GODINA XXV ZAGREB BROJ 242/282 OŽUJAK 2011 ... - HEP Grupa
GODINA XXV ZAGREB BROJ 242/282 OŽUJAK 2011 ... - HEP Grupa
GODINA XXV ZAGREB BROJ 242/282 OŽUJAK 2011 ... - HEP Grupa
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
38<br />
ENERGIJA I KLIMA<br />
PROGRAM BUDUĆIH ISTRAŽIVANJA NA PODRUČJU RAZVOJA TEHNOLOGIJE<br />
PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE VGB POWER TECH-a (4)<br />
Kemijsko skladištenje energije<br />
Proizvodnja vodika elektrolizom, pristup je kojim<br />
se postiže skladištenje energije velikog kapaciteta.<br />
Komercijalno korištenje vodika zahtijeva učinkovitu<br />
pretvorbu, koja je postignuta samo u laboratorijskim<br />
uvjetima.<br />
Obećavajuća opcija mogla bi biti vruća elektroliza nazvana<br />
“HotElly” pri kojoj se vodena para elektrolitički<br />
razdvaja pri temperaturi > 800 o C. Takva tehnologija je<br />
zamišljena u kombinaciji s tehnologijom proizvodnje<br />
električne energije na istoj lokaciji. U takvom slučaju,<br />
vodena para s temperaturom od 800 o C ili većom te<br />
tlakom od 30 bara može se osigurati, ne samo kao<br />
sredstvo za elektrolizu, već i kao vodena para za opskrbu<br />
elektrolitičkih ćelija ako je prestala proizvodnja<br />
vjetroelektrana zbog bonace.<br />
Vodik je visokoučinkoviti medij za skladištenje.<br />
Međutim, treba biti poboljšana učinkovitost oba sustava<br />
- elektrolitičkog razdvajanja H 2 O i naknadne<br />
pretvorbe vodika u električnu energiju.<br />
Osim proizvodnje i korištenja vodika, moguće je<br />
neposredno koristiti viškove električne energije za<br />
pogon energetski intenzivnih elektrolitičkih procesa,<br />
poput natrijevog hidroksida, aluminija… To zahtijeva<br />
proizvodnju, odnosno angažman odgovarajućih industrija<br />
u vršnom ili srednjem dijelu dijagrama opterećenja,<br />
koji treba istražiti i razviti. U takvim slučajevima<br />
se proizvode kemijske tvari, koje su funkciji skladištenja<br />
energije umjesto proizvodnje vodika. Temeljne<br />
supstance se elektrolitički proizvode pri promjenama<br />
potrošnje električne energije u sustavu te je, na taj<br />
način, moguće usklađivanje proizvodnje i potrošnje<br />
električne energije na temelju obnovljivih izvora<br />
energije. Tehnički potencijal kemijskog skladištenja<br />
električne energije je potrebno istražiti.<br />
Vodik se može pretvoriti u električnu energiju u skladu<br />
s potrebama. Proces rekonverzije vodika je kombinacija<br />
SOFCs (Solid Oxide ceramic Fuel Cells) i kombi<br />
ciklusa, s očekivanom učinkovitošću od približno 70<br />
posto. Oba tehnološka koraka još uvijek nisu state of<br />
art za snage postrojenja od 300 MW el .<br />
<strong>HEP</strong> VJESNIK <strong>BROJ</strong> <strong>242</strong> (<strong>282</strong>), ožujak <strong>2011</strong>.<br />
Vodik, vodik…<br />
Vodik se proizvodi kao kemijska supstanca pomoću<br />
viškova električne energije proizvedene iz obnovljivih<br />
izvora energije i kasnije koristi u drugim proizvodnim<br />
procesima (primjerice, pri umjetnoj proizvodnji ugljikovodika,<br />
proizvodnji amonijaka).<br />
IGCC tehnologija se smatra proizvodno fleksibilnom<br />
tehnologijom, međutim dopunska proizvodnja električne<br />
energije i ugljikovodika može iskazati svoju<br />
potpunu prednost, ako se vodik proizvodi iz električne<br />
energije bez CO 2 , umjesto da se proizvodi iz fosilnih<br />
goriva. Glavna su područja istraživanja:<br />
plinske turbine koje koriste kao gorivo vodik i<br />
zrak,<br />
povećanje snage postrojenja do industrijskih razmjera.<br />
Kisik proizveden elektrolizom može se koristiti u kemijskim<br />
procesima, u oxyfuel procesu ili u proizvodnji<br />
čelika.<br />
Skladišni potencijali navedenih tehnologija mogu se<br />
uspoređivati s kapacitetima crpno-akumulacijskih hidroelektrana.<br />
Zbog fizikalnih svojstava, vodik se ne može sezonski<br />
optimalno skladištiti, za razliku od metana, metanola<br />
ili amonijaka koji se mogu skladištiti i koristiti u<br />
duljem razdoblju, primjerice, od zimskih do ljetnih<br />
mjeseci.<br />
Amonijak osobito zanimljiv<br />
Posebno se čini zanimljiv amonijak, kao kemijski medij<br />
pogodan za skladištenje. On, za razliku od metana<br />
i metanola, za vezivanje vodika koristi dušik umjesto<br />
ugljik.<br />
Amonijak ima visoku gustoću te je izvrsna temeljna<br />
kemijska opcija za skladištenje, a koristi se u proizvodnji<br />
umjetnih gnojiva. Proizvodnja umjetnog gnojiva na<br />
temelju vodika i dušika je tehnički zrela proizvodnja<br />
(Haber-Bosch postupak) i koristi se u cijelom svijetu<br />
u industrijskim razmjerima (2 000 t/dnevno, što je<br />
ekvivalentno električnoj snazi od 500 MW). Visoka<br />
temperatura u tijeku reakcije ima prednosti u svezi s<br />
Nuklearni<br />
reaktori<br />
Areva<br />
- PWR<br />
1 650 MW<br />
i BWR<br />
1 100 MW<br />
korištenjem otpadne topline, koja se može iskoristiti<br />
u proizvodnji metanola.<br />
Razlaganje amonijaka na dušik i vodik je vjerojatno<br />
najambiciozniji korak u tehnologiji skladištenja vodika,<br />
zbog toga što konvencionalni proces uzrokuje<br />
stvaranje dušičnih oksida. U procesu, koji se naziva<br />
“selektivna katalitička oksidacija (SCO)“, amonijak se<br />
razlaže pri temperaturi većoj od 500 o C . Nakon njega<br />
slijedi selektivna katalitička redukcija, koja ima za cilj<br />
smanjenje NOx emisije. Zbog toga je poželjno pretvoriti<br />
amonijak u električnu energiju koristeći gorivne<br />
ćelije. Zahvaljujući istraživanjima, u laboratorijima su<br />
stvorene visokotemperaturne gorivne ćelije (SOFC),<br />
koje omogućuju konverziju kemijske energije amonijaka<br />
u električnu energiju. Osim toga, u tijeku su istraživanja<br />
koja imaju za cilj elektrolitičku dekompoziciju<br />
amonijaka. Drugi obećavajući pristup je autotermalni<br />
katalitički kreking amonijaka, s malim dijelom amonijaka<br />
koji izgara i pri tomu služi za pokrivanje potrošnje<br />
energije u procesu krekinga.<br />
Može se zaključiti da je korištenje amonijaka u funkciji<br />
skladištenja vodika pretežito ostvareno na području<br />
dokazanih tehnologija velikih razmjera te se ono<br />
može brzo prilagoditi za zadovoljenje potreba skladištenja<br />
vodika. Postoje potrebe za poboljšanjem učinkovitosti<br />
na području sinteza amonijaka pri visokom<br />
tlaku.<br />
U svezi s rekonverzijom amonijaka u električnu energiju,<br />
potrebno je istražiti sljedeća pitanja:<br />
razlaganje amonijaka pri niskoj temperaturi,<br />
autotermalno poboljšanje amonijaka (autothermal<br />
ammonia reformation),<br />
gorivne ćelije na temelju amonijaka.<br />
Ako se ne može rekonverzija, na temelju amonijaka u<br />
električnu energiju, opravdati zbog visokih troškova,<br />
onda kratkotrajni viškovi vjetroenergije mogu pridonijeti<br />
smanjenju CO 2 emisije mnogih industrijskih procesa.<br />
Stoga se moraju analizirati industrijski procesi, pri<br />
kojima se u relativno kratkom vremenu troše velike<br />
količine električne energije.