerschaft Land Mecklenburg-Vorpommern (UM)

    Bundesrepublik Deutschland BMWi

    Stadt Barth

    Wasser- und Abwasser GmbH – Boddenland

    Fachhochschule Stralsund

    Wolters Ostseebus GmbH

    HAASENGINEERING

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Blockschaltbild - Gesamtanlage

    Sonne Photovoltaik Wasserstoff Verdichtung Speicherung BZ-Bus

    Elektrolyseur

    Wasser Sauerstoff Verdichtung Speicherung Kläranlage

    Energiekreislauf

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Zusätzlicher Sauerstoffbedarf ab 2005 – Kläranlage Barth

    Zusatzbedarf O2 (biol.) ab 2005 1)

    0

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    1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 10 1

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    35 1

    36 1

    Tag im Jahr

    B ed

    ar f k

    g/ d

    1) Ausgehend von Anschlußwerten ab 2005 und FS-Profil von 2000

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Lieferung und Bedarf an Sauerstoff ab 2005 – Kläranlage Barth

    Bedarfsabdeckung O2 (biol.) 2005 1)

    aus Gebläse, Elektrolyse, Speicher

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    6000

    1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 10 1

    11 1

    12 1

    13 1

    14 1

    15 1

    16 1

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    18 1

    19 1

    20 1

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    23 1

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    25 1

    26 1

    27 1

    28 1

    29 1

    30 1

    31 1

    32 1

    33 1

    34 1

    35 1

    36 1

    Tag im Jahr

    Ta ge

    sb ed

    ar f (

    bi ol

    .) kg

    /d

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    6000

    Ve rf

    üg ba

    re M

    en ge

    O 2

    (b io

    l.) k

    g

    Tagesbedarf O2 (biol.) Verfügbare Menge O2

    1) Ausgehend von Anschlußwerten ab 2005 und FS-Profil von 2000

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    • Photovoltaikanlage Gesamtansicht

    • Leistung 97 KWp 72 Module mit Nachführung

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    • Messeinheit zur Nachführung der Solarmodule

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff

    Verdichter H2 Tankstelle

    HOGEN 380 Elektrolyseur

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    HOGEN Wasserstofftankstelle in Barth, Deutschland (97 kW Solaranlage nicht im Bild)

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff

    Verdichter H2 Tankstelle

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    • Elektrolyseur HOGEN 380 mit Wasserstoffspeicher Leistung des Elektrolyseurs 10 Nm3 H2/h Reinheit 99,999 %

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff

    Verdichter H2 Tankstelle

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    Grundprinzip der PEM-Wasser- stoffelektrolyse

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff

    Verdichter H2 Tankstelle

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    Das Herzstück des Elektrolyseurs der

    „PEM Stapel“

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar Wasserstoff

    Verdichter H2 Tankstelle

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    • Wasserstoffverdichter

    Förderleistung 10 Nm3/h

    Enddruck 281 bar abs.

    • Sauerstoffverdichter

    Förderleistung 5 Nm3/h

    Enddruck 61 bar abs.

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    Sauerstoffspeicher Fassungsvermögen 3.000 Nm3 O2

    Speicherdruck 61 bar abs.

  • HHAASAASEENGINEERINGNGINEERING

    Wasserstoffspeicher 280 bar

    Sauerstoffspeicher 60 bar Klärbecken

    (Biologie)

    Sauerstoff Verdichter

    • Wasserstoffspeicher

    Speic