1 / 48

Waterstof: waar staan we, waar gaat het naar toe?

Waterstof: waar staan we, waar gaat het naar toe?. Frank de Bruijn, KIVI NIRIA congres 12-10-2006. Waterstof. Een Gas. Kleurloos;Geurloos;Niet Giftig; Brandbaar. H 2. H 2 O. CH 4. C 7 H 14. C n H 2n. water. aardgas. benzine. biomassa. Waterstof Niet vrij verkrijgbaar.

taini
Download Presentation

Waterstof: waar staan we, waar gaat het naar toe?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Waterstof: waar staan we, waar gaat het naar toe? Frank de Bruijn, KIVI NIRIA congres 12-10-2006

  2. Waterstof Een Gas Kleurloos;Geurloos;Niet Giftig; Brandbaar H2 H2O CH4 C7H14 CnH2n water aardgas benzine biomassa Waterstof Niet vrij verkrijgbaar

  3. Waterstof waarom zouden we?

  4. 1. Voorzieningszekerheid en eindigheid: olie Reserve/jaarproductie BP statictical review 2005

  5. Voorzieningszekerheid (2): olie, gas, kolen Reserve/jaarproductie Nederlands aardgas: nog ca 28 jaar

  6. 2. klimaatverandering als gevolg van stijging CO2 gehalte (voorspellingen klimaatmodellen) Hogere temperaturen: zeer waarschijnlijk Zware regen: zeer waarschijnlijk Zware orkanen: zeer waarschijnlijk

  7. 3. Lokale luchtvervuiling NO2 emissies Smog Bron: rivm

  8. De lucht is nog nooit zo schoon geweest Ten eerste is het vermoeden dat de mens via de uitstoot van het broeikasgas CO2 het klimaat verandert een onbewezen en omstreden theorie

  9. …although the science remains uncertain, the chances of serious consequencesare high enough to make it worth spending the (not exorbitant) sums needed to try to mitigate climate change.

  10. Een verstandig energiebeleid Schoon Fossiel Trias Energetica Waterstof en Brandstofcellen Woningen Industrie Transport Wind Zon Biomassa Energiebesparing Hernieuwbare energie

  11. Waterstof Bronnen en Productie

  12. De waterstofketen: niet meer afhankelijk van één bron Nucleair Aardolieprodukten Kolen Aardgas LPG Biomassa Zon Wind Kooldioxide Waterstof Opslag/Transport/Distributie Opslag Gebouwde Omgeving Industrie Vervoer Weg/water/lucht

  13. Waterstof uit aardgas CH4 + H2O 800 –1000 °C; 8 – 35 bar CO + H2 Water-Gas Shift HT + LT CO2 Pressure Swing Adsorption H2 Bestaand proces voor waterstofproductie tbv MeOH, NH3, brandstofverbetering

  14. Waterstof uit kolen C + O2 + H2O 1200 – 1600 °C; 25 – 40 bar CO + H2 + CO2 + x,y,z Water-Gas Shift CO2 Pressure Swing Adsorption H2

  15. Waterstofproductie met CO2 afvangst en opslag projectvoorstel BP, Peterhead, Scotland Afvangst • uit kolen • uit aardgas Transport • technisch mogelijk Opslag • Enhanced Oil Recovery • Lege gasvelden • Saline Aquifers (Sleipner)

  16. Hernieuwbaar waterstof uit zon, wind, waterkracht

  17. Waterstof uit biomassa: thermochemisch Biomass HT vergassing > 1250 ºC CO + H2 + CO2 + x,y,z Water-Gas Shift CO2 Pressure Swing Adsorption H2

  18. Vergelijking productieprocessen Benzine: $8-10 per GJ

  19. Waterstof transport en distributie

  20. De waterstofketen: verschillende opties voor transport & distributie Waterstof Vloeibaar waterstof Hoge druk (200 – 700 bar) Pijpleidingen Gebouwde Omgeving Industrie Vervoer Weg/water/lucht

  21. Waterstofvoorziening anno 2050

  22. Kleinschalige productie voor de beginfase * Afbeelding van Hygear / Nexus Global Locale productie uit aardgas: 50 Nm3/hr = 5 kg H2/hr , voor 1 waterstofauto per uur

  23. Waterstof omzetting voor mobiliteit enwarmte-kracht

  24. De ideale manier om waterstof om te zetten: de brandstofcel Waterstof Lucht + warmte + H2O Efficiënt ; Schoon ; Stil

  25. Brandstofcellen voor vervoer: de voordelen Parijs NO emissies in West-Europa Los Angeles • Lagere emissies: fijn stof, NOx, CO, CxHy, SOx • Lager brandstofverbruik, lagere CO2 emissies • Minder geluid • Brandstofdiversificatie • Hogere beschikbaarheid elektriciteit • Minder onderhoud

  26. Waterstof voor vervoerstoepassingen(brandstofceltoepassingen) 5-70 kW waterstof 200 kW waterstof 2-7 kW waterstof 100-500 kW Waterstof uit kerosine 10-10000 kW Waterstof uit scheepvaartdiesel

  27. Europa: het CUTE project • 30 bussen in 10 steden • Verschillende klimaatcondities • Verschillende opties waterstofproductie • Beschikbaarheid waterstofbussen nu hoger • dan de dieselbussen!

  28. Plannen van de automobielindustrie GM Sequel Toyota Fine-N “Not affordable but doable” “GM’s goal,” Burns explained, “is to design and validate a fuel cell propulsion system by 2010 that is competitive with current internal combustion systems on durability and performance, and that ultimately can be built at scale affordably. ”

  29. Waterstoftoepassingen met voor waterstof aangepaste verbrandingsmotoren Ford Focus Waterstof ICE 2001 MAN Waterstof bus ICE Munchen luchthaven 1999 Ford Model U Waterstof ICE 2004 Tupolev vliegtuig op waterstof 1988

  30. Waterstofopslag voor personenauto’s Consumenten wensen Actieradius: > 600 km Tank tijd: < 2.5 minuten Kosten < $333 Huidige status (DoE 2004 Review)

  31. Brandstofcellen voor stationaire toepassingen: de voordelen • Lager brandstofverbruik, lagere CO2 emissies • Minder Net-uitval • Geen verzwaring van het e-net nodig • Geen grote investeringen productiecapaciteitin één keer

  32. 71 E-centrale(42%) Elektriciteit(30 arbitraryunits) Elektriciteit(30%) Aardgas 100 aardgas/kolen Aardgas 60 CV-ketel(100%) Warmte (60 arbitraryunits) Warmte(60%) Energiebesparing door warmte-krachtkoppeling Traditionele, gescheiden opwekking Energiebesparing door co-generatie Som: 131 Som: 100

  33. Waterstof voor stationaire toepassingen (brandstofceltoepassingen) 1-5 kW elektriciteit Waterstof uit aardgas 1 kW noodstroomvoorziening Op waterstof 200 kW elektriciteit + warmte Waterstof uit aardgas, biogas, etc

  34. Micro Warmte Kracht: Japan Micro Warmte Kracht: EU project Virtual Power Plant • Ca 30 systemen van 5 kWe, Plugpower/Vaillant. • allen bedreven op aardgas • op afstand aanstuurbaar • 11 systemen in Nederland • Millenium project van 1-5 kWe, Toshiba, Sanyo, Mitsibushi Electric, Fuji Electric, • eerste systeem bij premier Koizumi van Japan geinstalleerd • 350 systemen in lease constructie bij klanten in komend jaar

  35. Mini WK Meest verontwikkeld: Fosforzure Brandstofcel Meer dan 300 installaties wereldwijd Elektrisch rendement ca 32% Levensduur: 30.000 – 40.000 uur Kostenniveau: 2000 – 4000 euro/kWe Concurrentie in zelfde segment Gasmotoren (typisch 650 kWe – 3 MWe) Elektrisch rendement ca 42% Levensduur: ca 10 – 12 jaar Kostenniveau: 500 – 1500 euro/kWe Nadeel: NOx emissies en methaanslip (1-3 %)

  36. Huidige Status brandstofcel micro WK systemen Bewezen levensduur Ca 3 jaar Doel: > 10 jaar Beschikbaarheid Plugpower systemen: meer dan 92%. Doel: > 99.9 % Rendement Japanse systemen: ca 30% elektrisch rendement. Totaal rendement > 90%. Plugpower systemen: ca 25% elektrisch rendement. Totaal rendement > 85%. Doel: elektrisch rendement > 35%; totaal rendement > 90% Kosten Huidige productiekosten voor 1 kWe eenheden: ca 25000 - 75000 euro. Verwachting Tokyo Gas voor 2008 – 2010: 3700 euro. Doel: 1000 – 1500 euro

  37. Waterstof ketenrendementen

  38. De huidige energieketen voor het vervoer 100 35 km 86

  39. electrolyser De waterstofketen voor het vervoer 100 57 km 60

  40. De ketens vergeleken: een autorit van 100 km Benzine auto 283 MJ Primaire Energie CO2 emissies 21 kg Lokale emissies CO ; NOx ; HC 48 g ; 3 g ; 3 g Brandstofcelauto op waterstof Primaire Energie 196 MJ CO2 emissies 11 kg (aardgas) of 2 kg (biomassa) Lokale emissies CO ; NOx ; HC 0 g ; 0 g ; 0 g

  41. De Waterstofeconomie: toekomstmuziek? GII.com

  42. De Waterstofeconomie anno 2006

  43. Fases in een transitie Hier is visie en regie van de overheid nodig 25 – 50 jaar!

  44. 2005 2015 2025 2035 2045 De transitie naar Waterstof als energiedrager Waterstof uit Hernieuwbare Bronnen Het ultieme doel: schoon, hernieuwbaar waterstof voor transport en warmte-krachtopwekking Waterstof met CO2 afvangst uit aardgas en kolen Waterstof klimaatneutraal; gebruik maken van bronnen dievoldoende beschikbaar zijn Waterstof uit aardgas Het begin van de transitie; ervaring opdoen, infrastructuur ontwerpen

  45. Waterstof uit duurzame energie NU is suboptimaal Via electrolyse, levert 75 PJ duurzame elektriciteit op: 63.5 PJ waterstof Om deze waterstof uit aardgas te produceren, hebben we 79 PJ aardgas nodig Door de 75 PJ duurzame elektriciteit directl als elektriciteit te gebruiken, besparen we 170 PJ aardgas (44% als gemiddelde elektrisch rendement nemend) Het totale elektriciteitsverbruik in 2002 bedroeg 330 PJ: Voorlopig hebben we geen overschot aan elektriciteit

  46. Wat moet er zijn voordat grootschalig gebruik gemaakt kan worden van waterstof? • Gebruikers • die nieuwe, betrouwbare technologie wordt geboden • die meerwaarde in deze technologie zien • Technologieontwikkelaars en infrastructuurontwikkelaars moeten het perspectief hebben dat hun geavanceerde, in eerste instantie duurdere technologie een plaats in de markt zal krijgen • Regelgeving voor waterstof • Infrastructuur voor waterstof, zowel voor vervoer als voor stationair gebruik

  47. Conclusies Waterstof kan een belangrijke bijdrage leveren voor de vermindering van: - de afhankelijkheid van olie-importen - de uitstoot van broeikasgassen - de uitstoot van schadelijke stoffen De benodigde veranderingen zijn zeer groot: - nieuwe technologie - nieuwe infrastructuur - nieuwe regelgeving - hogere kosten

  48. NIETS DOEN ACTIE Bron:Scientific American

More Related