20131009 presentatie h2nl symposium nwba 1
TRANSCRIPT
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
• 50.600 medewerkers
• 80 landen
• Leidende positie in Dow Jones Sustainability Index
(industriegroep “Materials”)
Performance Coatings
Decorative Paints
Specialty Chemicals
37%
27%
36%
Omzet per Business Area
H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
AkzoNobel en Waterstof?
3 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Chloor
Natronloog
Zout • 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 van-
wege 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.
Een paar feiten over Waterstof
4 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
• 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
Hoe wordt het geproduceerd?
5 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Alles is met elkaar verbonden Uitdaging: balanceren vraag en aanbod
6 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Energiemix landen NW-Europa: Aandeel van onvoorspelbare duurzame bronnen stijgt
7 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Die “Energiewende” Duitsland ligt op schema
8 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Voorziene groei in capaciteit uit duurzame bronnen in de energiemix in Duitsland tot 2050
Geïnstalleerde capaciteit (GW)
gemiddelde last netwerk
2012: 25 GW zon
32GW wind
57GW totaal
50GW
70 GW
15% 31%
% van totale E-opwekking
105 GW
50%
135 GW
9 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
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
overschot
tekort
De Keerzijde van onvoorspelbare bronnen
Onbalans en afschakelen windparken: het gebeurt al, de vraag is hoe snel ontwikkelt het zich?
10 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Hoe balanceren we nu vraag en aanbod? Flexibele backup vs. opslag in stuwmeren
11 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
12 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Voorbeeld Vattenfall grid (DTL) Invloed groeiend aandeel duurzame bronnen op balans vraag/aanbod
Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Opslagpotentieel in Duitsland (2030)
13 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
±1000 GWh ±700 GWh
± 500 GWh 1000 GWh is equivalent aan het jaarverbruik van
500.000 huishoudens (2500kWh/jaar)
Gebruikte opslagtechnologieën en hun bijdrage
14 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
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”)
15 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
• Goldisthal
• opp.: 55 hectare
• watervol.: 12M m3
• cap.: 1068 MW
• inhoud: 8,48 GWh
• efficiëntie: 80%
Optie 2: “Compressed Air Energy Storage” (CAES)
16 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
• 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
17 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Optie 3: Opslag in de vorm van waterstof (H2)
18 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
elektrolyse brandstofcel
ondergrondse opslag
+H2O
H2 H2
+H2O
Opslag van waterstof is de enige optie voor grootschalige gecentraliseerde opslag
19 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
* Huidig geïnstalleerd windvermogen in Duitsland: 31 GW
uitgaande van 30% utilisatiegraad: 80TWh/jaar
20 windmolens
20 * 5MW = 100MW
280 GWh/jaar* bij 30% utilisatiegraad
vullingsgraad
na 1 jaar
2 cavernes à 500k m3
tot. vol: 1M m3
120M Nm3 H2
280 GWh* bij 70% efficiency omzetting
Voorbeeld Vattenfall grid (DTL): Bijdrage van waterstofopslag aan opslagpotentieel substantieel
20 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
280GWh
Sleutelrol waterstof in energietransitie: Verbindende schakel tussen infrastructuren voor gas en elektriciteit
21 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
70%* 50-60% Brandstofcellen:
20-40%*
* Exclusief benutting van vrijkomende
warmte (e.g. hoge T. elektrolyse)
“Groene chemie”
Demonstratie projecten in Duitsland: Elektriciteitsopslag met waterstof
22 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
WIND-project: P2G2P
1MW elektrolyse
200Nm3 H2 per uur
10.000 Nm3 opslag
250kWh gasmotor
Belang van de Mobiliteitsmarkt
23 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
• 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
24 H2NL Symposium NWBA, 9 oktober 2013, Dr. R. Groenenberg
Tier-1 regions
Tier-2 regions
Tier-3 regions
High-
way
Metro-
politan
Sub-
urban
No. of FCEVs
Thousands ~ 5 ~ 150 ~ 1.800
No. of HRS ~ 100 ~ 400 ~ 1.000
~ 20 ~ 60 ~ 100
Total population
covered by HRS
Percent
Hartelijk dank voor Uw aandacht
Dr. Remco Groenenberg
Business Development Manager – Energy Storage