04. Übungsfragen Auslegung und WIrtschaftlichkeit Elektrolyseure

Wasserstoffproduktion = Elektrolyseleistung * Volllaststunden

Produzierte Wasserstoffmenge hängt von Leistungsfähigkeit des Elektrolyseurs, der Verfügbarkeit von EE und der Dauer des Betriebs auf Volllast ab

Die Elektrolyseleistung ist immer kleiner als die installierte EE-Leistung

Je höher die Vollaststunden, desto geringer ist die Überdimensionierung der Elektrolyseleistung

volatile Erzeugung soll möglichst zu kontinuierlicher führen

PV: Elektrolyseur sollte 10-30% der PV-Leistung haben und 2.500 - 3.000 h Volllast fahren

Wind: 40-60% der Windparkleistung und 3.500 - 4.000 h Volllast fahren

—> Leistung des EE-Erzeugungsportfolios beeinflusst maximal erzeugbare Wasserstoffmenge

—> Elektrolyseurleistung beeinflusst die maximal nutzbare Strommenge

Synergieeffekte einbeziehen (verkauf Nebenprodukte)

Heiz- oder brennwertbezogener Wirkungsgrad

Systemgrenze: Welche Kosten spielen mit rein

Wasserstoffreinheit

Druckangabe

Bezieht sich auf den Wasserstoffbedarf bzw. auf die Verfügbarkeit des Stroms

Nachfrageorientierte Auslegung:

Größe und Leistung des Elektrolyseurs wird auf vorhergesagte oder benötigte Wasserstoffnachfrage abgestimmt

Elektrolyseur wird so dimensioniert, dass er bestimmte Menge H2 produziert

Standortfaktoren:

- Standort wird vorranging von den Anforderungen der Endverbraucher bestimmt

z.B. Nähe Industrieanlagen, Verkehrsknotenpunkte oder andere Wasserstoffnutzer

- Bedürfnisse Wasserstoffverbraucher stehen im Vordergrund

- lokale Abnehmer, Netzanbindung, Wasserverfügbarkeit

Angebotsorienterte Auslegung:

Größe und Leistung des Elektrolyseurs richtet sich nach dem Angebot/ der Verfügbarkeit  an erneuerbaren Strom

EE effektiv nutzen und Überschussstrom in Wasserstoff umwandeln, wenn dieser Verfügbar ist

Standortfaktoren:

- Richtet sich vorrangig nach Orten, wo hohe regenerative Stromerzeugung erwartet/ ermöglicht wird

-  Z.B. Solar- oder Windparks

- Erneuerbare Energiequellen stehen im Vordergrund

-  Ggf. verfügbare Fläche zur Errichtung neuer EE-Kapazitäten

-  Wasserverfügbarkeit

-  Speichermöglichkeiten für H2 (ggf. Rückverstromung)

—> oft Kombination beider Ansätze optimal, um Synchronisierung von Angebot und Nachfrage zu gewährleisten

LCOH (Wasserstoffgestehungskosten)

CAPEX + OPEX

Haupteinflussfaktor sind Stromkosten

Erlöse aus Verkauf von H2 und O2 und entstehender Wärme spielen eine Rolle

CAPEX

Investitionskosten

Planung, Versicherung, Anschaffungskosten, Genehmigungen

OPEX

Marginale Kosten

Stromkosten

Transport

Bedarfsgebundene Kosten

Nebenerlöse von Verkauf von Nebenprodukten

Haupteinflussfaktoren:

Stack und Stromkosten

1. Strombezug für Elektrolyse ausschließlich aus dem Stromnetz

2. Direktanschluss Elektrolyse an EE-Erzeuger (z.B. Wind/ PV) sowie zusätzliche

   EE-Einspeisung und Stromnetzbezug für die Elektrolyse möglich (Hybrid)

3. Inselbetrieb des Elektrolyseurs durch direkte Kopplung mit EE-Erzeuger ggf. in Kombination mit einem Stromspeicher; ggf. Einspeisung von Überschussstrom

• Was ist ein sinnvolles Verhältnis zwischen EE-Leistung und Elektrolyse-Leistung?

• Welche EE-Mengen stehen zur Verfügung?

• Welche Elektrolyse-Volllaststunden sind erreichbar?

• Wie ergänzen sich die unterschiedlichen erneuerbaren Energien?

• Wie hoch liegen die LCOH?