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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
5 Bodensee Aerospace Meeting ∙ Uumlberlingen ∙ 1 Maumlrz 2016
Kraftstoffe der Zukunft in der Luftfahrt ndash Strom tanken mit Power-to-Liquids
Patrick R Schmidt ∙ Werner Weindorf
LBST ∙ Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
MuumlnchenOttobrunn
2016-03-01 ∙ FOR DISTRIBUTION
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
LBST ∙ Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
3
Unabhaumlngige Experten seit uumlber 30 Jahren fuumlr nachhaltige Energieversorgung und Mobilitaumlt
Bruumlcke zwischen Technologie Wirtschaft und Politik
Erneuerbare Energien Kraftstoffe Infrastruktur
Machbarkeitsstudien Nachhaltigkeitsanalysen technologiebasierte Strategieberatung Energiekonzepte
Globale und langfristige Perspektive
Konsequenter Systemansatz ndash Denken uumlber Bereichsgrenzen hinweg
Internationale Kunden in Industrie Politik und Verbaumlnden
Ausgewaumlhlte Referenzen
FVV Renewables in Transport 2050
BMVI Mobilitaumlts- und Kraftstoffstrategie (MKS)
JRCEUCARCONCAWE (JEC) Well-to-Tank Analysen
httpwwwlbstderessourcesdocs2016FVV_H1086_Renewables-in-Transport-2050-Kraftstoffstudie_IIpdf
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Klimaschutzziel Luftfahrtsektor
ICAO
Carbon neutral growth from 2020 (intlsquol aviation)
2 a fuel efficiency up to 2050 (global fleet)
ATAG
15 a fuel efficiency until 2020
Carbon neutral growth from 2020
50 2005 greenhouse gas emission reduction in 2050
5
Source [ATAG 2013] [ATAG 2013] Air Transport Action Group Reducing emissions from aviation through carbon
neutral growth from 2050 working paper developed for the 38th ICAO Assembly SeptemberOctober 2013 2013
Source [ATAG 2013]
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Warum PtL
Herausforderungen fuumlr die Luftfahrt
ndash 15-2degC Ziel Conference of the Parties Paris 2016
ndash 502005 THG-Emissionsminderung bis 2050 vermutlich nicht ausreichend
ndash Je groumlszliger Luftverkehrswachstum desto houmlhere spezifische THG-Minderungsbedarfe beim Kraftstoff notwendig
Chancen mit Power-to-Liquids
ndash EE-Strompotenziale weltweit ein Vielfaches uumlber dem Energiebedarf
ndash ~100 THG-Minderung bdquoWell-to-Tankldquo mit erneuerbarem Strom
ndash Geringere Schadstoffemissionen
ndash Lokale Wertschoumlpfung
Nachhaltigkeit UND Skalierbarkeit sind mit Power-to-Liquids gegeben 6
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
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Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
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CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
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Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
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Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
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Rap
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2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
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Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
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site
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(04
kV
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Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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taxe
s) [euro
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l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
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134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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214 216 205 209
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
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158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
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NG
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H2
via
SM
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on
site
)
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EE-P
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OEC
-FT
rou
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EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
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taxe
s) [euro
lD
iese
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qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
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2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
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2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
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Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
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rici
tyCr
ude
oil
Refinery
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RE
(GR
EEN
H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBST ∙ Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
3
Unabhaumlngige Experten seit uumlber 30 Jahren fuumlr nachhaltige Energieversorgung und Mobilitaumlt
Bruumlcke zwischen Technologie Wirtschaft und Politik
Erneuerbare Energien Kraftstoffe Infrastruktur
Machbarkeitsstudien Nachhaltigkeitsanalysen technologiebasierte Strategieberatung Energiekonzepte
Globale und langfristige Perspektive
Konsequenter Systemansatz ndash Denken uumlber Bereichsgrenzen hinweg
Internationale Kunden in Industrie Politik und Verbaumlnden
Ausgewaumlhlte Referenzen
FVV Renewables in Transport 2050
BMVI Mobilitaumlts- und Kraftstoffstrategie (MKS)
JRCEUCARCONCAWE (JEC) Well-to-Tank Analysen
httpwwwlbstderessourcesdocs2016FVV_H1086_Renewables-in-Transport-2050-Kraftstoffstudie_IIpdf
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Klimaschutzziel Luftfahrtsektor
ICAO
Carbon neutral growth from 2020 (intlsquol aviation)
2 a fuel efficiency up to 2050 (global fleet)
ATAG
15 a fuel efficiency until 2020
Carbon neutral growth from 2020
50 2005 greenhouse gas emission reduction in 2050
5
Source [ATAG 2013] [ATAG 2013] Air Transport Action Group Reducing emissions from aviation through carbon
neutral growth from 2050 working paper developed for the 38th ICAO Assembly SeptemberOctober 2013 2013
Source [ATAG 2013]
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Warum PtL
Herausforderungen fuumlr die Luftfahrt
ndash 15-2degC Ziel Conference of the Parties Paris 2016
ndash 502005 THG-Emissionsminderung bis 2050 vermutlich nicht ausreichend
ndash Je groumlszliger Luftverkehrswachstum desto houmlhere spezifische THG-Minderungsbedarfe beim Kraftstoff notwendig
Chancen mit Power-to-Liquids
ndash EE-Strompotenziale weltweit ein Vielfaches uumlber dem Energiebedarf
ndash ~100 THG-Minderung bdquoWell-to-Tankldquo mit erneuerbarem Strom
ndash Geringere Schadstoffemissionen
ndash Lokale Wertschoumlpfung
Nachhaltigkeit UND Skalierbarkeit sind mit Power-to-Liquids gegeben 6
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
eic
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H2
Waumlrme
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
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Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
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Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
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Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
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0
100
200
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500
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700
800
900H
EFA
Rap
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2
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FT-R
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FT-R
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NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
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Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
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ne
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CN
G f
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NG
LNG
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H2
via
SM
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G)
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EE-C
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(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
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500
600G
aso
line
ker
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NG
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H2
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SM
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G)
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G)
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GH
2 (
on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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ho
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taxe
s) [euro
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iese
l-e
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
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061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
R (
on
site
)
EE-P
tL m
eth
ano
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EE-P
tL F
T ro
ute
EE-P
tL S
OEC
met
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ol r
ou
te
EE-P
tL S
OEC
-FT
rou
te
EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
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Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
R F
UTU
RE
(GR
EEN
H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
LBST ∙ Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
3
Unabhaumlngige Experten seit uumlber 30 Jahren fuumlr nachhaltige Energieversorgung und Mobilitaumlt
Bruumlcke zwischen Technologie Wirtschaft und Politik
Erneuerbare Energien Kraftstoffe Infrastruktur
Machbarkeitsstudien Nachhaltigkeitsanalysen technologiebasierte Strategieberatung Energiekonzepte
Globale und langfristige Perspektive
Konsequenter Systemansatz ndash Denken uumlber Bereichsgrenzen hinweg
Internationale Kunden in Industrie Politik und Verbaumlnden
Ausgewaumlhlte Referenzen
FVV Renewables in Transport 2050
BMVI Mobilitaumlts- und Kraftstoffstrategie (MKS)
JRCEUCARCONCAWE (JEC) Well-to-Tank Analysen
httpwwwlbstderessourcesdocs2016FVV_H1086_Renewables-in-Transport-2050-Kraftstoffstudie_IIpdf
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
4
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Klimaschutzziel Luftfahrtsektor
ICAO
Carbon neutral growth from 2020 (intlsquol aviation)
2 a fuel efficiency up to 2050 (global fleet)
ATAG
15 a fuel efficiency until 2020
Carbon neutral growth from 2020
50 2005 greenhouse gas emission reduction in 2050
5
Source [ATAG 2013] [ATAG 2013] Air Transport Action Group Reducing emissions from aviation through carbon
neutral growth from 2050 working paper developed for the 38th ICAO Assembly SeptemberOctober 2013 2013
Source [ATAG 2013]
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Warum PtL
Herausforderungen fuumlr die Luftfahrt
ndash 15-2degC Ziel Conference of the Parties Paris 2016
ndash 502005 THG-Emissionsminderung bis 2050 vermutlich nicht ausreichend
ndash Je groumlszliger Luftverkehrswachstum desto houmlhere spezifische THG-Minderungsbedarfe beim Kraftstoff notwendig
Chancen mit Power-to-Liquids
ndash EE-Strompotenziale weltweit ein Vielfaches uumlber dem Energiebedarf
ndash ~100 THG-Minderung bdquoWell-to-Tankldquo mit erneuerbarem Strom
ndash Geringere Schadstoffemissionen
ndash Lokale Wertschoumlpfung
Nachhaltigkeit UND Skalierbarkeit sind mit Power-to-Liquids gegeben 6
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
eic
her
Wasser
H2
Waumlrme
LBST
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
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Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
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Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
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2
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Ro
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FT-R
ou
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FT-R
ou
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NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
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Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
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NG
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H2
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SM
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G)
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EE-C
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G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
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H2
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SM
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G)
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SOEC
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on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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ho
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taxe
s) [euro
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iese
l-e
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
R (
on
site
)
EE-P
tL m
eth
ano
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tL F
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EE-P
tL S
OEC
met
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ol r
ou
te
EE-P
tL S
OEC
-FT
rou
te
EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
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2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
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Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
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RE
(GR
EEN
H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
4
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systemtechnik
Klimaschutzziel Luftfahrtsektor
ICAO
Carbon neutral growth from 2020 (intlsquol aviation)
2 a fuel efficiency up to 2050 (global fleet)
ATAG
15 a fuel efficiency until 2020
Carbon neutral growth from 2020
50 2005 greenhouse gas emission reduction in 2050
5
Source [ATAG 2013] [ATAG 2013] Air Transport Action Group Reducing emissions from aviation through carbon
neutral growth from 2050 working paper developed for the 38th ICAO Assembly SeptemberOctober 2013 2013
Source [ATAG 2013]
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systemtechnik
Warum PtL
Herausforderungen fuumlr die Luftfahrt
ndash 15-2degC Ziel Conference of the Parties Paris 2016
ndash 502005 THG-Emissionsminderung bis 2050 vermutlich nicht ausreichend
ndash Je groumlszliger Luftverkehrswachstum desto houmlhere spezifische THG-Minderungsbedarfe beim Kraftstoff notwendig
Chancen mit Power-to-Liquids
ndash EE-Strompotenziale weltweit ein Vielfaches uumlber dem Energiebedarf
ndash ~100 THG-Minderung bdquoWell-to-Tankldquo mit erneuerbarem Strom
ndash Geringere Schadstoffemissionen
ndash Lokale Wertschoumlpfung
Nachhaltigkeit UND Skalierbarkeit sind mit Power-to-Liquids gegeben 6
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
7
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systemtechnik
PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
201
6-01
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
9
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systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
eic
her
Wasser
H2
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
11
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
LBST
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2-15
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
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2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
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2-15
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
201
5-12
-15
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
BtL
KU
P
Me
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than
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Ro
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tro
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EE-H
2
Me
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Ro
ute
FT-R
ou
te
Me
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ol-
Ro
ute
FT-R
ou
te
NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
201
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-15
Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
201
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
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on
site
)
EE-P
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-FT
rou
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EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
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G
CG
H2
via
SM
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site
)
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(LN
G)
EE-C
H4
(C
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EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
R (
on
site
)
EE-P
tL m
eth
ano
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EE-P
tL F
T ro
ute
EE-P
tL S
OEC
met
han
ol r
ou
te
EE-P
tL S
OEC
-FT
rou
te
EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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lect
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ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
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RE
(GR
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Klimaschutzziel Luftfahrtsektor
ICAO
Carbon neutral growth from 2020 (intlsquol aviation)
2 a fuel efficiency up to 2050 (global fleet)
ATAG
15 a fuel efficiency until 2020
Carbon neutral growth from 2020
50 2005 greenhouse gas emission reduction in 2050
5
Source [ATAG 2013] [ATAG 2013] Air Transport Action Group Reducing emissions from aviation through carbon
neutral growth from 2050 working paper developed for the 38th ICAO Assembly SeptemberOctober 2013 2013
Source [ATAG 2013]
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Warum PtL
Herausforderungen fuumlr die Luftfahrt
ndash 15-2degC Ziel Conference of the Parties Paris 2016
ndash 502005 THG-Emissionsminderung bis 2050 vermutlich nicht ausreichend
ndash Je groumlszliger Luftverkehrswachstum desto houmlhere spezifische THG-Minderungsbedarfe beim Kraftstoff notwendig
Chancen mit Power-to-Liquids
ndash EE-Strompotenziale weltweit ein Vielfaches uumlber dem Energiebedarf
ndash ~100 THG-Minderung bdquoWell-to-Tankldquo mit erneuerbarem Strom
ndash Geringere Schadstoffemissionen
ndash Lokale Wertschoumlpfung
Nachhaltigkeit UND Skalierbarkeit sind mit Power-to-Liquids gegeben 6
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
7
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systemtechnik
PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
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6-01
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
9
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
eic
her
Wasser
H2
Waumlrme
LBST
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2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
11
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
LBST
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2-15
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
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2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
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2-15
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
BtL
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2
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FT-R
ou
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FT-R
ou
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NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
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ne
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sel
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G f
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fro
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H2
via
SM
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on
site
)
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(LN
G)
EE-C
H4
(C
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EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
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via
SM
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G)
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EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
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on
site
)
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EE-C
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G)
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H4
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EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
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UTU
RE
(GR
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Warum PtL
Herausforderungen fuumlr die Luftfahrt
ndash 15-2degC Ziel Conference of the Parties Paris 2016
ndash 502005 THG-Emissionsminderung bis 2050 vermutlich nicht ausreichend
ndash Je groumlszliger Luftverkehrswachstum desto houmlhere spezifische THG-Minderungsbedarfe beim Kraftstoff notwendig
Chancen mit Power-to-Liquids
ndash EE-Strompotenziale weltweit ein Vielfaches uumlber dem Energiebedarf
ndash ~100 THG-Minderung bdquoWell-to-Tankldquo mit erneuerbarem Strom
ndash Geringere Schadstoffemissionen
ndash Lokale Wertschoumlpfung
Nachhaltigkeit UND Skalierbarkeit sind mit Power-to-Liquids gegeben 6
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
7
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PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
201
6-01
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
9
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
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her
Wasser
H2
Waumlrme
LBST
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15-1
2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
11
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
201
5-12
-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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systemtechnik
Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
BtL
KU
P
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than
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Ro
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FT-R
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te
Me
than
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Ro
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FT-R
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NT-
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HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
Me
than
ol-
Ro
ute
FT-R
ou
te
Me
than
ol-
Ro
ute
FT-R
ou
te
NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
201
5-12
-15
Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
201
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-15
[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
R (
on
site
)
EE-P
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-FT
rou
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EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
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on
site
)
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rou
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H4
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NG
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EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
R (
on
site
)
EE-P
tL m
eth
ano
l ro
ute
EE-P
tL F
T ro
ute
EE-P
tL S
OEC
met
han
ol r
ou
te
EE-P
tL S
OEC
-FT
rou
te
EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
R F
UTU
RE
(GR
EEN
H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
7
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PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
201
6-01
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
9
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
eic
her
Wasser
H2
Waumlrme
LBST
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2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
11
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
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systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
201
5-12
-15
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
BtL
KU
P
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Ro
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FT-R
ou
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Ro
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te
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Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
Me
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Ro
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FT-R
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Me
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Ro
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FT-R
ou
te
NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
201
5-12
-15
Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
201
5-12
-15
[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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ludwig boumllkow
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
m N
G
CG
H2
via
SM
R (
on
site
)
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H4
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EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
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LNG
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G
CG
H2
via
SM
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site
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(LN
G)
EE-C
H4
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H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
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ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
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sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
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G
CG
H2
via
SM
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site
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EE-P
tL S
OEC
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EE-C
H4
(C
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)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
R F
UTU
RE
(GR
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
PtL | Taxonomie und Definition
laquoPower-to-liquidsraquo (PtL) umfasst alle Fluumlssigkraftstoff-Herstellungsrouten die uumlberwiegend auf (erneuerbarem) Strom basieren
Diesel Kerosin und Benzin werden typischerweise co-prouziert 8
Power-to-Anything (PtX)
Power-to-Heat Power-to-Fuels
Power-to-Gas (PtG)
Hydrogen
Methane
Power-to-Liquids (PtL)
Diesel
Kerosene
Gasoline
hellip
Power-to-Chemicals
Ethylene
Ammonia
hellip
LBST
201
6-01
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systemtechnik
Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
9
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
eic
her
Wasser
H2
Waumlrme
LBST
20
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2-15
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systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
11
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
LBST
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15-1
2-15
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systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
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systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
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systemtechnik
Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
201
5-12
-15
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
BtL
KU
P
Me
than
ol-
Ro
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FT-R
ou
te
Me
than
ol-
Ro
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FT-R
ou
te
NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
Me
than
ol-
Ro
ute
FT-R
ou
te
Me
than
ol-
Ro
ute
FT-R
ou
te
NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
201
5-12
-15
Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
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300
400
500
600G
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G)
EE-C
H4
(C
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) SO
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EE-C
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(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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-08
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Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
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300
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500
600G
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G)
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site
)
Elec
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(04
kV
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
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iese
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
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300
400
500
600G
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via
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G)
SOEC
EE-C
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2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
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NEA
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RE
(GR
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Alternativen zum Rohoumll basierten Kerosin
9
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
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Sp
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CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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0
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HT-
Elek
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2
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Ro
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FT-R
ou
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Me
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ute
FT-R
ou
te
NT-
Elek
tro
lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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047 041 034
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)
EE-C
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(LN
G)
EE-C
H4
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) SO
EC
EE-C
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G)
SOEC
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GH
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on
site
)
Elec
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Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Fuel costs ndash EU ndash 2015
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134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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via
SM
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on
site
)
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G)
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(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
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(LN
G)
EE-C
H4
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) SO
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EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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lect
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tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
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NEA
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RE
(GR
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Niedertemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
10
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Speicher
CO2
Benzin Kerosin Diesel
H2-
Sp
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Wasser
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
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Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
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Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
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systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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0
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700
800
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Rap
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2
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FT-R
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NT-
Elek
tro
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HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
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2 (
on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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061 051 041
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259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
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via
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G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
lD
iese
l-e
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
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ker
ose
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G f
rom
NG
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fro
m N
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H2
via
SM
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on
site
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EE-P
tL S
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te
EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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rici
tyCr
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oil
Refinery
LBST
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NEA
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Fischer-Tropsch-Route
11
Elektrolyse Fischer-Tropsch-
Synthese
Hydrocracking Isomerisierung
Destillation
H2 Roh-PtL
CO2-Absorption Regenerierung
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
Inverse CO-Shift
H2
Wasser
CO
CO2
Waumlrme
Waumlrme
Strom
Strom
Wasser
Strom
CO2-Verfluumlssigung
Strom
CO2
CO2-Storage
CO2
Benzin Kerosin Diesel
Wasser
H2
Dampf-erzeugung
Steam Waumlrme
Waumlrme
LBST
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15-1
2-15
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systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
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CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
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2-15
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Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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-15
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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0
100
200
300
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600
700
800
900H
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2
Me
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FT-R
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NT-
Elek
tro
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HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
201
5-12
-15
Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
201
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
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via
SM
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G)
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SOEC
EE-C
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2 (
on
site
)
Elec
tric
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(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
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iese
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
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)
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H4
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G)
EE-C
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EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
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Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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tyCr
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RE
(GR
EEN
H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Niedertemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
12
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthesis Oligomerisierung
Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Strom
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
H2
H2-
Sp
eic
her
CO2
CO2-Speicher
Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
LBST
20
15-1
2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
201
5-12
-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900H
EFA
Rap
s
BtL
KU
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FT-R
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te
Me
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HT-
Elek
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2
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NT-
Elek
tro
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HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
201
5-12
-15
Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
ose
ne
die
sel
CN
G f
rom
NG
LNG
fro
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G
CG
H2
via
SM
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site
)
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(LN
G)
EE-C
H4
(C
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EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
line
ker
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CN
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H2
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G)
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G)
SOEC
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GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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systemtechnik
Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
200
300
400
500
600G
aso
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ker
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CN
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H2
via
SM
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site
)
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EE-C
H4
(C
NG
)
EE-C
H4
(LN
G)
EE-C
H4
(C
NG
) SO
EC
EE-C
H4
(LN
G)
SOEC
EE-C
GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
sts
(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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ludwig boumllkow
systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Hochtemperatur-Elektrolyse + Methanol-Route
13
Elektrolyse Methanol-Synthese
DME-Synthese Olefin-Synthese
Oligomerisierung Hydrotreating
H2 CH3OH
CO2-Verfluumlssigung
Benzin Kerosin Diesel
Strom
Strom
CO2 (aus Luft Abgas Biogasaufbereitung)
H2
CO2 CO2
Wasser
Waumlrme
Dampf
Wasser
CO2-Absorption
Regenerierung
CO2
Strom
CO2
CO2-Speicher Dampf-
erzeugung
Dampf Wasser
Waumlrme
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2-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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-15
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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systemtechnik
Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
0
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900H
EFA
Rap
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2
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Elek
tro
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Elek
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EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
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CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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047 041 034
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572 577
474 475
513 514
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site
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Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Fuel costs ndash EU ndash 2015
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134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
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061 051 041
158176 186
160 159
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
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ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Refinery
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Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Technology Readiness Level (TRL)
Technology maturity in principle given for standard process components
ndash PEMalkaline electrolyser scale-up and deployment prerequisite for cost reduction
ndash High-temperature electrolysis (SOEC) performance to be validated scaling-up and demonstration
Demonstration of full pathway(s) to build confidence
14
Fuel Pathway TRL
today TRL
2020
PtL
Fischer-Tropsch route with low temperature electrolysis 8-9 9
Fischer-Tropsch route with high temperature electrolysis 5 8
Methanol route with low temperature electrolysis 8-9 9
Methanol route with high temperature electrolysis 5 8
PtG-H2 Low temperature electrolysis 8 9 LBST
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Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
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Rap
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NT-
Elek
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lyse
HT-
Elek
tro
lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
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CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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047 041 034
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Fuel costs ndash EU ndash 2015
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134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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s) [euro
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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(wit
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taxe
s) [euro
lD
iese
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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systemtechnik
Annex
28
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Aktuelle PtL-Projekte
Bislang keine vollstaumlndige PtL-Anlage fuumlr Kerosinproduktion realisiert jedoch wichtige Elemente derzeit in Demonstration
Fischer-Tropsch-Route
ndash Sunfire (Roh-FT DresdenDE in Betrieb 160 LiterTag)
Methanol-Route
ndash HS Orka ReykjanesIsland (in Betrieb Methanol)
ndash Silicon Fire AlthenrheinSchweiz (in Betrieb 1000 LiterTag Methanol)
ndash Steag Mitsubishi et al LuumlnenDE (in Bau Methanol)
ndash Primus Green Energy HillsboroughUSA (in Betrieb 43 LiterStunde Benzin)
ndash Blue Fuel Energy BCKanada (in Entwicklung 106000 LiterTag Benzin)
15
copy Steag
copy Sunfirerenedeutscherde
copy ThinkGeoEnergy Lizenz CC BY 20 2012
copy Armin Graumlssl Silicon Fire 2011
copy Primus GE 2013
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systemtechnik
Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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HT-
Elek
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lyse
EE-H
2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
Ertr
ag K
raft
sto
ff (
GJ
(ha
a))
CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
201
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-15
[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
19
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
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600G
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via
SM
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G)
EE-C
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GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
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(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
lD
iese
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
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via
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SOEC
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on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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(wit
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
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via
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on
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EE-P
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SOEC
EE-C
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2 (
on
site
)
Elec
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(04
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)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
ho
ut
taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
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Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
28
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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tyCr
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Refinery
LBST
201
5-12
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Flaumlchenintensitaumlt
Windenergie
ndash Nennleistung 3 MW
ndash Rotordurchmesser 115 m
ndash Abstand zwischen Windkraftanlagen 4 Rotordurchmesser
ndash Jahresertrag 2071 kWh pro kW
Photovoltaik
ndash Sonneneinstrahlung 900 kWh(msup2a)
ndash Modulwirkungsgrad 15
ndash Performance Ratio 80
ndash ModulflaumlcheLandflaumlche 33
Biomasse
ndash Raps 37 t Rapskoumlrner pro ha und Jahr bei 91 Trockensubstanz
ndash Kurzumtrieb (KUP) 10 t Trockensubstanz pro ha und Jahr
16
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2
PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
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CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
Min
Max
LBST
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
17
Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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systemtechnik
Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
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G)
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site
)
Elec
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kV
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Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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061 051 041
158
259 275237 236 246 248
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
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061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
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Elec
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
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ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2 PtL - NT-Elektrolyse PtL - HT-Elektrolyse PtCH4 PtH2
Biomasse PV Wind
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CO2 aus Luft
CO2 aus Biogasaufbereitung
CO2 aus Abgas
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Kraftstoffertrag pro Flaumlcheneinheit well-to-tank
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Power-to-Liquids Power-to-Methane (CH4) Power-to-Hydrogen (H2)
Biomasse
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Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Fuel costs ndash EU ndash 2015
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Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
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Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
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Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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systemtechnik
Annex
28
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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Refinery
LBST
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Wasserbedarf
Wasserbedarf PtX-Kraftstoffe gguuml Biokraftstoffe vernachlaumlssigbar
bdquoGruumlnes Wasserldquo Regenwasser das im fruchtbaren Boden gespeichert ist
bdquoBlaues Wasserldquo Wasser das aus Grundwasserreserven und Oberflaumlchengewaumlsser entnommen wird 18
Gruumlnes Wasser (msup3GJ)
Blaues Wasser (msup3GJ)
Summe (msup3GJ)
Summe (lH2OlDi-Aumlquiv)
Quelle
Jatrophaoumll 239 335 574 20598
globaler Oslash [JRC 2013]
Rapsoumll 145 20 165 5921
Sojaoumll 326 11 337 12093
Palmoumll 150 0 150 5383
Sonnenblumenoumll 428 21 449 16112
Ethanol aus Mais 94 8 102 3660
Ethanol aus Zuckerruumlben 31 10 41 1471
Ethanol aus Zuckerrohr 60 25 85 3050
H2 aus Elektrolyse 0 0076 0076 272 LBST
PtCH4 via Methanisierung 0 0057 0057 203 LBST
PTL via Methanol-Route 0 0038 0038 138 LBST
PTL via FT-Route 0 0040 0040 143 LBST
LBST
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[JRC 2013] European Commission Joint Research Centre (JRC) Bioenergy and Water Report EUR 26160 2013
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
047 041 034
251
512534
572 577
474 475
513 514
423
237
000
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600G
aso
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via
SM
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site
)
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G)
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SOEC
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GH
2 (
on
site
)
Elec
tric
ity
(04
kV
)
Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
l co
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(wit
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taxe
s) [euro
lD
iese
l-e
qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
000
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aso
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SM
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SOEC
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on
site
)
Elec
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(04
kV
)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
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iese
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
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SM
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on
site
)
Elec
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(04
kV
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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s) [euro
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qu
iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
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Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Refinery
LBST
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Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
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systemtechnik
047 041 034
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Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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Fuel costs ndash EU ndash 2015
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134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
259 275237 236 246 248
214 216 205 209
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
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2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
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Elec
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Annex
28
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
047 041 034
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Methane hydrogen Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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2015
Fuel costs ndash EU ndash 2015
20
134 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equiv full load period CO2 from air 60 US$bbl fossil liquids (today) 0 eurot C02
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
21
061 051 041
158
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Elec
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(04
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)
Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
Fue
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s) [euro
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iv]
LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
16
-01
-08
2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
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600G
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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taxe
s) [euro
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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-01
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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ludwig boumllkow
systemtechnik
Annex
28
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
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29
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Fuel costs ndash EU ndash 2050
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
80 ctkWh electricity costs (incl transport) 4000 ha equivalent full load period CO2 from air 100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
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Gasolinekerosenediesel Methane H2
Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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qu
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
20
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
27
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Annex
28
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Refinery
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Fuel costs ndash PtL Import vs domestic RESPtH2 ndash 2050
22
061 051 041
158176 186
160 159
230 232 225 227205 209
000
100
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500
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Liquid fuelsreference
Gaseous fuels reference Liquid fuels Gaseous fuels Electricityfor BEV
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LNG shipping NG costs (excl transport) Electricity costs H2 productionH2 storage (incl compressor) CO2 provision Methanationsynthesis NG gridCH4 storage CH4 liquefaction (onsite) Transport to EU Distribution via truck Filling stationReference
LBST
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PtL import from North Africa- Electricity from SOT with heat storage (55 ctkWh 6500 ha)
- CO2 from air via TSA
FOSSIL IMPORT RENEWABLE DE
PtG (H2 CH4) in Germany- Renewable electricity mix (82 ctkWh 4000 ha)incl electricity transport
- CO2 from air via TSA
RENEWABLE IMPORT 2050
Source LBST Renewables in Transport 2050 FVV (ed) 2016
100 US$bbl fossil liquids (IEA) 0 eurot C02
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
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Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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systemtechnik
Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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tyCr
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Refinery
LBST
201
5-12
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
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systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
23
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Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
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Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
28
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Literature
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Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
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NEA
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Routenplanung
PtL-Kerosin hat groszlige Potenziale fuumlr THG-Reduktion in der Luftfahrt Wichtiger Baustein neben Effizienzsteigerung von Fluggeraumlt und Flugbetrieb
Weitere Kostendegression EE-Strom Elektrolyse Verfahren Massenfertigung
Zwei vielversprechende PtL-Routen (etablierte Komponenten) Wettbewerb
PtL leicht transportierbar Lokale Wertschoumlpfung an favorablen Standorten weltweit
Geringere Schadstoffemissionen durch synthetisches Kerosin wahrscheinlich Reduktion der Klimawirkungen in groszligen Houmlhen
=gt Validierung PtL-Kerosin
ndash Pilotproduktion mit flexiblem Anlagenbetrieb
ndash Emissionsmessungen in stationaumlren Turbinenmessstaumlnden
ndash Emissionsmessungen im Abgasstrahl in Reiseflughoumlhe (Zertifizierung Methanol-Route vorausgesetzt)
PtL = Elektrifizierung der Kraftstoffproduktion (well-to-tank)
Elektrifizierung der Fluggeraumlte (tank-to-wake) weiter verfolgen 24
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Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
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T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
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28
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
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29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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tyCr
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Refinery
LBST
201
5-12
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H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Agenda
1 LBST
2 Warum PtL
3 PtL-Herstellung
4 PtL-Kosten
5 Diskussion
6 Ankuumlndigung
25
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ludwig boumllkow
systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
26
ludwig boumllkow
systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
28
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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LBST
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Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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systemtechnik
Ankuumlndigung
Ein PtL-Hintergrundpapier und Flyer wird aktuell von LBST und Bauhaus Luftfahrt erstellt
Auftraggeber ist das Umweltbundesamts (UBA)
Vorstellung im ICAO-Umfeld fuumlr dieses Jahr geplant
Inhalte ua
ndash Techno-Oumlkonomie von Power-to-Liquids
ndash Entwicklungspotenziale
ndash Umweltbewertung
ndash Einbettung in die Energielandschaft
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systemtechnik Bauhaus
Luftfahrt
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
LBST Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr 15 85521 MuumlnchenOttobrunn httpwwwlbstde
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Annex
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
29
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systemtechnik
Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Refinery
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Kontakt
Patrick Schmidt (Dipl-Ing)
T +49 (0)89 608110-36 E PatrickSchmidtLBSTde
Werner Weindorf (Dipl-Ing)
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28
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systemtechnik
Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Annex
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Literature
P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
FVV-Report 1086 2016
Download
httpwwwfvv-netdeendownloadrenewables-in-transport-2050renewables-in-transport-2050html
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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P Schmidt W Zittel W Weindorf T Raksha (LBST)
Renewables in Transport 2050 ndash Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity ndash Europe and Germany
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Exkurs
Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
31
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
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Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
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tyCr
ude
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Refinery
LBST
201
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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Definition der Technology Readiness Levels (TRL)
30
Nr TRL Beschreibung nach bdquoHorizon2020ldquo [EC 2014]
1 Grundprinzip verstanden
2 Technisches Konzept beschrieben
3 Konzept experimentell nachgewiesen
4 Technologie im Labor validiert
5 Technologie im industriellem Kontext validiert
6 Technologie im industriellen Kontext demonstriert
7 Prototyp im laumlngeren Betrieb demonstriert
8 Funktionsfaumlhigkeit des Systems nachgewiesen
9 Funktionsfaumlhigkeit des Systems im laumlngeren Betrieb nachgewiesen
[EC 2014] European Commission (EC) Horizon 2020 ndash Work Programme 2014-2015 General Annexes G Technology readiness levels (TRL) 23 July 2014 httpeceuropaeuresearchparticipantsdatarefh2020wp2014_2015annexesh2020-wp1415-annex-g-trl_enpdf
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Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
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systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
34
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Verringerung der Treibhausgasemissionen von Rohoumll-produkten (einschlieszliglich Kerosin) durch Einsatz von gruumlnem Wasserstoff in Raffinerien
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LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Wasserstoff in Raffinerien | Rolle
Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
sinkenden Rohoumllqualitaumlten (Schwefelgehalte)
sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
H2
H2
Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
LBST 19012015
LBSTde 1 Maumlrz 2016 Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH
ludwig boumllkow
systemtechnik
Potenzial fuumlr Deutschland
7 THG-Emissionen der Raffinerie = 15 Millionen t CO2eqa
Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
Wasserstoff in Raffinerien | Szenario gruumlner Wasserstoff
Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
ew e
lect
rici
tyCr
ude
oil
Refinery
LBST
201
5-12
-09
NEA
R F
UTU
RE
(GR
EEN
H2)
Source LBST et al Power-to-Gas Expertise for Tuck Foundation 2016
33
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ludwig boumllkow
systemtechnik
Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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Externer H2-Bedarf in Raffinerien steigt beihellip
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sinkenden Schweroumllbedarfen (Schifffahrt) 32
Raffinerie
H2 Quellen Reformer
Platformer
H2 Verbraucher Entschwefelung Hydrotreating Hydrocracking
Rohoumll
Benzin
Kerosin
Diesel
Sonstige
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Nettobedarf H2 Heute Reformierung von Erdgas Zukunft Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom
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Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
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Electrolysis Compression amp storage
Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Refinery
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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Auswirkungen auf die Kraftstoffgestehungskosten +05 ctlDiesel-Aumlquiv
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Photovoltaic
Wind power
Extraction Transport Distribution Refuelling station
H2
H2Electricity
Electricity
Crude oil Crude oilGasolineDiesel
GasolineDiesel
Ren
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Refinery
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Gruumlner Wasserstoff in Raffinerien | Maszlignahmen
Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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Mindestens 6 THG-Reduktion in Kraftstoffen bis 2020 gefordert nach EU Fuel Quality Directive
Nationale Umsetzung (BImSchG) sieht derzeit insbesondere Biokraftstoffe fuumlr Zielerreichung vor
Minderungsmaszlignahmen innerhalb der Raffinerie derzeit nicht anrechenbar
Verordnungsermaumlchtigung (BImSchG Dritter Teil zweiter Abschnitt sect37d Absatz 2) liegt vor um weitere erneuerbare Kraftstoffe und Maszlignahmen anrechenbar zu gestalten
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