Asahi Kasei startet grüne Wasserstoffproduktion in Fukushima

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Im März 2020 nahm der japanische Technologiekonzern Asahi Kasei den Betrieb seines 10 Megawatt (MW) Single-Stack Alkali-Wasserelektrolyseurs im Fukushima Energy Research Field (FH2R) in Namie, Fukushima, Japan, auf. Damit ist man einen weiteren, wichtigen Schritt auf dem Weg zum weltweit führenden Anbieter von groß angelegten Alkali-Wasserelektrolyse-Anlagen für die Produktion von grünem Wasserstoff gegangen. Auf den Namen der „Aqualizer“ hörend ist er das größte Single-Stack System der Welt – eine Stunde reicht aus, um 1.200 Normkubikmeter (Nm3) grünen Wasserstoff zu produzieren.

Bereits vor drei Jahren, in 2017 erfolgte der Auftrag für die Anlage von Toshiba Energy Systems & Solutions Corp. Installiert wurde das System bei FH2R als technologisches Entwicklungsprojekt der japanischen NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization). Es erzeugt 1.200 Nm3 Wasserstoff pro Stunde (Nennleistungsbetrieb) und ist somit das weltweit größte Anlagen-System, bestehend aus einem einzigen Stack. Nach der Installation im November 2019 begann im März 2020 der Testbetrieb der Wasserstoffversorgung bei schwankender Stromeinspeisung. Der Start des regulären Betriebs ist für Sommer 2020 geplant.

Asahi Kasei qualifiziert sich für den Aufbau einer solchen Anlage durch seine beinahe einhundert Jahre lange Erfahrung im Bereich der Wasserstoffproduktion. 1922 nutzte das Unternehmen bereits Wasserkraft für die Wasserelektrolyse, um Wasserstoff für die Produktion von Ammoniak zu erzeugen. Des Weiteren ist der japanische Technologiekonzern seit 1975 auf dem Gebiet der Chlor-Alkali-Elektrolyse tätig und ist heute ein führender Komplettanbieter von Schlüsselkomponenten, einschließlich Katalysatoren, Elektroden und Membranen.

Quelle: Asahi Kasei Europe – Pressemitteilung vom 20. April 2020

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Ich freue mich sehr, dass Sie über die Problematik bei einem Kauf von Wasserstoff oder Batterie betrieben
Fahrzeugen berichten. Mit Ihren Bewertungen und Erfahrungen in diesen Bereichen helfen Sie vielen Menschen bei Ihren Entscheidungen zwischen diesen Fahrzeugen. Da Sie sich doch Grundlegung voneinander unterscheiden und diese Informationen benötigen viele Menschen um eine Richtige Entscheidung treffen zu können. Da sich die beiden Typen doch Erheblich voneinander unterscheiden, bezüglich der Einflüsse auf unserer Umwelt. Damit möchte ich auf die Problematik der Zusammensetzung der Batterien hinweisen.Vieleicht könnten Sie bezüglich auf diese Frage, nochmals Informationen in einem Artikel zusammengefasst Berichten.

Könnte mir bitte jemand mal erklären, wie man den so genannten Norm Kubikmeter in Kilogramm (wie er zur Fortbewegung eines Fahrzeugs benötigt wird) umrechnet – und die immer noch nie beantwortete Frage ist: wie viel kostet denn so 1 kg Wasserstoff beziehungsweise Norm Kubikmeter denn nun wirklich in der Produktion?
Ich habe das Gefühl, dass in solchen Pressemitteilungen immer nur Klingende Mengen bekannt gegeben werden – ohne wirklich mal Butter bei die Fische zu bringen

Hi
Norm Kubikmeter – dachte auch erst an einen neuen Brain-Erguss.
Aber Wikipedia hilft weiter, suche nach Nm3.

Durch die Wassertoffdichte enthält ein Kubikmeter etwa 90 g Wasserstoff. Bei den angegebenen 1200 Kubikmetern pro Stunde wären dies 108 kg. Die angegebenen 10 MW Leistung des Elektrolyseurs ergeben dann rechnerisch eine benötigte Energiemenge von gut 92 kwH zur Erzeugung von 1 kg Wasserstoff. Da ein kg H2 aber knapp 40 kwH Brennwert enthält, hätte die Anlage einen Wirkungsgrad von unter 50 %. Gute Elektrolyseanlagen schaffen aber bis zu 85%, insofern sind die angegebenen 10 MW hoffentlich nur die Anschlussleistung…

Der Preis des erzeugten Wasserstoffs hängt jetzt vom zu bezahlenden Strompreis, und den Investitions- und Betriebskosten der Anlage ab. Zu letzteren schweigt sich der Artikel aus. Bei einem aktuellen Industriestrompreis in D von 16 ct stecken schon mal mindestens 7,50€/ kg Stromkosten in einem kg Wasserstoff. Die 9,50 €/kg an der Tanke stellen damit natürlich keinen Marktpreis dar, der läge natürlich gut drüber.

Im Moment stellen das alles eher Machbarkeitsstudien dar. Da stellen wirtschaftliche Überlegungen noch keine Rolle.
Der Tankstellenwasserstoff wird aktuell aus naheliegenden Gründen aus Erdgas gewonnen, ist billiger. Das der aktuelle Verkaufspreis trotzdem kostendeckend ist, darf allerdings angezweifelt werden…

Ein Kubikmeter (1000 Liter) (Normkubikmeter mit 1,03 bar, also Atmosphärendruck) Wasserstoff hat einen Energiegehalt von 3 kWh, das ist in etwa so viel wie 0,3 Liter Benzin.
Wenn die größte Anlage der Welt also 1200 m³ Wasserstoff produzieren kann, sind das lächerliche 3600 kWh Energie, oder der Energiegehalt von 360 Liter Heizöl/Diesel.
Wenn die Anlage, was ich nicht weiß, sondern vermute, mit 70% Wirkungsgrad arbeitet, verbraucht sie dafür 5140 kWh Strom. Von den 3600 kWh Energiegehalt gehen durch die Verdichtung auf 700 bis 800 bar zur Fahrzeugbetankung nochmal 15% verloren. Es landen also 3000 kWh Energiegehalt im Fahrzeugtank, und diese 3000 kWh werden im System Brennstoffzelle/Akkuzwischenspeicher zu 60% genutzt. Ein Brennstoffzellenfahrzeug kann damit also etwa 9000 km weit fahren, ein BEV könnte mit den 5100 kWh incl. Ladeverluste 25.000 km fahren.

Nur um mal die Dimensionen zu vergleichen: Ich wohne in der Nähe der zweitgrößten Erdölrafinerie Deutschlands. Diese Raffinerie verarbeitet 1700 Tonnen Rohöl pro Stunde (14,9 Mio t/Jahr), das ganz grob etwa 17 Millionen kWh Energiegehalt hat. Rund 70% davon werden zu Benzin, Diesel und Heizöl verarbeitet, also etwa 12 Millionen kWh Energie in Form von Benzin und Diesel/Heizöl pro Stunde. Mit dieser Energie fährt ein Auto etwa 170.000 km.

Wer es genauer rechnen kann, ich bin lernfähig!

Der Hauptpunkt des Wasserstoffs ist ja die Energie-Speicherung, eine sehr gesuchte Eigenschaft. Es gibt aber auch am Rande ein paar Punkte pro Wasserstoff (im Vergleich zu Batterie direkt), die man nicht unterschlagen sollte:
– Sobald sowohl bei der Elektrolyse wie auch später bei der Verstromung in der Brennstoffzelle auch die Abwärme genutzt wird, sieht der Wirkungsgrad deutlich besser aus. Bei der Elektrolyse kann das für Fernwärme-Systeme geschehen, bei den Brennstoffzellen-Heizsystemen in Asien ist die Wärme/Strom-Koppelung üblich und bei einem Auto im Winter ist die Abwärme auch sehr willkommen und erhöht den Wirkungsgrad beträchtlich.
– Der Wirkungsgrad der Batterie sieht auch nur auf den ersten Blick so gut aus. In der Realität muss aber die Batterie über die gespeicherte Energie abgeschrieben werden. Sowohl bezüglich Umweltbelastung (CO2, etc.) wie auch bezüglich Kosten. Da die Kostenrechnung einfacher ist, hier mal eine Grobrechnung für ein übliches BEV: Wenn sie 5000.- Euro für die Batterie auf 200’000 km abschreiben, dann kommen 2.5 Euro pro 100 km dazu; je nach Strompreis ist das also fast eine Verdoppelung. (Genau aus dem gleichen Grund habe ich ja bei meiner PV-Anlage noch keinen Batteriespeicher: der Strom wird durch die Speicherung einfach zu teuer.)

Ich kann es nicht genauer, aber vielleicht sinnvoller rechnen. Die Rechnung BEV vs. FCEV muss man anders aufmachen, da wir den el. Wirkungsgrad und den Wärmenutzungsgrad der speziellen Anlage nicht kennen. In einer umfangreichen Studie von Agora Energiewende mit Fassung 3/2018 kommt ein BEV zu einem Wirkungsgrad von 69% und ein FCEV zu 26% (Faktor 2,8 ähnlich Ihren Berechnungen). Die geht aber von 70% el. Wirkungsgrad des Elektrolyseurs aus und berücksichtigt die Wärmenutzung nicht. Geht man aber von derzeit machbaren 85% el. Wirkungsgrad aus. Kommt man schon auf 32% statt 26% (Faktor 2,2). Berücksichtigt man noch die Wärmenutzungsmöglichkeit von 5-10% durch Sektorenkopplung und berücksichtigt man noch die Wärmenutzung im Fahrzeug (Winter), dann kommt man nur noch auf 40-50% Mehrverbrauch an Energie. Berücksichtigt man dann noch den Energieverbrauch bei der Herstellung (Akku vs. Brennstoffzelle), dann hat sich das Thema Energieverschwendung in Luft aufgelöst. Sie sehen man muss in Gesamtzusammenhängen denken und bewerten.

Was die konkrete Anlage mit den 1200Nm3/h H2 anbelangt, ist es doch völlig unbedeutend was die große Raffinerie an Sprit produziert. Wir kennen weder den Flächenverbrauch der beiden Anlagen, noch die Kosten. Man braucht nur genug kleine Anlagen zu bauen, dann sind die auch groß in der Gesamtleistung. Bei dem ganzen Spiel ist nur von Bedeutung, zu welche Kosten kann der Wasserstoff und die Wärme produziert werden, sofern man einen längerfristigen Scaleneffekt berücksichtigt. Das würde mich wesentlich mehr interessieren.

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