05.05.2013 Views

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

SHOW MORE
SHOW LESS

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.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!