Waterstofpoeder als energiedrager?

[maddox]

Oorspronkelijk geplaatst door reservespeler

Ik ben niet mee.

Om waterstof op te slaan zijn er een paar gekende technologieën.

De klassiekers

• Druktanks die waterstofgas onder enorm hoge druk en normale temperatuur opslaan.
• Druktanks die waterstof onder druk en lage temperatuur vloeibaar opslaan.
• Drukloos in enorme opslagruimtes, zoals oude aardgasvelden

Experimenteel

• De hier aangehaalde "poederopslag", waar waterstof vastgehouden wordt in metaalmoleculen waar het geen sterke verbinding mee kan vormen.
• Koolstof nanovezels.

Een gekend alternatief.
Waterstof binden met koolstof, om zo een veel hanteerbaardere energiedrager te bekomen.
Dit is wat planten doen via fotosynthese, om zo cellulose en dergelijke te maken. Of gist, waarvan het afvalproduct alcohol is. De zogenaamde Biofuels.
En uiteindelijk, is dit ook de bron van fossiele brandstof.

Maar wat Patrick (en ik) eigenlijk aanhalen is waterstof, gemaakt met elektrolyse op basis van hernieuwbare of nucleaire elektriciteit te laten reageren met koolstof om zo het opslagprobleem van waterstof voor mobiele toepassingen op te vangen.

[JimmyB]

Oorspronkelijk geplaatst door maddox

Waterstof als energiedrager, is het nu in poedervorm, in cryogene of hogedruktanks, of zelfs in de vorm van E-fuel, is pas haalbaar als we verzuipen in elektriciteit.

Is dat nu hernieuwbaar of nucleair.

Tja, dit is de vraag van 1 miljoen natuurlijk, hoe komen we aan al die electriciteit?

Nucleair is m.i. een optie maar dan is het probleem van de baan want dit is een stuurbare energiebron, waarom zouden we nucleaire electriciteit opwekken om dan op een inefficiënte manier om te zetten naar waterstof?

[JimmyB]

Oorspronkelijk geplaatst door maddox

Om waterstof op te slaan zijn er een paar gekende technologieën.

De klassiekers

• Druktanks die waterstofgas onder enorm hoge druk en normale temperatuur opslaan.
• Druktanks die waterstof onder druk en lage temperatuur vloeibaar opslaan.
• Drukloos in enorme opslagruimtes, zoals oude aardgasvelden

Experimenteel

• De hier aangehaalde "poederopslag", waar waterstof vastgehouden wordt in metaalmoleculen waar het geen sterke verbinding mee kan vormen.
• Koolstof nanovezels.

Een gekend alternatief.
Waterstof binden met koolstof, om zo een veel hanteerbaardere energiedrager te bekomen.
Dit is wat planten doen via fotosynthese, om zo cellulose en dergelijke te maken. Of gist, waarvan het afvalproduct alcohol is. De zogenaamde Biofuels.
En uiteindelijk, is dit ook de bron van fossiele brandstof.

Maar wat Patrick (en ik) eigenlijk aanhalen is waterstof, gemaakt met elektrolyse op basis van hernieuwbare of nucleaire elektriciteit te laten reageren met koolstof om zo het opslagprobleem van waterstof voor mobiele toepassingen op te vangen.

Ik heb bergrepen dat ammoniak ook een alternatief zou kunnen zijn.

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door JimmyB

Tja, dit is de vraag van 1 miljoen natuurlijk, hoe komen we aan al die electriciteit?

Het is eerder andersom: wat doen we met al die elektriciteit ? Er zijn enorm veel mogelijkheden om stroom op te wekken met hernieuwbaar, maar dat hernieuwbaar komt niet wanneer we het vragen, maar soms wel in overvloed en niet altijd dichtbij waar we willen. In plaats van een monsterachtig netwerk van draden kriskras door elkaar te trekken zodat de Zweden stroom kunnen krijgen van een zonnepaneel in de Sahara, en de Egyptenaren stroom kunnen krijgen van een windmolen voor de Deense kust om te hopen dat er altijd ergens genoeg stroom aangemaakt wordt, is het veel en veel eenvoudiger, minder gecentraliseerd, en dergelijke meer, om redelijk onafhankelijke gedecentraliseerde productie eenheden van "energie drager" te hebben op basis van hernieuwbaar.

Het probleem met batterijen is dat de brandstof een vaste stof is die verweven zit met de omzetter, dat is een beetje zonde. De materialen waaruit die batterijen gemaakt zijn, zijn ook niet goedkoop en enorm beschikbaar. Voor de OMZETTERS is dat minder een probleem, maar voor de brandstof wel. De brandstof moet je met goeiekope atomen maken die je overal kan vinden.

Hernieuwbaar kan serieus doorbreken als we een goeiekope energiedrager hebben die met hernieuwbaar gemaakt kan worden, gemakkelijk getransporteerd, en overal kan gebruikt worden. Dan ontkoppelen we de hernieuwbare productie van de plek, en van de tijd, van gebruik. Waterstof kan dat doen, maar waterstof op zich heeft wat nare trekjes. Koolwaterstoffen zijn gewoon universeel, maar we hebben daar nog geen goeie electrochemie van.

[maddox]

Oorspronkelijk geplaatst door JimmyB

Ik heb bergrepen dat ammoniak ook een alternatief zou kunnen zijn.

Ammoniak is een stikstof-waterstof verbinding die wel meer toepassingen heeft. Het is een mogelijkheid als energiedrager.

Maar de meeste ammoniak wordt gemaakt via het Haber-Bosch proces. Waarbij fossiele brandstof als basis gebruikt wordt.
Ook is de wereld productie capaciteit op dit niveau nodig voor iets veel "specialer", namelijk het maken van kunstmest, waarmee 2 500 000 000 000 mensen eten kunnen hebben.

En natuurlijk.

• Waterstof-koolstof heeft een veel betere energie opslagcapaciteit.
• Ammoniak is een verdomd irritant gas.

[Micele]

Kort overzicht opslagtechnieken van de Duitse overheid, link van ~9 jaar geleden (en er zal niet veel bijgekomen zijn)

Opslag technologieën

Als onderdeel van de energietransitie moet in 2035 55 tot 60 procent van onze elektriciteit in Duitsland uit hernieuwbare energiebronnen komen en in 2050 80 procent. Windenergie en fotovoltaïsche energie, die fluctuerend worden teruggeleverd, zullen de belangrijkste aandelen vormen.

Gezien het groeiende aandeel fluctuerende hernieuwbare energieën moet het elektriciteitssysteem flexibeler worden, zodat de systeem- en leveringszekerheid gewaarborgd kan blijven. Energieopslag is een van de vele mogelijkheden om de flexibiliteit van de energievoorziening te vergroten. Op deze manier kan elektriciteitsopslag zorgen voor een evenwicht tussen opwekking en verbruik. Zo kunnen ze bij harde wind elektriciteit opnemen, die ze bij windstilte en bewolkt weer aan het net kunnen terugleveren. Ze bieden dus de mogelijkheid om opwekking en verbruik in de tijd te ontkoppelen. Daarnaast kan elektriciteitsopslag ook zogenaamd regelvermogen leveren en zo helpen om de netfrequentie stabiel te houden.

Energieopslag in één oogopslag

In principe zijn er geschikte opslagtechnologieën beschikbaar voor alle behoeften aan tussentijdse opslag van elektriciteit.

Opslag voor korte en lange termijn

Bij opslagtechnologieën wordt onderscheid gemaakt tussen opslag op korte en lange termijn, afhankelijk van hun toepassing. Systemen voor kortetermijnopslag kunnen meerdere keren per dag energie opnemen en afgeven. Ze bieden meestal maar een beperkt opslagvolume. Langdurige opslag daarentegen moet elektrische energie gedurende meerdere dagen of weken kunnen opslaan, bijvoorbeeld om periodes van lange windstiltes te overbruggen wanneer de zon nauwelijks schijnt.

1. Tijdelijke opslag

Prestatiegeheugen (seconden tot minuten)

- Hoge verhouding tussen prestaties en opslagcapaciteit
- voor schommelingen op korte termijn
- vooral voor netwerkdiensten/balanceringsvermogen
- Gebruik meerdere keren per dag
- vooral batterijen, condensatoren, vliegwielopslag

Shift-geheugen (minuten tot uren)

- speciaal voor balanceren binnen een dag (bijv. PV eigen verbruik)
- één tot twee cycli per dag
- vooral batterijen, persluchtopslag, pompaccumulatieinstallaties (PSW)

2. Langdurige opslag (dagen tot weken)

- voor langdurige pauzes/seizoensopslag/back-up
- weinig cycli per jaar
- chemische opslag (waterstof/methaan) en grote opslag waterkrachtcentrales (o.a. in Noorwegen)

Soorten opslag

Batterij opslag

Batterijen zijn elektrochemische opslag. Ze zijn in feite een bewezen technologie. Tot nu toe zijn er voornamelijk loodzuuraccu's gebruikt. De van mobiele telefoons en laptops bekende lithium-ionbatterijen worden steeds vaker gebruikt, mede omdat ze een hoog totaalrendement van rond de 85 procent hebben. Voor grootschalig technisch gebruik zijn batterijen nog relatief duur, maar de komende jaren worden forse kostenreducties verwacht.

Pomp opslag

Bij pompaccumulaties wordt de energie opgeslagen in de vorm van potentiële energie uit water dat in een hoger gelegen reservoir wordt gepompt en via de uitstroom via een turbine met aangesloten generator weer wordt omgezet in elektriciteit. Pompaccumulatiecentrales zijn technisch volwassen en zijn momenteel de enige opslagtechnologie die in aanzienlijke mate in Duitsland kan worden gebruikt.

Perslucht opslag

Overtollige elektriciteit wordt gebruikt om lucht in ondergrondse zoutkoepels of voormalige gascavernes te persen (compressie). Wanneer elektriciteit nodig is, stroomt de perslucht weer naar buiten via een turbine en wekt weer elektriciteit op. De warmte die tijdens het comprimeren wordt gegenereerd, kan worden gebruikt om de efficiëntie te verbeteren (adiabatische persluchtopslag).

Stroom naar aardgas

In power-to-gas-installaties wordt water met behulp van energie (elektriciteit) omgezet in waterstof en eventueel verder in methaan. Het voordeel hiervan is dat de waterstof (binnen bepaalde grenzen) en het methaan (zonder beperkingen) in het bestaande aardgasnet kunnen worden ingevoed en daar kunnen worden opgeslagen. De toegevoerde gassen kunnen dan weer in elektriciteit worden omgezet of voor andere toepassingen worden gebruikt (bijv. verwarming, gasvoertuigen). De technologie is nu nog duur en de rendementen laag.

Onderzoek en ontwikkeling

Energieopslag is een belangrijk onderwerp voor een energievoorziening die overwegend gebaseerd is op hernieuwbare energiebronnen. Ze zijn nodig in de toekomst, maar zijn vandaag de dag nog steeds grotendeels duur en sommige bevinden zich nog in de ontwikkelingsfase. Om deze reden staan ??onderzoek en ontwikkeling momenteel op de voorgrond voor opslagsystemen, met name om het noodzakelijke kostenbesparingspotentieel te realiseren. Daartoe voert de federale regering momenteel het "Energy Storage Research Initiative" uit.

+ Trilaterale Pumpspeicherstudien
+ Speicherkonferenz 2014

https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Tex...hnologien.html

[maddox]

Oorspronkelijk geplaatst door JimmyB

Tja, dit is de vraag van 1 miljoen natuurlijk, hoe komen we aan al die electriciteit?

Door de bestaande kerncentrales altijd op het ideale vermogen te laten draaien, gas/waterkrachtcentrales niet stil te leggen omdat de zon schijnt of omdat het eens goed waait.
Dan kunnen we zonnepanelen en windmolens plaatsen om de boel aan te vullen en die stroom wel te kunnen gebruiken als de omstandigheden het mogelijk maken.

Nucleair is m.i. een optie maar dan is het probleem van de baan want dit is een stuurbare energiebron, waarom zouden we nucleaire electriciteit opwekken om dan op een inefficiënte manier om te zetten naar waterstof?

Zo stuurbaar is kernenergie ook weer niet, het hangt af van de soort van reactoren en hoe groot ze uitgevoerd zijn.