Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 48

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


  • 142 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

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.

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.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 waar staan we waar gaat het naar toe

Waterstof

Een Gas

Kleurloos;Geurloos;Niet Giftig; Brandbaar

H2

H2O

CH4

C7H14

CnH2n

water

aardgas

benzine

biomassa

Waterstof

Niet vrij verkrijgbaar


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

…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.


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Een verstandig energiebeleid

Schoon Fossiel

Trias Energetica

Waterstof

en

Brandstofcellen

Woningen

Industrie

Transport

Wind

Zon

Biomassa

Energiebesparing

Hernieuwbare energie


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Waterstof Bronnen en Productie


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Waterstof uit aardgas

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


Waterstof uit kolen

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


Waterstofproductie met co 2 afvangst en opslag

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)


Hernieuwbaar waterstof uit zon wind waterkracht

Hernieuwbaar waterstof uit zon, wind, waterkracht


Waterstof uit biomassa thermochemisch

Waterstof uit biomassa: thermochemisch

Biomass

HT vergassing

> 1250 ºC

CO + H2 + CO2 + x,y,z

Water-Gas Shift

CO2

Pressure Swing Adsorption

H2


Vergelijking productieprocessen

Vergelijking productieprocessen

Benzine: $8-10 per GJ


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Waterstof transport en distributie


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

De waterstofketen:

verschillende opties voor transport & distributie

Waterstof

Vloeibaar waterstof

Hoge druk (200 – 700 bar)

Pijpleidingen

Gebouwde Omgeving

Industrie

Vervoer

Weg/water/lucht


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Waterstofvoorziening anno 2050


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Waterstof omzetting voor mobiliteit enwarmte-kracht


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

De ideale manier om waterstof om te zetten: de brandstofcel

Waterstof

Lucht

+

warmte

+

H2O

Efficiënt ; Schoon ; Stil


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Waterstof voor vervoerstoepassingen brandstofceltoepassingen

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Europa: het CUTE project

  • 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

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. ”


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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

Consumenten wensen

Actieradius: > 600 km

Tank tijd:< 2.5 minuten

Kosten< $333

Huidige status (DoE 2004 Review)


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Energiebesparing door warmte krachtkoppeling

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


Waterstof voor stationaire toepassingen brandstofceltoepassingen

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


Micro warmte kracht japan

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


Mini wk

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 %)


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

Waterstof ketenrendementen


De huidige energieketen voor het vervoer

De huidige energieketen voor het vervoer

100

35 km

86


De waterstofketen voor het vervoer

electrolyser

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

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

De Waterstofeconomie: toekomstmuziek?

GII.com


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

De Waterstofeconomie anno 2006


Fases in een transitie

Fases in een transitie

Hier is visie en regie

van de overheid nodig

25 – 50 jaar!


De transitie naar waterstof als energiedrager

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


Waterstof uit duurzame energie nu is suboptimaal

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 we79 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

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


Waterstof waar staan we waar gaat het naar toe

NIETS DOEN

ACTIE

Bron:Scientific American


  • Login