Ergebnisse und Weiterer Entwicklungsbedarf

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Resultierende Konzepte Szenario 6

(Finale Anwen-dung)

„Offsite“ – Betrieb: PV Module 20° Süd Ausrichtung, keine WEA, Sommerbetrieb: 1.3. -30.9., keine zusätzliche Batterie, Abgabe von H2: 528 Nm³/h , 300 kg Speicher, EEG Umlage in voller Höhe, kein energieintensiver Betrieb, keine Förderung, Ely 2 im Winter dauerhaft mit Nennlast betrieben

Optimum: 2,3-fache Überdimensionierung

 LCOHy: 8,48 €/kg

Szenario 7 „Onsite“ – Betrieb: PV Module 20° Süd Ausrichtung, keine WEA, Sommerbetrieb: 1.3. -30.9., keine zusätzliche Batterie, Abgabe von H2 in voller Höhe möglich, 1000 kg Speicher, EEG Umlage in voller Höhe, kein energieintensiver Betrieb, keine Förderung, Ely 2 im Winter dauerhaft mit Nennlast be-trieben

Optimum: 2,2 bis 2,4-fache Überdimensionie-rung

 LCOHy: 8,19 €/kg

Die Ergebnisse des Projektes zeigen, dass PV-Wasserstoff unter gegebenen rechtlichen Rahmen-bedingungen in Baden-Würrtemberg und Deutschland mit dem vorgestellten Konzept für Kosten von ca. 8 €/kg produziert werden können. Die rechtlichen Randbedingungen sind hier nicht opti-mal, wurden aber als gegeben akzeptiert und bei allen Betrachtungen berücksichtigt.

Ob der Wasserstoff damit wirtschaftlich ist, ergibt sich aus dem Wert des grünen Wasserstoffs für den Kunden und aus dem Wettbewerb, der ggf. auch mit anderen Randbedingungen agieren kann.

Im Verlauf des Projektes haben sich jedoch auch neue Erkenntnisse ergeben, die einen weiteren Entwicklungsbedarf aufzeigen. Dieser soll im folgenden näher erläutert werden und der Effekt grob abgeschätzt werden. Wichtig ist bei dieser Abschätzung, dass diese Effekte sich gegenseitig be-einflussen und sowohl gegenseitig fördern, als auch hindern können. Eine günstigere Elektrolyse reduziert bspw. die (ökonomisch notwendige) Überdimensionierung der PV und reduziert damit den Effekt, den ein Reststromverkauf hat. Die Potenziale beider Ansätze sind damit nicht addier-bar.

Neue Generation Elektrolyseure (Silyzer 300)

Siemens hat auf der Hannover Messe 2018 die nächste Generation Elektrolyseure vorgestellt.

Diese versprechen deutliche Kostensenkungen, welche zu einer spürbaren Reduktion der Elektro-lysegestehungskosten (ca. 30% ) und in zweiter Konsequenz auch zu einer geringeren Überdi-mensionierung der PV (ca. 10% der Gestehungskosten) führen würden.

Jedoch sind diese Elektrolyseure nun mit 1bar Druck ausgeführt und weisen auch eine andere Betriebscharakteristik auf und die Minimalgröße der Elektrolyseure hat sich auch vergrößert.

Eine genaue Abschätzung ist schwierig, da eine Änderung der Elektrolyse vielfältige Auswirkungen auf das Gesamtsystem hat. Wir vermuten aber, dass eine Kostensenkung von 10 – 15% erreich-bar ist.

Daher sollte untersucht werden, wie sich die nächste Elektrolyse-Generation auf die Anlage aus-wirkt in Hinblick auf Gesamtkonzept (Verdichtung notwendig) Kosten, beste Dimensionierung, Realisierbarkeit (die PV-Anlage wird insgesamt größer)

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Winterlücke durch Zertifikatehandel füllen

Für Onsite-Anlagen und allgemein für kleine dezentrale Anlagen bleibt die Herausforderung, Be-darf (meist gleichmässig) und saisonale Schwankungen in der Erzeugung in Einklang zu bringen.

In dem hier betrachteten Projekt wurde grüner Netzstrom zum Ausgleich gewählt.

Ein anderer Weg, der im Projekt nicht mehr untersucht werden konnte, ist der Zertifikatehandel mit grünem Wasserstoff. Dies kann sogar durch zwei räumlich getrennte PV-Wasserstoff-Anlagen ge-schehen, von denen eine Wasserstoff ins Erdgasnetz einspeist und die andere on-site Wasserstoff erzeugt. Der ins Erdgasnetz eingespeiste Wasserstoff wird bilanziell im Winter an einen konventio-nellen Erzeuger von Erdgas verkauft, der seinen Wasserstoff damit bilanziell grün erstellen kann.

Dieser bilanziell grüne Wasserstoff kann dann zur Schließung der Winterlücke genutzt werden und erreicht damit eine saisonale Speicherung von grünem Wasserstoff im Erdgasnetz.

Der Zertifikatehandel muss inhaltlich und rechtlich näher ausgestaltet werden.

Verwertung von Überschuss-Strom aus der Photovoltaik

Im Rahmen des Statuskolloquium Umweltforschung Baden-Württemberg 2018 wurde bei der Vor-stellung des Konzeptes der Einwand aufgebracht, dass der Verwurf von großen Mengen PV-Strom ein legaler, aber energiewirtschaftlich nicht angemessener Ansatz ist.

Dieser berechtigten Kritik kann begegnet werden, in dem die Einbindung eines bidirektionalen Wechselrichters im Sommerbetrieb geprüft wird, ob sich der resultierende Strom auch bei gelten-der Gesetzeslage verwerten lässt bzw. welchen Effekt eine ggf. zukünftige Anpassung von Regu-larien (Überschuss-Strom kann über das EEG verkauft werden) auf die Ökonomie der Anlage hat.

Die aktuelle Rechtslage sollte diesbezüglich geprüft werden.

Wir schätzen, dass bei Verkauf des PV-Stroms Kostensenkungen des Wasserstoffs im Bereich 0,6 – 0,9 €/kg möglich sind.

Ergänzende Optimierung der Größe von Pufferbatterien

Im Projekt hat sich gezeigt, dass die Stromzwischenspeicherung auf täglicher Ebene durch Batte-rien bei Preisen von 100€/kWh ökonomisch und energetisch sinnvoll ist. Dies wurde jedoch nur im Rahmen eines Kurzexkurses für eine willkürlich gewählte Batteriegröße von 2.500 kWh und ohne detaillierte technische Modellierung durchgeführt.

Da bereits eine 2.500 kWh Batterie und damit ein „1h-Speicher“ bezogen auf die Elektrolyse be-reits 0,35 €/kg Ersparnis bewirkt, sollten mit einer größeren Batterie weitere deutliche Kostensen-kungen erreicht werden können.

Um dies zu prüfen, sollte die Modellierung der Batterie präziser durchgeführt sein, um Lebensdau-er, Zyklen und technische Limitationen sowie deren Einfluss auf Auflegung und Kosten zu berück-sichtigen. Außerdem sollte im Rahmen einer Szenarioanalyse untersucht werden, welches die ideale Dimensionierung der Batterien ist und welchen Einfluss dies auf die Wasserstoff-Gestehungskosten hat.

CO2-Emissionen bzw. Energiebilanz der Anlage

In einer Life-Cycle-Analyse sollten die Energieaufwendungen für Produktion, Betrieb und Recycling bzw. Verschrottung für Onsite- und Offsite-Anlagen der Netto-Energieernte gegenübergestellt wer-den, um konkrete Aussagen zur Energiebilanz und zum CO2-Minderungspotential treffen zu kön-nen.

öffentliche Version! Seite 116 Kombination mit Windkraftanlagen

Da nicht Projektbestandteil, konnte die Kombination der DSW mit Onsite-Windkraftanlagen nur peripher untersucht werden. Hier wird ein deutliches Optimierungspotential vermutet, das wesent-lich zur weiteren Kostenreduktion grünen Wasserstoffs beitragen kann.

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