Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe
Download
1 / 48

Waterstof: waar staan we, waar gaat het naar toe? - PowerPoint PPT Presentation


  • 225 Views
  • Uploaded on

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.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Waterstof: waar staan we, waar gaat het naar toe?' - taini


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
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

H2

H2O

CH4

C7H14

CnH2n

water

aardgas

benzine

biomassa

Waterstof

Niet vrij verkrijgbaar


Waterstof waarom zouden we?


1 voorzieningszekerheid en eindigheid olie
1. Voorzieningszekerheid en eindigheid: olie

Reserve/jaarproductie

BP statictical review 2005


Voorzieningszekerheid 2 olie gas kolen
Voorzieningszekerheid (2): olie, gas, kolen

Reserve/jaarproductie

Nederlands aardgas:

nog ca 28 jaar


2 klimaatverandering als gevolg van stijging co 2 gehalte voorspellingen klimaatmodellen
2. klimaatverandering als gevolg van stijging CO2 gehalte (voorspellingen klimaatmodellen)

Hogere temperaturen: zeer waarschijnlijk

Zware regen: zeer waarschijnlijk

Zware orkanen: zeer waarschijnlijk


3 lokale luchtvervuiling
3. Lokale luchtvervuiling

NO2 emissies

Smog

Bron: rivm


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


…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.


Een verstandig energiebeleid serious consequences

Schoon Fossiel

Trias Energetica

Waterstof

en

Brandstofcellen

Woningen

Industrie

Transport

Wind

Zon

Biomassa

Energiebesparing

Hernieuwbare energie


Waterstof serious consequences Bronnen en Productie


De waterstofketen: niet meer afhankelijk van één bron serious consequences

Nucleair

Aardolieprodukten

Kolen

Aardgas

LPG

Biomassa

Zon

Wind

Kooldioxide

Waterstof

Opslag/Transport/Distributie

Opslag

Gebouwde Omgeving

Industrie

Vervoer

Weg/water/lucht


Waterstof uit aardgas
Waterstof uit aardgas serious consequences

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


Waterstof uit kolen
Waterstof uit kolen serious consequences

C + O2 + H2O

1200 – 1600 °C; 25 – 40 bar

CO + H2 + CO2 + x,y,z

Water-Gas Shift

CO2

Pressure Swing Adsorption

H2


Waterstofproductie met co 2 afvangst en opslag
Waterstofproductie met CO serious consequences2 afvangst en opslag

projectvoorstel BP, Peterhead, Scotland

Afvangst

  • uit kolen

  • uit aardgas

    Transport

  • technisch mogelijk

    Opslag

  • Enhanced Oil Recovery

  • Lege gasvelden

  • Saline Aquifers (Sleipner)



Waterstof uit biomassa thermochemisch
Waterstof uit biomassa: thermochemisch serious consequences

Biomass

HT vergassing

> 1250 ºC

CO + H2 + CO2 + x,y,z

Water-Gas Shift

CO2

Pressure Swing Adsorption

H2


Vergelijking productieprocessen
Vergelijking productieprocessen serious consequences

Benzine: $8-10 per GJ


Waterstof serious consequences transport en distributie


De waterstofketen: serious consequences

verschillende opties voor transport & distributie

Waterstof

Vloeibaar waterstof

Hoge druk (200 – 700 bar)

Pijpleidingen

Gebouwde Omgeving

Industrie

Vervoer

Weg/water/lucht


Waterstofvoorziening anno 2050 serious consequences


Kleinschalige productie voor de beginfase serious consequences

* Afbeelding van Hygear / Nexus Global

Locale productie uit aardgas: 50 Nm3/hr

= 5 kg H2/hr , voor 1 waterstofauto per uur


Waterstof serious consequences omzetting voor mobiliteit enwarmte-kracht


De ideale manier om waterstof om te zetten: serious consequencesde brandstofcel

Waterstof

Lucht

+

warmte

+

H2O

Efficiënt ; Schoon ; Stil


Brandstofcellen voor vervoer: de voordelen serious consequences

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


Waterstof voor vervoerstoepassingen brandstofceltoepassingen
Waterstof voor vervoerstoepassingen serious consequences(brandstofceltoepassingen)

5-70 kW

waterstof

200 kW waterstof

2-7 kW

waterstof

100-500 kW

Waterstof uit kerosine

10-10000 kW

Waterstof uit scheepvaartdiesel


Europa: het CUTE project serious consequences

  • 30 bussen in 10 steden

  • Verschillende klimaatcondities

  • Verschillende opties waterstofproductie

  • Beschikbaarheid waterstofbussen nu hoger

  • dan de dieselbussen!


Plannen van de automobielindustrie
Plannen van de automobielindustrie serious consequences

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. ”


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


Waterstofopslag voor personenauto s
Waterstofopslag voor personenauto’s verbrandingsmotoren

Consumenten wensen

Actieradius: > 600 km

Tank tijd: < 2.5 minuten

Kosten < $333

Huidige status (DoE 2004 Review)


Brandstofcellen voor stationaire toepassingen: de voordelen verbrandingsmotoren

  • Lager brandstofverbruik, lagere CO2 emissies

  • Minder Net-uitval

  • Geen verzwaring van het e-net nodig

  • Geen grote investeringen productiecapaciteitin één keer


Energiebesparing door warmte krachtkoppeling

71 verbrandingsmotoren

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


Waterstof voor stationaire toepassingen brandstofceltoepassingen
Waterstof voor stationaire toepassingen verbrandingsmotoren(brandstofceltoepassingen)

1-5 kW elektriciteit

Waterstof uit aardgas

1 kW noodstroomvoorziening

Op waterstof

200 kW elektriciteit + warmte

Waterstof uit aardgas, biogas, etc


Micro warmte kracht japan
Micro Warmte Kracht: Japan verbrandingsmotoren

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


Mini wk
Mini WK verbrandingsmotoren

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 %)


Huidige Status brandstofcel micro WK systemen verbrandingsmotoren

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


Waterstof verbrandingsmotoren ketenrendementen


De huidige energieketen voor het vervoer
De huidige energieketen voor het vervoer verbrandingsmotoren

100

35 km

86


De waterstofketen voor het vervoer

electrolyser verbrandingsmotoren

De waterstofketen voor het vervoer

100

57 km

60


De ketens vergeleken een autorit van 100 km
De ketens vergeleken: een autorit van 100 km verbrandingsmotoren

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


De Waterstofeconomie: toekomstmuziek? verbrandingsmotoren

GII.com


De Waterstofeconomie anno 2006 verbrandingsmotoren


Fases in een transitie
Fases in een transitie verbrandingsmotoren

Hier is visie en regie

van de overheid nodig

25 – 50 jaar!


De transitie naar waterstof als energiedrager

2005 verbrandingsmotoren

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


Waterstof uit duurzame energie nu is suboptimaal
Waterstof uit duurzame energie NU is suboptimaal verbrandingsmotoren

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


Wat moet er zijn voordat grootschalig gebruik gemaakt kan worden van waterstof
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


Conclusies
Conclusies worden van waterstof?

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


NIETS DOEN worden van waterstof?

ACTIE

Bron:Scientific American


ad