Title: Versorgung eines Wasserstofftankstellennetzwerks mit CO2 neutralem Wasserstoff
Language: Deutsch
Authors: Wolf, Nina 
Qualification level: Diploma
Advisor: Hofbauer, Hermann 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 119
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Die Einhaltung des 2C Ziels, des Pariser Klimaabkommens, bedeutet für viele Industrieländer einen weitgehenden Verzicht auf den Einsatz von fossilen Energieträgern bis 2050. 2017 wurden in Österreich 82,3 Mio. Tonnen CO2-Äquivalent emittiert, 3,3% mehr als 2016. Ein Grund für den Anstieg stellt der stark gestiegene Kraftstoffabsatz im Verkehr dar. Die Reduktion der CO2-Emissionen im Verkehrssektor, welcher einen Anteil an 30% der jährlich ausgestoßenen CO2-Emissionen einnimmt, mit steigender Tendenz, erfordert eine breite Einführung von nachhaltigen Antriebskonzepten. Neben dem elektrischen Strom aus nachhaltigen Quellen, Bio-Kraftstoffen wie Bioethanol, Biodiesel und Biogas, stellt auch Biowasserstoff eine nennenswerte Alternative zu den fossilen Kraftstoffen dar. Im Zuge dieser Arbeit wurden mehrere Konzepte für die nachhaltige Bereitstellung von H2 technisch wie auch ökonomisch analysiert. Die fünf ausgewählten Konzepte erstrecken sich von der Nutzung von Biomasse in Form der Biomassevergasung, über die Biogasherstellung mit anschließender Dampfreformierung, bis hin zur Produktion des Bio-H2 mittels Elektrolyse. Als Referenzmethode für die technisch-ökonomische Analyse dient die konventionelle Methode H2 herzustellen, die Dampfreformierung von Erdgas. Zusätzlich zu den unterschiedlichen Produktionswegen, wurden ebenfalls verschiedene Distributionsmöglichkeiten für die endgültge Bereitstellung von Wasserstoff an der Tankstelle betrachtet. Die Verteilung von Wasserstoff per LKW in gasförmiger oder flüssiger Form, wie auch der Transport über ein Pipelinenetz stellen die möglichen Verteilungswege von Wasserstoff innerhalb dieser Arbeit dar. Die technische Analyse der einzelnen Konzepte erfolgte über die Berechnung von Massen- und Energieströmen. Anschließend wurden die Konzepte ökonomisch analysiert. Die ermittelten Wasserstoffgestehungskosten, die Distributionskosten, wie auch die Bereitstellungskosten an der Tankstelle der einzelnen Konzepte, wurden einander gegenübergestellt und diskutiert. Zusätzlich zeigt eine Sensitivitätsanalyse den Einfluss von ausgewählten Parametern auf die Kosten von H2. Die Ergebnisse zeigen, dass Fördermaßnahmen und Weiterentwicklungen der Infrastruktur zur wirtschaftlichen Nutzung von nachhaltig produziertem H2 als Kraftstoff notwendig sind. Die günstigste Methode H2 nachhaltig zu produzieren ist die Biogas Dampf-Reformierung, gefolgt von den Wirbelschichtvergasungsverfahren und der Elektrolyse. Die größten Einflüsse auf die Produktionskosten haben nach der Anlageneffizienz, die Rohstoffpreise, die Betriebsstunden, wie auch die Investitionskosten. Die Bereitstellung von LH2 ist kostengünstiger als jene von CGH2.

Achieving the 2C target of the Paris climate agreement, means that many industrialised countries will largely avoid the use of fossil fuels by 2050. In 2017, 82,3 million tonnes of CO2 equivalent were emitted in Austria, 3,3% more than 2016. One reason for the increase is the high increase in the fuels sales in the Transport sector. The reduction of CO2 emissions in the transport sector, which is responsible for 30% of annual CO2 emissions, with a rising trend, requires a widespread implementation of sustainable driving concepts. In addition to electricity from sustainable sources, biofuels such as bioethanol, biodiesel and biogas, biohydrogen is also a notable alternative to fossil fuels. In this thesis, several concepts for the sustainable provision of hydrogen were technically and economically analysed. The five selected concepts range from theuse of biomass in the form of biomass gasication as well as biogas production with following steam reforming, to the production of biohydrogen through electrolysis of water. The conventional method of producing hydrogen, the steam reforming of natural gas, is used as a reference method for the technical-economic analysis. In addition to the different production routes, different distribution options for the final hydrogen supply at the filling station were also considered. The distribution of hydrogen by truck in gaseous or liquid form, as well as the transport via a Pipeline network represent the possible distribution routes of hydrogen within this work. The technical analysis of the individual concepts was carried out by calculating mass and energy balances. Subsequently, the concepts were economically analysed considering the mass and energy balances. The determined hydrogen production costs, the distribution costs as well as the costs of provision at the filling Station of the individual concepts were compared and discussed. In addition, a sensitivity analysis shows the inuence of selected parameters on the production costs of H2. The results show that support measures and infrastructure improvements are necessary for the economic use of sustainably produced H2 as fuel. The cheapest method to produce H2 sustainably, is the steam reforming of biogas, followed by the fuidised bed gasication processes and the electrolysis of water. After plant effciency, raw material prices, annual operating hours and investment costs have the greatest influence on production costs. The distribution of liquid H2 is more economical than the distribution of gaseous H2.
Keywords: Wasserstoff; Herstellung; Speicherung; erneuerbar
Hydrogen; Production; Storage; renewable
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-131723
http://hdl.handle.net/20.500.12708/11492
Library ID: AC15530489
Organisation: E166 - Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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