Power to gas

Technologie energetyczneTechnologie energetyczne
PWSZPWSZ CiechanCiechanóów 201w 20166
Magazynowanie energii odnawialnejMagazynowanie energii odnawialnej
w systemach gazowniczych:w systemach gazowniczych:
TechnologieTechnologie PowerPower--toto--gasgas
MaciejMaciej ChaczykowskiChaczykowski
Politechnika Warszawska / PWSZ w CiechanowiePolitechnika Warszawska / PWSZ w Ciechanowie

Prognoza udziaPrognoza udziałłu odnawialnychu odnawialnych źźrróódedełł
energii 2020 r. (en. wiatrenergii 2020 r. (en. wiatruu + PV)+ PV)

NierNieróównomiernownomiernośćść podapodażży energii zey energii ze źźrróódedełł
odnawialnych (MW) (kraj: Niemcy, prognoza 2030)odnawialnych (MW) (kraj: Niemcy, prognoza 2030)
Czas (h)

ElastycznoElastycznośćść rróóżżnych typnych typóów elektrowniw elektrowni

EfektywnoEfektywnośćść różnychróżnych metodmetod
magazynowania energiimagazynowania energii

ProdukcjaProdukcja wodoruwodoru w procesiew procesie elektrolizyelektrolizy
H2O  H2 +1/2 O2
Katoda (-): Anoda (+):
2H+ + 2e  H2 2OH-  0,5O2 + H2O + 2e

PrzykPrzykłładad kawernowegokawernowego magazynu wodorumagazynu wodoru
((TeessideTeesside, UK), UK)
3 kawerny 70 000 m3 każda, p = 45 bar
głębokość ok. 370 m
W = 30 GWh

PorPoróównanie metodwnanie metod magazynowania energiimagazynowania energii
Hydroelektrownia
Goldisthal
2 kawerny H2

SprawnoSprawnośćść technologii magazynowaniatechnologii magazynowania
energiienergii
Hydroelektrownia Power-to-gas H2 Power-to-gas CH4

SNG
Biogaz
CH4 z Power to Gas
H2 z Power to Gas
Gaz ziemny
UdziaUdziałł odnawialnych paliw gazowychodnawialnych paliw gazowych w systemiew systemie
gazowniczymgazowniczym –– prognoza (Niemcy)prognoza (Niemcy)

PowerPower--toto--ggasas –– lista projektlista projektóóww
demonstracyjnychdemonstracyjnych

Typowe właściwości elektrolizerów:
alkalicznych, PEM i SOE
-2000-60001000-1500€/kWelSzacunkowy koszt
>60<1515minCzas rozruchu
-99,999>99,8%Czystość wodoru
-10-2020-30lataOkres eksploatacji instalacji
<40000<20000<90000hOkres eksploatacji ogniw
-<30<760m3/hProdukcja wodoru
-<300<4m2Powierzchnia ogniwa
-0-1020-40%Zakres obciążenia częściowego
2,5-3,54,0-8,04,0-5,0kWh/m3Właściwe zapotrzebowanie na energię
81-8667-8667-82%Sprawność napięciowa
-do 4,4do 1W/cm2Gęstość mocy
0,95-1,31,8-2,21,8-2,4VNapięcie w ogniwie
0,3-10,6-20,2-0,4A/cm2Gęstość prądu
<30<30<30barCiśnienie ogniwa
900-100050-8060-80°CTemperatura ogniwa
B+RDemonstracyjneZaawansowaneStopień zaawansowania
SOEPEMAlkalicznyTechnologia

WraWrażżliwoliwośćść elementelementóów systemuw systemu
przesyprzesyłłowego na zawartoowego na zawartośćść HH22 w GZw GZ

WraWrażżliwoliwośćść elementelementóów systemuw systemu
magazynowania na zawartomagazynowania na zawartośćść HH22 w GZw GZ

WraWrażżliwoliwośćść urzurząądzedzeńń pomiarowychpomiarowych
i regulacyjnych na zawartoi regulacyjnych na zawartośćść HH22 w GZw GZ

WraWrażżliwoliwośćść systemu dystrybucyjnegosystemu dystrybucyjnego
na zawartona zawartośćść HH22 w GZw GZ

Wrażliwość odbiorników gazu
na zawartość H2 w GZ
WraWrażżliwoliwośćść odbiornikodbiornikóów gazu naw gazu na
zawartozawartośćść H2 wH2 w GZGZ

ŚŚledzenie zmian jakoledzenie zmian jakośści gazu w siecici gazu w sieci
-- przykprzykłład: Chead: Chełłmno 98% NG/2% H2mno 98% NG/2% H2

ŚŚledzenie zmian jakoledzenie zmian jakośści gazu w siecici gazu w sieci
-- przykprzykłład: Chead: Chełłmno 9mno 900% NG/% NG/1010% H2% H2

Pel = 2 MW
VH2 = 360 m3/h
InstalacjaInstalacja PowerPower--toto--gasgas
FalkenhagenFalkenhagen, Niemcy, Niemcy

Power to GasPower to Gas -- schemat processchemat procesóóww

Produkcja metanu z wodoruProdukcja metanu z wodoru –– metanizacjametanizacja
(proces Sabatiera)(proces Sabatiera)
CO2(g) + 4H2(g)  CH4(g) + 2H2O(c) (H=-165 kJ/mol)

Produkcja metanu z wodoruProdukcja metanu z wodoru –– metanizacjametanizacja
(proces Sabatiera)(proces Sabatiera)
Reakcja przebiega w dwóch krokach:
1. Redukcja endotermiczna :
CO2(g) + H2(g)  CO(g) + H2O(c) (H=+41 kJ/mol)
2. Redukcja egzotermiczna
CO(g) + 3H2(g)  CH4(g) + H2O(c) (H=-206 kJ/mol)
Sprawność 70-85%

Koszty procesuKoszty procesu metanizacjimetanizacji
źr. KEMA

PowerPower--toto--gasgas ++ metanizacjametanizacja wodoruwodoru
2MW,2MW, WerlteWerlte (Niemcy)(Niemcy)

PowerPower--toto--gasgas ++ metanizacjametanizacja wodoruwodoru
2MW2MW,, WerlteWerlte (Niemcy(Niemcy))

Integracja sieciIntegracja sieci elektroenergetycznychelektroenergetycznych
i sieci gazowychi sieci gazowych

 Technologie Power-to-gas pozwalają na magazynowanie
dużych ilości energii odnawialnej w postaci energii chemicznej
paliw.
 Dopuszczalne stężenie wodoru w sieci gazowej powinno być
określane indywidualnie dla każdej sieci, biorąc pod uwagę
strukturę sieci, miejsce zatłaczania, skład gazu ziemnego
oraz wyposażenie odbiorców w różne kategorie odbiorników
gazu.
 W praktyce, oczkowe struktury sieci gazowych oraz
nierównomierność poboru gazu powodują konieczność
przeprowadzenia szczegółowych obliczeń hydraulicznych
sieci z wykorzystaniem symulatorów pozwalających na
śledzenie zmian składu gazu w celu określenia dopuszczalnej
ilości wodoru zatłaczanego do sieci.
WnioskiWnioski

Dziękuję za uwagę
maciej.chaczykowski@pwszciechanow.edu.pl

Power to gas

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Empfohlen

Empfohlen (20)

Power to gas