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Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg

Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg. Handelskammer 18.10.07. Peter Burger Universität Hamburg. burger@chemie.uni-hamburg.de Unterlagen:www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger. Wer bin ich?. 1982-1991: Studium & Promotion (Katalyse) in anorg. Chemie

siegfried
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Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg

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Presentation Transcript

  1. Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg Handelskammer 18.10.07 Peter Burger Universität Hamburg burger@chemie.uni-hamburg.de Unterlagen:www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger

  2. Wer bin ich? 1982-1991: Studium & Promotion (Katalyse) in anorg. Chemie Universität Konstanz 1991-1993: Postdoktorand (Alkanfunktionalisierung) UC Berkeley, USA 1993-2002: Oberassistent (H2-Komplexe, partielle Methanoxidation) Universität Zürich 2002: Habilitation und Venia Legendi an der Universität Zürich und Annahme des Rufes an die Universität Hamburg

  3. H2@HH Nomen est Omen! Wasserstoff gehört nach Hamburg! Antragsskizze Exzellenzinitiative Sept. 06 12.1.2007  H2 - Anknüpfung?

  4. H2: Unde venis – quo vadis Woher?Wohin? Erzeugung Energie-Speicherung & Träger kein Primärenergieträger

  5. „Henne-Ei“ Problem ? H2: Unde venis – quo vadis Woher?Wohin? Erzeugung Energie-Speicherung & -Träger kein Primärenergieträger

  6. H2 Übersicht: Unde venis – quo vadis Quelle: Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellenverband „Woher kommt die Energie fürdie Wasserstofferzeugung-Status und Alternativen“. http://www.hyweb.de/Wissen/docs2006/DWV_Woher-H2_NOV2006.pdf

  7. Erdgas - Wasserstofferzeugung CH4 + 2 H2O  CO2+ 4 H2 Netto: Vorteil: zentrale Erzeugung Mikroreformer denkbare CO2-Sequestrierung (CSS) Katalyseforschung Prosenc, Burger, Heck, Weller 48% H2 weltweit aus Erdgas, Methan (CH4) • CH4 + H2O  CO + 3 H2 2) CO + H2O  CO2 + H2 sehr hoher Energieaufwand! Dampfreformierungsanlage Brunsbüttel Gajewski, Kather, Winkler

  8. neue mikrobiologische Systeme Stegmann, Antranikian, Liese, Streit Thermochemische Erzeugung Kather, Willner H2 aus Biomasse Biotechnologie Stegmann, Scherer

  9. H2 aus Biomasse: Ackerflächen ? „Produziert man Wasserstoff aus Photovoltaik oder Windauf einem Acker, anstatt auf der gleichen Fläche Biokraftstoffe zu produzieren, so erhält man 10-mal mehr Kraftstoff....“ Ertrag [GJ/ha] Aktuelle Studie: LudwigBölkowSystemtechnik GmbH vom 9.10.07 H2: Wind/PV Methan, Biodiesel etc. http://www.hyweb.de/Wissen/docs2007/LBST-Analysis_Biofuels-vs-H2-wind-PV-yield_09OCT2007.pdf

  10. MIT, Department of Chemistry „I’m not sure what the winner will be that is able to make energy withoutadding extra CO2 to the atmosphere.”A failing of energy R&D forthe last 30 years inthe United States has been that it has been treated as an engineeringproblem, with a little ‘r’ component and big ‘D.’ There needs to bean‘R’ biggerthan the ‘D.’ There are whole new areas ofscience and engineering that need to be discovered to solve this problem.” Science315, 2007, 789 PNAS103, 2006, 15729

  11. Photobiologische H2-Erzeugung Streit Artifizielle Photosynthese (Katalysatoren) Burger, Heck, Luinstra, Prosenc, Weller Solare Wasserstofferzeugung H2O + Licht  H2 + ½ O2 Photosynthese ca. 1 Milliarde Jahre Entwicklungszeit

  12. Chlor-Alkali-Elektrolyse Strom + H2O+NaCl ½H2+½Cl2+NaOH PEM Wasser-Elektrolyseur Fa. Dow, Stade H2 Pipeline  HH Lolland, Dänemark Edelmetall-reduzierte/ -freie Elektroden J. Müller, Heck, Prosenc, Burger WELCOME TO HYDROGEN COMMUNITY LOLLAND Membrane Nunes, Luinstra Elektrolyseur Wasserstofferzeugung H2O + Strom  H2 + ½ O2 Elektrolyse Wärme Speicherung!! H2 FC‘s

  13. Wasserstoffspeicherung Diesel enormer Forschungsbedarf – neue Materialien Gasförmiger H2 700 bar Gravimetrische Energiedichte [MJ/kg] Flüssiger Wasserstoff: H2 Hochtemperaturmetallydrid: MgH2 Mitteltemperaturmetallydrid: NaAlH4 Tieftemperaturmetallydrid: FeTiH2.. Volumetrische Energiedichte [MJ/]

  14. Wasserstoffspeicher Metallhydride Ca(BH4)2/MgH2 Absorption Desorption Modellierung Neue Metallhydride Dornheim, Kabelac, Klassen Dornheim, Bormann Systemintegration Hapke, Struckmeier

  15. Wasserstoffspeicher „neue Materialien“ Carbon Nanotubes Weller, Mews, Bormann, Keil „Mesoporöse Materialien“ Fröba Organische Polymere Luinstra, Burger

  16. Gasspeicher nicht nur H2: CO2 Bedeutung: z.B. CCS-Verfahren Metal-Organic Frameworks, MOFS Fröba, Burger

  17. The Boston Consulting Group Anzeige in der „Zeit“ am 4.10.07, S. 77 Was kann die Wissenschaft sonst noch ? Schmeichelhaft aber eindimen- sionale Sichtweise! Naturwissenschaftler sind die besseren Manager.

  18. Kernfusion Iter ?? The Boston Consulting Group „Manhattan- oder Apollo-Projekt des 21. Jahrhunderts“ Anzeige in der „Zeit“ am 4.10.07, S. 77 zukünftige CO2-neutrale Energieressourcen Was kann die Wissenschaft sonst noch ? Managerbedarf ?

  19. Energieversorgung oder -verbrauch? „Henne-Ei“ Problem ?

  20. Anstieg: linear !!Nicht-Linearität!! USA: 1949-1999 Wissenschaft Solarstrom Solarstrom GDP Massives Delta!! Faktor 2! Belletristik Verbrauch Biomasse Biomasse 1949 1980 1999 nicht allein Bruttosozialprodukt Gas Beispiel: Dow Chemical Company Ė = N•(BSP/N)•(Ė/BSP) N: Weltbevölkerung, BSP/N: Bruttosozialprodukt/Kopf Ė/BSP: Energieintensität 1 EJ (6 sec Sonnenergie = 277,778 Mrd. kWh Quelle: PNAS103, 2006, 15729 Weltenergieverbrauch Linearer Anstieg Naturgesetz? Prmärenergie [EJ/a] 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2100 Jahr Quelle: WGBU/Shell 2005

  21. Prmärenergie [EJ/a] 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2100 Jahr  Beitrag der Hamburger Forschung zur Lösung des Problems Weltenergieverbrauch

  22. Stiftungskolleg Hamburg – The Energyzing City" Grundlagenforschung Nach- haltigkeit Angewandte Forschung Produkt-entwicklung

  23. Forschung und Lehre: Energiethemen"Hamburger Exzellenzinitiative" Promotionsstipendien: 50-60 pro Jahrweltweite Rekrutierung der Talente Zusammenschluss: 5 Hochschulen und 2 außer- universitäre Einrichtungen (LOI) Teilnehmer: 80 Hamburger Arbeitsgruppen - Architektur/Stadtplanung - Biologie, Chemie, Physik - Ingenieurwissenschaften - BWL/VWL Finanzierung: PPP-Modell - Industrie/Sponsoren & Hansestadt jeweils 1/3 - Einrichtungen und Wissenschaftler jeweils 1/6 Stiftungskolleg: Hamburg – The Energyzing City 1. Sponsor: Fa. Repower 50`000 €

  24. Stiftungskolleg: Hamburg – The Energyzing City" Ziele - weltweit führende Absolventen - Start-Up Unternehmen (Satelliten) @ - Hamburg an der Spitze des wichtig- sten Themas des 21. Jahrhunderts

  25. Energiespeicherung Hochleistungs- batterietechnologie Wasserstoffspeicher Wasser-Elektrolyse/Brennstoffzelle Energiewirtschaft Energieeffizienz/-einsparung Neue Ideen für neue Märkte Energieequellen Wind Solar Bio/Org.-Masse

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