Silyzer info. Package @ Siemens

Silyzer info. Package @ SiemensNew Energy Business Feb., 2021

www.siemens.com/silyzer© Siemens AG, Siemens K.K. 2019

Unrestricted © Siemens AG 2021Feb. 2021 Siemens Energy / New Energy Business

風力発電

水素タービンFCトレイン

FC船舶

グリッドマネージメント

Unrestricted © Siemens AG 2021Feb. 2021Page 4 Siemens Energy / New Energy Business

世界経済は脱炭素！を実現しなければならないドラスティックなエネルギー構造の変化が必要！

世界の脱炭素化に向けた施策動向

G7 summit, 2015: 2100年までのグローバル経済の脱炭素* 2050年までに温室効果ガス40-70%削減(2010年比)

COP21, 2015:195カ国での気候変動に関する枠組み合意* 今世紀の温暖化を2 °Cに抑える

COP23, 2017: 197の国と地域で脱炭素化に向けて“いかに”、“どう”取り組むかを確認

115 150 181 220270 302

349417

467514

2008 2017

+18%

29 29 30 31 31 32 32 32 32 33

20172008

+1.3%

15 23 40 70 98137

174224

297

391

20172008

+43%

Global Wind Installations (GW)1

Global Solar PV Installations (GW)1

Global CO2 Emissions (Gt)2

世界の再エネ導入量が増加！しかし、CO2排出量も増加

Sources: 1) IRENA, Renewable Capacity Statistics 2018; 2) IEA

脱炭素 => 産業とモビリティ（原料と燃料の置き換え）, 発電（分散化された自然エネルギーの導入）での排出削減


“Sector Coupling：セクターカップリング”セクターを跨いだ脱炭素の達成には水素が不可欠

Source: World Energy Balances 2018

セクター毎のグローバルのCO2 排出割合

Transport

5%

21%

Other10%

24%

40%

Buildings

Industry

Power

Increased future focus for emission reduction

Share on CO2 emissions: 40% Share of Renewables: 22%

Continuous emission reduction required

Share on CO2 emissions: 60% Share of Renewables: 8%

SectorCoupling

Sector Coupling – Links and Interactions

Green


欧州の最新施策が水素社会を加速する！

"only hydrogen produced on the basis of renewable energies ('green' hydrogen) is sustainable in the long term."

“長期的に持続可能なのは

グリーン水素だけである”

ドイツの水素戦略 2020.6.10The national hydrogen strategy2


-3 ct/km Green fuels or power in cars

in private transport sector (FCEV, BEV) 7ct/km (H2)

2024年水電解6GW投資規模5-9bn€=最大1.2兆円

欧州の水素戦略 2020.7.8(European Clean Hydrogen Alliance1)

2035年(遅くとも2040年)

水電解10GW


国内投資：7 bn€= 最大9000億円

連携国投資：2bn€= 最大2600億円


2030年水電解40GW+40GW(Non-EU)投資規模26-44bn€=最大5.7兆円

2030年水電解5GW

欧州の水素戦略 2020.7.8(European Clean Hydrogen Alliance1)

Source:1 European Commission(https://ec.europa.eu/growth/industry/policy/european-clean-hydrogen-alliance_en), 2 The federal government(https://www.bmbf.de/files/bmwi_Nationale%20Wasserstoffstrategie_Eng_s01.pdf)

New Energy BusinessUnrestricted use © Siemens Energy, 2020

7December 2020

人工合成燃料

②燃料アンモニア:20%石炭火力混焼⑦船舶

⑩航空機

⑪カーボンリサイクル

呼応する民間企業の取り組み

日本製鉄2：2050年CO2排出実質ゼロJERA3: 2050年CO2排出実質ゼロ

グリーンイノベーション基金

10年間で2兆円の基金をNEDOに創設世界総額3000兆円のESG投資の呼込

民間企業の研究開発・設備投資(15兆円)を誘発

③水素産業

30円/Nm3-300万トン(2030)>20円/Nm3-2000万トン(2050)水素タービン・水素還元製鉄・水電解

2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略1

規制改革・標準化

カーボンフリー電力の調達義務化

水素をカーボンフリー電源として評価

カーボンプライシングの検討

2020年10月カーボンニュートラル宣言

成長が期待される14分野の設定

“電力部門の脱炭素化”=水素発電“電化社会”=セクターカップリング“熱需要に対する水素化,CO2回収”

Source:1 METI(https://www.meti.go.jp/press/2020/12/20201225012/20201225012-1.pdf), 2 日本経済新聞2020年12月11日1面, 3 JERAゼロエミッション2050(https://www.jera.co.jp/information/20201013_539)

①洋上風力発電

10GW(2030年) > 30~45GW(2040年) コスト低減8~9円/kWh (2030~2035年)

環境省・国交省連携への期待

https://intranet.for.siemens.com/cms/059/en/processes/publications/Pages/compliance_anti-corruption.aspx


水素マーケットは大きく3セクターに分かれるIndustryセクターでの利用が圧倒的に多い

現状は3つのテクノロジーで水素を製造している二酸化炭素排出を伴わない製造はごく僅か

水素は脱炭素に貢献しているか？するか？

4% 水電解装置2

• 水電解装置による水素製造

48% 化石燃料部分酸化法 & 石炭ガス化2

• 化学処理での副生ガス• 製鉄プロセスの一部としてのコークス炉ガス

48% 天然ガス改質 (SMR)2

• 天然ガスの水蒸気改質• 最も安価な水素製造方法

1% Mobility3,5

• 多種（電車、船舶、バス）のFCVでの活用による増加を期待• (独)セクター毎ではCO2削減目標に一番未達の領域

9% Energy3,5

• 再エネの蓄電需要による増加を期待• ガスブレンディングの需要増を期待

90% Industry5

• CO2 削減のためにグレー水素からの代替需要を期待• 製油・アンモニアの二大需要家• 製鉄での増加を期待

水電解こそが CO2 削減に貢献できる水素製造である！Source: 1 Freedonia; 2 2014 FCH GIA; 3 Navigant; 4 Hydrogen Council 2017; 5 CertifHy

Global H2 supply … … meets global H2 demand

Global Hydrogen Demand70 Mio t 4


Electrolyte KOH3 Polymer membrane Ceramic membrane

Circulated medium KOH3 Water Steam

Operational temperature1 60 - 90 ºC RT4 - 80 ºC 700 - 900 ºC

Technical maturity1 Industrially mature Commercially available Lab/ demo

Field experience1

Cold-start capability2

Intermittent operation2

Scalability to multi Mega Watt2

Reverse (fuel cell) mode1

3つのテクノロジーが存在する水電解技術

Alkaline Electrolysis PEM Electrolysis High temperature

+ -

OH-

KOH electrolyte

anode cathodediaphragm

½ O2 H2

+ -

H+

water

anode cathodegas tight membrane

½ O2 H2

+ -water steam

anode cathodesolid oxides

½ O2 H2

O2-

Source: 1) Fraunhofer, 2) IndWede; 3) KOH: Potassium hydroxide : 4) room temperature Existing/ available In development/ limited Not possible, not available

電密大＞省スペース

要プリヒート=待機電力3%

安価

劇薬,要清掃

スタート・ストップに1時間要>再エネ接続時の製造ロス増出力変動・低下・圧力不均衡

>多孔質膜故のリーク>バックアップ電源要

グリッドバランシングに貢献


現在と将来のPEM型水電解装置シーメンスによる差別化

1973J. H. Russell released his works to PEM electrolysis and the high potential

Now and Future “PEM”

• 2015年以降再エネのインテグレーションを念頭にPEMへの投資が活発化 (IEA1)

• 高いラーニングカーブが見込まれることでのコスト減への期待 (IndWEDe2)

Source: 1) IEA, 2) I IndWEDe Study, BMVi / Forschungszentrum Juelich, Germany 2018

“Siemens” PEM

• 広範かつ経験に裏付けられたPEMへの理解 (PEM FC) > 10MW超級モデル稼働、長寿命化、サービス契約の提案

• 世界各地の支店展開、新規研究領域への投資を可能にする企業体力、プラント製品の広範なポートフォリオ(transmission, rectifier, remote monitoring and plant control) が可能にするワンストップな製品・サービス提供

• 商用MW 製品の圧倒的なシェア（160,000運転時間） –様々なアプリケーションでの実際の使用実績

Siemens

Installed capacity (PEM vs Alkaline)


グリーン水素は Energy, Mobility, Industry分野で脱炭素に貢献できるマルチな二次エネルギー

製油、アンモニア、化学、製鉄、ガラス、食品産業等

Austria H2Future 6MW(Silyzer300) – 2018Sweden AAK 2.5MW - 2019

ガソリン、ディーゼルの代替燃料FCV(乗用車、トラック、バス)、船舶、電車UAE DEWA EXPO 2020 1.25MW - 2020

ガスグリッドへの注入再電化によるピークシフト、自家消費(オフグリッド)の実現Germany Wind Gas Haßfurt 1.25MW – 2016Australia Hydrogen Park SA 1.25MW – 2019

太陽光

風力

Industry

Mobility

Energy

異なるセクターでの活躍が可能

PEM electrolysis

再生可能エネルギーグリッド蓄電アプリケーション

水素製造


蓄電テクノロジーの比較水素はピークシフトに必要とされる大規模・長期間の蓄電が可能

1 such as Ammonia, Methanol or others; 2 Compressed Air Energy Storage;

3 Li-Ion, NaS, Lead Acid, etc.4 Power to Heat (PTH)

Duration

Minutes

Seconds

Hours

Weeks

1 kW

Power 100 kW 1 MW 10 MW 100 MW 1,000 MW

Hydrogen & derived chemicals1

PumpedHydro

Batteries3

Days

Batteries3

Batteries3Flywheel storage

(< 1MW Flywheel, up to 100 MW Turbines)

Super capacitor

Flow-Batteries Thermal, CAES2


水素を用いた発電テクノロジーの比較ピークシフトを実現する多様な発電方法

Energy

再生可能エネルギーグリッド蓄電アプリケーション（再電化）

太陽光

風力

PEM 型水電解装置

水素製造

• 燃料電池 0.1MWel• 水素消費 ~6.7 kg/h H2• 効率約~ 58%• 寿命 3-5年

• ガスエンジン 0,28MWel• 0-55 or 100 vol% 水素(専)混焼

• 水素消費 ~20 kg/h• 効率約~ 38%• 寿命 >20年

• ガスタービン 5-50MWel• 50-100vol% 水素(専)混焼

• 40~800 kg/h H2 demand• 効率約~ 57%• 寿命 >10年


持続可能な未来に対するSiemens Hydrogen Gas Turbines –100%水素専焼がSiemensのミッション

Heavy-dutygas turbines

Industrialgas turbines

Aeroderivativegas turbines

50H

z50

Hz

or60

Hz

60H

z450 MW

329 MW

187 MW

310 MW

215 to 260 MW

117 MW

60 to 71/58 to 62 MW

27 to 37/28 to 38 MW

4 to 6 MW

48 to 57 MW

40/34 to 41 MW

33/34 MW

24/25 MW

10 to 14/11 to 15 MW

8/8 to 9 MW

5/6 MW

41 to 44 MW

SGT5-9000HLSGT5-8000HSGT5-4000FSGT5-2000ESGT6-9000HLSGT6-8000HSGT6-5000FSGT6-2000E

SGT-A65SGT-800SGT-A45SGT-750SGT-700SGT-A35SGT-600SGT-400SGT-300SGT-100SGT-A05

593 MW

405 MW

30

30

30

30

30

30

30

30

15

50

100

40

55

15

60

10

30

30

65

100

2

100

65

15

DLE burner Diffusion burner with unabated NOx emissionsWLE burner1 ISO, Base Load, Natural GasVersion 2.0, March 2019

Higher H2 contents to be discussed on a projectspecific basis

H2 capabilities in vol. %Gas turbine model Power Output1

100% hydrogen combustion in SGT-400 will be achieved in 2023


EPCパートナーリングが必要不可欠水電解スタック以外は既存の技術の結集

High Voltage Transformer

Medium Voltage Transformerand Rectifier

Cooling

Storage

Control system

Water treatment

Civil Work

Gas purification

Compression

Infrastructure/Logistics

ElectrolyzerBuffer


20112015 2018

2023+2030+

Silyzerはお客様の要求するスケールアップに対応します

Silyzer 100100kW研究

Silyzer 30010MW以上の大規模プラント

をターゲット

6000kW世界最大の PEM の稼働開始

Near future豪州（マーチンソン）

チリ（Haru Oni）Next generation

>50mW案件(Air Liquide, BASF)

H2 Wind洋上風力発電-洋上水電解

Silyzer 2001250kW商用運転

2015に投入したプロジェクトは今も世界最大の

Power-to-Gas plants

Silyzer portfolio roadmap (2018年作成)作成時の予想を上回る市場のスピード

1) op.h.: operating hours; Data op.h & Nm³ as of Jan. 2019

?To be shown


17.5MW

335 kg

75.5 %

24 modules

Silyzer 300 –大気圧下で水素製造する10MW超級に適したカスタマイズモデル

System efficiency (higher heating value)

per full Module Array (24 modules)

Silyzer 300 – Module Array (24 modules)

hydrogen per hour per full Module Array(24 modules)

to build a full Module Array


Hydrogen production 335 kg/h (Half : 167.5 kg/h)

Plant efficiency (HHV1) > 75 %

Power demand 17.5 MW (Half : 8.75MW)

Start up time < 1min, enabled for PFRS2

Dynamics in range 10 %/s in 0-100 %

Minimal load 5 % (Full), 10 %(Half)20 % single module

Dimension full Mod. Array 13.0 x 6.0 x 3.0 m

Array lifetime > 20 a (Module ≈ 10 a)

Plant availability ~ 95 %

Demin water consumption 10 l/kg H2

Dry gas quality3 99.999 %

Delivery pressure customized

Silyzer 300 –2-3桁メガワット級プロジェクトに対する最適解の提案

1 Plant efficiency includes rectifier, transformer, transformer cooling and gas cooling 2 Primary Frequency Response Service 3 w/ DeOxo


17.5MWの標準化された Silyzer 300により容易にスケールアップを実現

12 – 24モジュールのセット

Scale up to the necessary demand

標準化されたモジュールによりスケールアップを容易に実現！

モジュールモジュールアレーカスタマイズプラントn+1

WaterrefinementControl system Transformer Rectifier LV supply

+-

+-


スケールメリットの重要性と次世代機

~ 170 kgH2/h ~ 340 kgH2/h ~ 680 kgH2/h ~ 1,020 kgH2/h ~ 1,360 kgH2/hHydrogen

production rate

12 Modules

w/ compression & DeOxo

w/o compression & DeOxo

Number of Modules

Pric

e [€

/ kW

]

24 Modules

Plant includes transformer, rectifier, cooling, piping, water treatment as well as engineering

0 20 40 60 80 100

？

200万円/kW他社製50kW=10Nm3モデル

~~


今後の再エネ価格の下落が実現させる水素製造コストの低下再エネ適地が水素製造適地に

Site specific drivers Technology specific drivers

Efficiency

CAPEX

Maintenancecost

Electricity price

Operation time

Source: Fraunhofer (2019-06-06_Frauhoufer_GigatonH2_rev5_public)

電力料金と稼働時間が水素製造コストを決定させるメインファクター


水素供給金額を左右するメインドライバーは再エネ電源の環境 –電気料金・水素製造時間を考慮したサイト選定が成功のカギ


Our references for Power-to-Gas as well as Power-to-Liquid plants have different end applications

Year Country Project Customer Power demand Product offering

2015 Germany Energiepark Mainz Municipality of Mainz 3.8 MW / 6 MW (peak) Pilot Silyzer 200

2016 Germany Wind Gas Haßfurt Municipality of HaßfurtGreenpeace Energy 1.25 MW Silyzer 200

2020 UAE DEWA Expo 2020 Dubai Electricity and Water Authority (DEWA) 1.25 MW Silyzer 200

2020 Australia Hydrogen Park SA (HyP SA)

Australian Gas Infrastructure Group (AGIG) 1.25 MW Silyzer 200

2020 Switzerland Power-to-Gas (Methane) Limeco 2.5 MW Silyzer 200

2020 Germany Power-to-Liquid Renewable Investor 1.25 MW Silyzer 200


Our references in an industrial environment are steel industry, specialty refinery as well as in food & beverage

Year Country Project Customer Power demand Product offering

2017 Germany H&R H&R Ölwerke Schindler GmbH 5 MW Silyzer 200

2019 Austria H2Future1 voestalpine, Verbund, Austrian Power Grid (APG) 6 MW Pilot Silyzer 300

2019 Sweden Food & Beverage Food & Beverage Company 2.5 MW Silyzer 200

2020 Germany SALCOS Salzgitter AG 2.5 MW Silyzer 200

1) This project has received funding from the Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking under grant agreement No 735503. This Joint Undertaking receives support from the European Union‘s Horizon 2020 research and innovative programme and Hydrogen Europe and NERGHY.


導入事例-Energiepark Mainz世界最大のPEM設備 in 2015

基本情報

• Customer: Energiepark Mainz (JV of Linde and Mainzer Stadtwerke)

• Country: Germany• Installed: 2015• Product: Silyzer 200• H2Producing amount: 200t/y

3.75 MW(rated power)6.0 MW peak power (limited time)

Based on three Silyzer 200

・アンシラリーサービス

・ローカルガスグリッドへ

の水素~10%注入

ユースケース

チャレンジ

• アンシラリーサービス実現のためのピークパワー許容• 10MWウインドファームとのダイレクト接続を可能とする負荷変動・低負荷に対応

• 帳簿 => 波及効果も含めた+ を実現

• 当時(現在も)世界最大のPEM設備の稼働• アンシラリーサービスの適用を実現する容量5MW• 完全無人自動運転

ソリューション

水素ステーションへの供給

（公共バス、カーシェア）

近郊工場への水素供給

（自動車、ガラス等）


導入事例 - H2FUTUREインダストリーセクターで脱炭素に貢献するグリーン水素

Project• Partner: VERBUND (coordination),

voestalpine, Austrian Power Grid (APG), TNO, K1-MET

• Country: Austria• Installed: 2019• Product: Silyzer 300

Use cases

Challenge• インダストリーセクターで需要を大幅に増大させるポテンシャルのある、 “breakthrough” 製鉄技術での、コークスからグリーン水素への置き換え

• 製鉄所内の既設のコークス炉ガスパイプラインへのインテグレーション＞コストミニマム• 商用運転中の製鉄プロセスに水素提供するために求められる高い信頼性＞商用機の開発・運転

Solutions and Achievement

製鉄プロセスでの

水素利用

6MWPower demand based on Silyzer 300

1.200 Nm3of green hydrogen per hour

This project has received funding from the Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking under grant agreement No 735503. This Joint Undertaking receives support from the European Union‘s Horizon 2020 research and innovative programme and Hydrogen Europe and NERGHY.

グリッドサービス

• 12モジュールを備えた Silyzer 300 の開発・運転• 2019年11月からの順調な稼働実績で広範なグリッドサービスが提供可能であることを確認• 大型スタック製造技術が可能とする可用性とBoPの最適化を含む次世代機のシステム設計の確立

CO2総排出量に占める製鉄業界の割合は7%（industry sectorに限っては30%）

Press conference for the start of test operation:https://www.youtube.com/watch?v=MrLw8TpKBt8&feature=youtu.bePlant and surrounding area：http://cdn.voestalpine.com/asset-c7e36e0f-bbb2-497a-91cf-f5877a68880f/201943_H2FUTURE_Exterior%20H264%201080%2025p.mp4

https://www.youtube.com/watch?v=MrLw8TpKBt8&feature=youtu.be

http://cdn.voestalpine.com/asset-c7e36e0f-bbb2-497a-91cf-f5877a68880f/201943_H2FUTURE_Exterior%20H264%201080%2025p.mp4


ドバイ万博でのショーケース：中東地域初のMW級水電解プラント大規模太陽光のグリッドインテグレーションを想定

Project• Partners: DEWA &

Expo2020• Country: UAE• Location: Dubai (ドバイ)

(MBR Solar Park)• Planned Installation: 2019• Product: Silyzer 200

1.25 MWrated power based on Silyzer 200

280kW水素専焼ガスエンジンによる再電化> 大規模太陽光を水素で畜エネルギーすることで夜間電力を補う=グリッドインテグレーションを想定

Use cases

Challenge

Solutions

• 世界最大級の水素専焼ガスエンジンを含めたプラント建設• 世界初の砂漠乾燥・高温地帯でのPEM型水電解装置• 短期間でのオーダークローズ

(MoU signed Feb. 2018, commissioning planned Mar./Apr. 2020, Expo by Oct. 2020)

1.25 MWPower demand based on Silyzer 200

225 Nm3of green hydrogen per hour

• 広範なプラント設計経験に裏付けされたサイト特有のプラント設計（冷却系統、グリッド連携）• 昼間の余剰太陽光での水素製造、貯蔵(93m³@35 bar) 、夜間の再電化を含むフルパッケージ


既存のグローバルなシーメンスの拠点を活かしたサービス経験に裏打ちされたサービス契約のオファー

サービス契約なし包括

オンデマンドの有償テクニカルサポート

事後保全(状態診断、サイトメンテンナンス、スペアパーツ供給)

推奨サービス契約

ホットライン（平日8時間＞365日24時間）

遠隔監視、状態診断

年2回計6日間のサイト検査・メンテナンス予防保全(消耗品交換)

常駐契約


シーメンスの水電解装置Silyzerとは？

グリーン水素の製造、グリッドサービスに対応・ダイナミックな負荷変動、広範囲な負荷(5-100%)、素早いシステム起動・唯一10MW超級モデルを実際に稼働

実績がもたらす“品質”に対するコミットメント・スタックのライフタイム80,000時間メンテナンスフリー・トランス,整流器,コントロールユニット,モーター等補器をすべて自社品でカバー・サービス契約を0.5-1.5%/CAPEX per年に設定

日本市場へのコミットメント・SIMATIC PCS 7 – Mindsphereを用いたデジタルリモートサービスが可能とするスタッフレスでの運用・高圧ガス保安法適用外の低圧での水素製造可能・日本在住メンテナンス員による定期・緊急メンテナンス

Silyzer info. Package @ Siemens

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