Photovoltaik über Sportplätzen, Kosten Wasserstoffprojekt, Wirtschaftlichkeit von autarken Nahverkehrskonzepten, kommunale Dekarbonisierung

Hallendach PV, Halle mit Photovoltaik, Platz mit Solardach

Kosten Wasserstoffprojekt, kommunale Dekarbonisierung, LP 0

Abbildung  1 900 kW peak Photovoltaik für Wasserstofftankstelle eines Brennstoffzellenbus

Auftraggeber

Bauvolumen

EBF:                                                      1.400 m²

Anrechenbare Kosten TGA:       3.500.000 €

Überdachung mit Photovoltaik mit Wasserstoffsystem für einen Brennstoffzellenbus

Der Tennisplatzbetreiber plant eine große Fotovoltaikanlage als Kapitalanlage. Da selbst nicht viel Strom gebraucht wird wurde mit der Stadt eruiert, ob ein lokaler Wasserstoffbus von dem Überschussstrom der Photovoltaikanlage profitieren kann. Der Fotovoltaikstrom wird in Batterien gepuffert, um dann einen optimalen Elektrolyseur zur Wasserstoffproduktion mit vielen Volllaststunden und regelmäßiger Wasserstoffproduktionsmenge zu speisen.

Der Energieberater hatte eine 750 kWpeak Anlage vorgesehen und rechnete mit einem Solarertrag von 600.000 kWh Solarüberschuss auf den Tennishallen in Bad Homburg.

Wieviel Wasserstoff benötigt ein Wasserstoffbus.

Ein Wasserstoffbus verbraucht 9 kg Wasserstoff auf 100 Kilometer 9 Kg/100 km. Das entspricht ca. 270 kWh / 100 km. Es kann davon ausgegangen werden, dass ein Nahverkehrsbus 30 kg Wasserstoff pro Tag benötigt. Die Einsparung durch den eigenen Kraftstoff belaufen sich auf ca. 375 € pro Tag.

Auf welchem Druck sollte der Wasserstoff für ein Wasserstoffbus oder Brennstoffzellenbus sein?

Wasserstoffbusse oder Brennstoffzellenbusse werden mit Wasserstoff der 350 Bar Druckstufe gefahren. Das Dach der Brennstoffzellenbusse für nachhaltige Kommunen ist groß genug, um die Wasserstoffzylinder zu verwahren.

Wieviel Photovoltaik bräuchte man, um den Wasserstoff für mein Wasserstofffahrzeug zu produzieren?

Die Überlegungen dieses Wasserstoffprojektes haben ergeben, dass anstelle der einst geplanten 750 kWp ca. 950 kWpeak für den Wasserstoffbedarf benötigt werden. Die Spitzenlast der PV-Anlage wird über eine Batterie gepuffert.

Der Elektrolyseur als die kostenintensivste Komponente, wurde mit unserem selbst entwickelten Kostenoptimierung Berechnungstool für Wasserstoffanwendung so klein gehalten das im Sommer soviel Wasserstoff mehr produziert wird, wie im Winter bei Teillasttagen fehlt.

Wie groß muss der Wasserstoffspeicher sein?

Der Wasserstoffspeicher muss den täglichen entnahmen und der Saisonalen Schwankung stand halten. Dazu muss die Speichergröße genau berechnet werden, um Kosten zu sparen.

Wie groß muss der Elektrolyseur sein für den Betrieb von Wasserstoff LKW und Wasserstoffbussen

Um den Brennstoffzellen Bus nur an der eigenen Wasserstofftankstelle betanken zu können muss der Elektrolyseur mindesten 30 kg Wasserstoff 5.0 am Tag erzeugen.

Wir würden einen PEM-Elektrolyseur von Höller empfehlen.

Model Hoeller Electrolyzer
H2 Flow Rate(NL/hr)/(kg/100km) 16000
kWh/h kWh 48
efficiency kWh hydrogen/ kWh electricity 0,63
kWh/d dieseläquivalent l 1152
kWh/a max kWh 420480
0
kg/d 34,51
kg/h 1,44
€/h with 12,5 €/kg 17,98

Im 24 Stunden Betrieb ist die Wasserstoffanlage am wirtschaftlichsten und der Elektrolyseur könnte dann 33 kg H2 pro Tag produzieren. Es werden 2.500 kWh-3.000 kWh pro von der Wasserstoffelektrolyse für den LKW oder Bus benötigt.

Wie groß muss die Batterie für den wirtschaftlichen Betrieb eines Elektrolyseurs mit PV sein?

Um die Investitionskosten der Dekarbonisierung gering zu halten, sollte eine Batterie zwischen geschaltet werden.

Es eignen sich,

  • Redox Flow Batterien
  • Salz Batterien
  • Lithium Batterien
  • Blei Batterien

In wertender Reihenfolge.

Da die Sonne oftmals nicht scheint gilt es die Versorgungssicherheit über bis zu 2 Tagen ohne nennenswerten Solaren Erträge zu dimensionieren. Dies Geschieht bei Wasserstoffkonsumenten über die Gasflaschen.

Die Batterie sollte also bis zu 1.100 kWh Speichern können. Der Elektrolyseur hat eine Leistung von 76 kW.

Wie viele Wasserstoff Gasflaschen oder Wasserstoff Gastanks werden benötigt?

Ein Wasserstoffbündel kann 11,3 kg Wasserstoff bei 300 bar speichern. Wir haben für das Erste wenige Wasserstoffbündel vorgesehen. Jedoch besteht in den geringen Kosten für Langzeitspeicher die Stärke von Wasserstoff. Sobald die Wasserstoffinfrastruktur steht, kann Wasserstoff für ca. 20 € pro Kilowattstunde gespeichert werden, wohingegen Batterien mit viel weniger Ladezyklen 500 € je kWh kosten können.

kW kWH/d Elektro Komponente2
Wasserstoffbuss        680.000 €        680.000 € Elektrobus
Dieselbus –     350.000 € –     350.000 €
Photovoltaik 900 3780 4200    2.100.000 €    2.100.000 €
Elektrolyseur 76 1824        456.000 €        400.000 € Diesel/20 Jahre
Kompressor 100        280.000 €           50.000 € Generator
Batteries 1000        500.000 €        500.000 €
Hydrogen Storage 3016           80.000 €        200.000 € Supercharger
Ergebnis    3.666.000 €    3.580.000 € Not enough Energy in Winter
To much in Summer

 

Abbildung  2 durchschnittliche tägliche elektrische Arbeit des 900 kW peak Sonnenstromdaches

 

Wenn Sie schnell die kosten Ihres Wasserstoffprojektes wissen wollen, addieren sie einfach die Wasserstoffkomponenten aus der Internationalen Wasserstoff Preisliste.

Worauf ist beim Tanken von Wasserstofffahrzeugen zu achten?

Es ist problematisch, wenn, die Anlage zum Betanken von Bussen ausgelegt ist, nun aber jemand seinen H2 Gabelstapler betanken will. Denn je nach Speichervolumen, dürfen die Behälter nur in einer bestimmten Zeit befüllt werden. Beim Befüllen von H2 entsteht Wärme, die je nach Größe des Speicherbehälters nicht überschritten werden darf.