Hydrogen @ Siemens · 2016-02-29 · Hydrogen @ Siemens CO 2-freie Wasserstofferzeugung mit...

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Frei verwendbar / © Siemens AG 2016. Alle Rechte vorbehalten. Hydrogen Solutions Hydrogen @ Siemens CO 2 -freie Wasserstofferzeugung mit Elektrolyse, ein wesentlicher Baustein für die Energiewende und die Dekarbonisierung der Industrie oder „Strom gibt Gas“ Dirk Schönberger, Siemens Hydrogen Solutions, 14. Symposium Energieinnovation Graz

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Hydrogen @ SiemensCO2-freie Wasserstofferzeugung mit Elektrolyse, ein wesentlicher Baustein für dieEnergiewende und die Dekarbonisierung der Industrie oder „Strom gibt Gas“Dirk Schönberger, Siemens Hydrogen Solutions, 14. Symposium Energieinnovation Graz

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14. Symposium Energieinnovation Graz am 12.02.2016Seite 2 Dirk Schönberger, PD LD HY S

„Water will be the coal of the future.Energy of tomorrow will be water thatwas split by electricity“(J. Verne, 1874)

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“Energiewende” and integration of renewable energy...will challenge the energy industry

Source: TU Berlin, Prof. Erdmann,extrapolated for the year 2020

GWh 2)

1) EnBW (Münch) at BMU Strategy Meeting,05.09.12

2) total demand Germany 2011: 615.000GWh

The future CO2-optimized energy scenario will require smart solutions.The future CO2-optimized energy scenario will require smart solutions.

Nysted Offshore Wind Farm, 72 units 2.3 MW, 165.6 MW

Powergeneration and

load curves

Powergeneration and

load curves

Curtailment 1)Curtailment 1)

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14. Symposium Energieinnovation Graz am 12.02.2016Seite 4 Dirk Schönberger, PD LD HY S

Current situation – already challenges in the integration of renewable energy

~90%~80%

~46%

~77%~62%

~21%~29%

~37%

~20%

~23%

~11%

~12%

~7% 2030 ?

Windpower in thenorth

Solar energyin the south

Percentige of renewable energyproduction per region*

* Source: AGEE-Stat, LAK, extrapolated

2014:Already 40% abandonmentof windfarms in high windareas during the high windseason

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14. Symposium Energieinnovation Graz am 12.02.2016Seite 5 Dirk Schönberger, PD LD HY S

Options to address Large Scale “Grid Storage” are limited

§ There is no universal solution for electricalstorage

§ Large scale storage can currently only beaddressed by- Pumped Hydro,- Compressed Air (CAES) and- Chemical storage media like Hydrogenand Methane

Key Statements

/ Methane

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Advantages of the PEM Electrolyzer Technology

* Proton-Exchange-Membrane

• High dynamic operation• Compact design, small footprint• Simple cold-start capability• Pressure operation• Low degradation• Pure water handling• Rapid load changes

H2

H2O

O2

Basics: Key spec: PEM* technology:

MEA : Membrane-Electrode-Assembly

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PEM Electrolyzer:H2 drives the convergence between energy & industry markets

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14. Symposium Energieinnovation Graz am 12.02.2016Seite 8 Dirk Schönberger, PD LD HY S

Priority applications for Power to Gas will be also decided by benchmarkmarket prices

High electricity costsLow operating hoursHigh CAPEX

Low electricity costsHigh operating hoursLow CAPEX

Typical Costsfor on site H2-generationvia electrolysis

Major levers Gas price Gas price Diesel price Transport distance, purity

0.5€/l

1.2€/l

3ct/kWh

6ct/kWh

2ct/kWh

4ct/kWh

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4,0€/kg(5ct/kWh)

7,0€/kg(10ct/kWh)

H2 for mobility IndustryRelectrificationsmall engine

Reelectrificionlarge CCPP

H2 admixtureto NG

€/kg

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14. Symposium Energieinnovation Graz am 12.02.2016Seite 9 Dirk Schönberger, PD LD HY S

Application ExampleEconomic hydrogen production for buses

Substation Elektrolyser CompressionPurification &Drying Storage

H2 FuelingStation20 Buses per day

~20kg per refueling

*Further assumptions: Daily hydrogen demand 400 kg, Depreciation: 10 years

Bus Operation Diesel-Bus Fuel Cell-Bus

SpecificFuel Costs

1,30 €/l 6,…12 €/kg

Consumption 40 l/100 km 8 kg/100 km

Fuel Costsper 100 km

52€/100 km

48,…96€/100 km

Electricity Costs Example: Influence on hydrogenproduction costs

15 ct/kWh 12 €/kg

10 ct/kWh 9 €/kg

5 ct/kWh 6 €/kg

Resumé: The business case is mainly dependent on electricity costs.

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Objectives:• Connection to 10 MW wind-farm and grid (20 kV).

• Energy storage plant in order to provide grid services(balancing mechanisms).

• Injection in local gas grid and multi-use trailer-filling.

• Demonstrating safe handling of hydrogen and createawareness in public, politics

Technical and production aspects:• 6 MW Electrolyzer (3 Stacks à 2 MW peak) delivered in

07/2015

• 1000 kg storage (33 MWh)

• 200 tons target annual output.

Project

“Energy Park Mainz“

Decentralized energy storage plantFirst PEM Electrolyzer in the MW-range worldwide

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Energiepark Mainz – Plant layout

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Energiepark Mainz – Scope of supplyHydrogen storage and handling facility

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14. Symposium Energieinnovation Graz am 12.02.2016Seite 13 Dirk Schönberger, PD LD HY S

à Normal operation between Sep. and Nov.

§ Electricity supply through EPEX Spot market (during the week8:00 -18:00)

§ Approx. 1 GWh electricity consumed

§ More than 40 Trailer filled

à Expected dynamic and power consumption is achieved

à No critical breakdown Electricity priceQuantity

Energiepark Mainz – StatusFirst experience of operation

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A large European consortium to develop refuelling solutions for fuel cell busdepots

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Empfehlungen zu politischen Rahmenbedingungen

• Für die erfolgreiche Markteinführung […] ist eine rechtliche Klarstellung der Eigenschaft vonPower-to-Gas als Nicht-Letztverbraucher zwingend notwendig. […] Aus dieser Eigenschaft alsNicht-Letztverbraucher lässt sich eine Befreiung von der EEG-Umlage, denNetznutzungsentgelten, der Stromsteuer, der Stromsteuer, den Konzessionsabgaben, der §19-Umlage und Offshore-Umlage sowie der KWK-Umlage ableiten […]

• Es sind […] zeitlich und im Volumen begrenzte Markteinführungsinstrumente zu schaffen, umeinen wirtschaftlichen Anlagebetrieb für Power-to-Gas Anlagen während der Erprobungs- undMarkteinführungsphase zu ermöglichen […]

• Einsatz von “Grünem Wasserstoff” in Industrieprozessen (z.B. im Raffinerieprozess) mussstärker belohnt werden. (z.B. höhere Anerkennung bei der Biokraftstoffquote oder Anhebung derPreise für CO2 Zertifikate)

• Power-to-Gas ist […] in die bestehende technische Regelungen für die Erdgasinfrastruktur zuintegrieren […]

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Dirk Schönberger 91059 Erlangen / GermanyLeiter Vertrieb, Siemens Hydrogen Solutions Phone: +49 (9131) 7-44991PD LD HY S siemens.de/silyzer