Was sind relevante Kenngrößen eines Elektrolyseurs?
Dynamik
Elektrolyseurart
Flächenbedarf
Gasaufbereitung
H2-Menge
Leistungsaufnahme
max. Systemverfügbarkeit
Personalbedarf
Regelleistung
Spannungsnaufnahme
Geben Sie Inputflüsse, Outputflüsse und Verbrauch eines 1MW Elektrolyseurs an.
Inputflüsse:
1MW EE
260 l/h Wasser
Verbrauch:
4,7 kWh/Nm³ H2
53 kWh/kg H2
Outputflüsse:
210 Nm³/h H2 -> 450 kg H2/Tag
105 Nm³/h O2
Nennen Sie alle Elektrolysearten mit Vor- und Nachteilen.
PEM:
+Geringe Reaktionszeit (Flukturierende Versorgung)
+Hohe Reinheit auch im Teil- und Überlastbetrieb
+Einfacher Systemaufbau
-Bedarf an seltenen Metallen (Platin)
-Stack-Bereich im MW-Bereich ausstehend
AEL:
+Etablierte Technologie
+Hohe Langzeitstabilität
+rel. niedr. Kosten
-Im Teillastbetrieb sinkt Reinheit (Degradationsprobleme)
-Große Systemgröße
AEM:
+Keine Edelmetalle oder komplexe Bauweise
+Hohes Kostensenkungspotenzial
-Entwicklungspotenzial unklar
-Nur kleiner Leistungsbereich verfügbar
HT:
+Geeignet für Kopplung mit Industrie
+Sehr hohe Wirkungsgrade
+Reversibler Betrieb
-Lange Startzeiten
-Bisher nur kW-Maßstab (TRL gering)
-Hohe Prozesstemp.
Wie ist der Wirkungsgrad eines Elektrolyseurs definiert? Ist der Heizwert-Bezogene und wann der Brennwert-Bezogene Wirkungsgrad sinnvoller?
Wirkungsgrad Elektrolyseur = Anzahl aufgewendete el. Energie für 1 kwH/Nm³
Brennwert Nutzungsgrad: Sinnvoller, da gesamte tatsächliche nutzbare Wärme inkludiert wird.
-> Heizwert bei Technologievergleich sinnvoller
Was sind allgemeine Standortanforderungen für den Bau von Elektrolyseuren?
Ausreichende Größe (Fläche)
Wasseranschluss (Elektrolyseur)
Stromanschluss (Elektrolyseur)
Abwasseranschluss (Elektrolyseur)
H2 - Abnehmer (Mobilität, Industrie etc.)
Straßenanbindung / Mobilität
O2-Abnehmer
Nennen Sie die Kenngrößen für die Bewertung der Wirtschaftlichkeit eines Elektrolyseurs.
LCOH = Levelized Cost of Hydrogen = Jährliche Kosten der Wandlung im Verhältnis zu erzeugtem H2 -> (Jährliche Kosten der Erzeugung + Umwandlung/Vom System bereitgestellte Nutzenergiemenge)
CAPEX = Investitionskosten (Planung, Bau, Anschaffungskosten)
OPEX = Betriebskosten (Strom, Personal, Erlöse etc.)
Was ist die Kostenstruktur von Elektrolyseuren und welche Gesamtkosten treten bei einem Projekt auf?
1000€/kW
800€/kW bei Größe von 10MW
500€/kW Mitte 2020s
-> Verminderung der Kosten durch Erhöhung der Produktionskapazitäten und Volllaststunden
Gesamtkosten Projekt:
Stackkosten & Leistungselektronik (Meiste)
Balance of Plant
Wasseraufbereitung
Gebäude selbst
Planung & Engineering
Welcher theoretische Erklösverteilung ergibt sich aus einem Elektrolyseuren?
Wasserstoff : 5€/kg H2
Wärme: 0,03€/kWh
O2: 0,04€/kg -> 8kg O2 je kg H2
-> 0,04€/kg ohne Aufbereitung
-> 0,6-1,5€/kg mit Aufbereitung
Was sind 4 verschiedene Strombezugsoptionen für Elektrolyseure?
1) Versorgungsnetz
2) Versorgungsnetz mit PPAs (PowerPurchaseAgreement = langfr. Strombelieferung)
3) Erzeugung mit EE + Bezug Versorgungsnetz
4) Eigenversorgung mit EE
Was sind Faustfornmeln für die Auslegung von Elektrolyseuren?
PV:
10-30% der gesamten installierten PV-Leistung als Elektrolyseur Leistung
2500-3000h Volllaststunden
Wind:
40-60% der gesamten installierten Wind-Leistung als Elektrolyseur Leistung
3500-4000h Volllaststunden
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