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Warum sollten Sie Wasserstoff zur Stromerzeugung verwenden?

29. Juni 2021 von John Armstrong
Warum sollten Sie Wasserstoff zur Stromerzeugung verwenden?

Diese Frage hat mich ziemlich verwirrt, und als ich sie kürzlich meinemLinkedIn Netzwerkstellte, schoss der Beitrag innerhalb weniger Tage auf über 15.000 Aufrufe hoch, während die Debatte in den Kommentaren tobte. Leider kann bei solchen Feeds auf LinkedIn der wahre Einblick im Nebel der Kommentare verloren gehen und so dachte ich, ich würde eine Zusammenfassung in einem Blog teilen.

 

Die Diskussion wurde durch die Ankündigung von SSE und Equinor ausgelöst, einWasserstoff-Kraftwerkin Großbritannien.

Um bei diesem Thema zu helfen, habe ich einen Leitfaden für Wasserstofffarben erstellthier. Autoren zu diesem Thema gehen oft davon aus, dass der durchschnittliche Leser den Unterschied zwischen türkisem, rosa, blauem und grünem Wasserstoff kennt - meistens kann ich mich nicht daran erinnern, also sehe ich nicht ein, warum Sie das sollten!

 

Meine Frage bezog sich vor allem darauf, warum manblauWasserstoff (aus Methangas hergestellt, wobei das Kohlendioxid aufgefangen und unterirdisch gespeichert wird) odergrünWasserstoff (aus erneuerbarem Strom) herstellt, um ihn dann in einem Kraftwerk zu verbrennen - wenn man doch einfach Methan in einem herkömmlichen Kraftwerk verbrennen und das Kohlendioxid im Nachhinein abfangen könnte. Es scheint nicht sehr sinnvoll zu sein, Elektrizität zur Herstellung von Wasserstoff zu verwenden, um ihn dann wieder in Elektrizität umzuwandeln, aber es scheint einige gute Gründe zu geben, die ich weiter unten skizziert habe.

 

  • Pre vs Post Combustion Capture

 

Obwohl die Kohlenstoffabscheidung nach der Verbrennung möglich ist, ist sie nicht 100%ig perfekt. Es gibt einige nützliche Beschreibungen der verschiedenen Technologien von derUS-Energieministerium. Damit CCS funktioniert, muss das Rauchgas aus dem Kraftwerk gereinigt und dann komprimiert werden (da es so ziemlich bei Atmosphärendruck austritt). Der Prozess erfordert außerdem recht stabile Bedingungen - das Kraftwerk muss also in einem stabilen Zustand laufen und darf nicht schnell hoch- oder runtergefahren werden. Pre-Combustion Capture wird wahrscheinlich insgesamt sauberer sein - da der Prozess einfacher ist und keine anderen Schadstoffe wie NOx aus dem Verbrennungsprozess hinzukommen. Es handelt sich jedoch um eine sehr energieintensive Methode, und daher müsste die Wirtschaftlichkeit stimmen, um sie gegenüber anderen Technologien wettbewerbsfähig zu machen.

 

  • Ausrüstung

 

StudienWir habenuns die Verwendung der bestehenden Gasturbinentechnologie für die Wasserstofferzeugung angesehen, die ohne bedeutende technologische Entwicklungen möglich erscheint, aber die Abscheidung von Kohlendioxid aus der Verbrennung erfordert eine Menge zusätzlicher Prozessausrüstung. Das alles braucht Platz und kostet Geld. Außerdem sind damit Gefahren verbunden - möglicherweise wird eine Anlage von etwas, das weitgehend autonom arbeiten kann, zu einer eher chemischen Anlage mit entsprechenden Risiken. Die Abscheidung des Kohlendioxids im Kraftwerk würde auch eine Rohrleitung zurück zum Speicherort erfordern, während die Verbrennung von Wasserstoff nur eine Rohrleitung erfordert, um den Wasserstoff zum Standort zu bringen.

 

  • Wasserstoff aus der Ferne

 

In Zukunft könnte Wasserstoff direkt an der Quelle des Methangases erzeugt werden. Anstatt also Flüssiggas wie LNG zu transportieren, wird stattdessen der saubere Wasserstoff transportiert. Dort, wo weltweit Wasserstoff zur Verfügung steht, kann die Stromerzeugung aus diesem Wasserstoff durchaus sinnvoll sein, vor allem, wenn das bestehende Gasnetz für Wasserstoff umfunktioniert wurde.

 

  • Flexibilität

 

Die Wasserstofferzeugung mittels Brennstoffzelle oder Turbine wird wahrscheinlich viel flexibler sein als eine Anlage, die mit Kohlenstoffabscheidung arbeitet. Wo ein ausgedehntes Wasserstoffnetz existiert, könnten lokale Wasserstoff-"Spitzen"-Anlagen eingesetzt werden, um das Netz bei wechselndem Bedarf zu unterstützen. Aufgrund der kurzen Laufzeiten wäre Wasserstoff eine grüne Lösung.

 

Es geht nur um die vergleichende Wirtschaftlichkeit.

 

Bei diesen Entscheidungen geht es vor allem um Brennstoff-, Investitions- und Betriebskosten. All diese Faktoren sind in der Zukunft noch weitgehend unbekannt und machen es schwierig, vorherzusagen, wohin sich der Markt entwickeln wird. Dennoch ist es interessant zu sehen, wohin sich die Unternehmen bewegen. Im Fall vonSSE und Equinorhaben sie ihre Finger in beiden Taschen, indem sie versuchen, beides an einem Standort zu bauen. Allerdings ist der Zeitplan für die Wasserstofferzeugungsanlage mit 2030 etwas weiter entfernt als der für das Gaskraftwerk mit CCS (Carbon Capture), das für 2025 anvisiert wird.

 

  • Stromkosten - Ein Großteil der Diskussion über Wasserstoff dreht sich darum, dass es zu bestimmten Zeiten einen 'Glut' von grünem Strom zu bestimmten Tageszeiten, was Wasserstoff fast kostenlos macht. Die Wasserstoff-Energieerzeugung bietet die Möglichkeit, bei Wind und Sonne Wasserstoff zu erzeugen, um ihn dann nachts oder bei weniger Wind zur Stromerzeugung zu nutzen. Wirtschaftlich gesehen geht es hier um die tageszeitabhängigen Kosten für Strom, und in diesem Fall wird die Batterietechnologie ein direkter Konkurrent für Wasserstoff sein.
  • Kosten von Wasserstoff - Wennsicheinglobaler Markt für Wasserstoff entwickelt, werden dieKostenpro kw wird bestimmen, ob es besser ist, Wasserstoff zu kaufen oder Strom auf andere Weise zu erzeugen. Hier muss es faire Wettbewerbsbedingungen geben, da die Kosten für importierten Wasserstoff den bei seiner Herstellung emittierten Kohlenstoff berücksichtigen müssen (blauer Wasserstoff wird wahrscheinlich nicht völlig kohlenstofffrei sein).
  • Ausrüstungskosten - Dieerforderlichen Investitionen werden wahrscheinlich groß sein. Bei der Entscheidung, ob Wasserstoff - oder Methan für die Stromerzeugung verwendet wird, werden die vergleichbaren Kosten der Anlage und des laufenden Betriebs wichtig werden. Wenn das bestehende Gasnetz für Wasserstoff umfunktioniert wurde, kann es einfacher sein, auf Wasserstoff umzusteigen, als eine teure neue Infrastruktur für Gas und Kohlendioxid zu installieren. Ein kürzlich erschienener Artikel vonArgushervorgehoben, dass bis 2025 Gas-Kombikraftwerke mit Kohlenstoffabscheidung kosteneffektiv sein könnten. Dies geschah bei einem Kohlenstoffpreis von etwa £35/T.

 

Technologie-'grüne Schwäne'

 

In diesem Bereich gibt es schnelle technologische Veränderungen, die schnell das Gleichgewicht zwischen einer Technologie und einer anderen kippen können. Da die Technologie noch so jung ist, ist es wahrscheinlich, dass in der gesamten Branche noch viele weitere Umwälzungen bevorstehen, da die Kosten bei der Erzeugung von erneuerbaren Energien, der Wasserstoffproduktion und der Energienutzung gesenkt werden.

 

Abschließende Überlegungen

 

Ich habe immer noch das Gefühl, dass es ziemlich unsicher ist, wohin sich der Markt entwickeln wird. Im Moment scheint Wasserstoff zu teuer zu sein, um als Gasersatz für Kraftwerke verwendet zu werden - und vielleicht sollten unsere Bemühungen dahin gehen, die Kohlenstoffauswirkungen des bereits für Düngemittel verwendeten Wasserstoffs zu reduzieren, der bereits zu 2,5 % der globalen Emissionen beiträgt. Ich denke, dass die Idee einer "Schwemme" von grüner, erneuerbarer Energie ein wenig ablenkt, da mehr zusammengeschaltete Netze es ermöglichen, dass erneuerbare Elektrizität auch weiter entfernte Märkte erreicht.

Es werden viele Projekte angekündigt, und es wird interessant sein, zu sehen, wohin sie letztendlich führen!

 

Bilder verwendet unter Lizenz vonistock.


Über John Armstrong

Armstrong

John Armstrong ist ein Ingenieur, dessen Karriere die Extreme der Energiewirtschaft umspannt hat. Er begann seine Karriere mit dem Bau von Ölraffinerien, bevor er in der fossilen und erneuerbaren Stromerzeugung tätig wurde. John hat das Wachstum von dezentraler Energie und Fernwärme in Großbritannien geleitet und ist eine erfahrene Führungskraft im Bereich Energieinfrastruktur. John ist ein Fellow des Institute of Mechanical Engineers, Mitglied des Energy Institute und hat einen MBA n Global Energy der Warwick Business School.


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