Innowacyjne układy wytwarzania i przesyłania energii

Transkrypt

1 Innowacyjne układy wytwarzania i przesyłania energii Zagadnienia wybrane Prof. dr hab. inż. Waldemar Kamrat, prof. zw. PG Politechnika Gdańska XV Konferencja Energetyka przygranicza Polski i Niemiec - świat energii jutra Sulechów, (29-30) listopada 2018 r.

2 Zamiast wprowadzenia Energia Konkurencja w obszarze paliw i technologii Uwarunkowania ekologiczne Nakłady i koszty w energetyce Technologie energetyczne/przełom technologiczny/wytwarzanie/przesył/rozdział

3 Perspektywy rozwoju potencjału wytwórczego energetyki nowy blok na węgiel kamienny; nowy blok na węgiel brunatny; węglowy blok energetyczny z ciśnieniowym kotłem fluidalnym; blok ze zintegrowanym zgazowaniem węgla oraz utylizacją CO2; blok na węgiel kamienny z instalacją usuwania CO2 ; blok na węgiel brunatny z instalacją usuwania CO2 ; blok gazowo-parowy na gaz ziemny; źródła rozproszone ze skojarzoną produkcją energii elektrycznej i ciepła z gazu; małe elektrownie wodne; fotowoltaika; solarne technologie wysokotemperaturowe; elektrownie wiatrowe; technologie wykorzystujące biomasę; elektrownie geotermalne; elektrownie jądrowe.

4 Uśrednione zdyskontowane koszty wytwarzania energii elektrycznej i ich struktura dla niektórych elektrowni przewidzianych do uruchomienia ok roku i typowych warunków pracy w systemie, w Euro 2012 /MWh Rys.1.Koszty wytwarzania energii elektrycznej

5 Scenariusze rozwoju-perspektywa 30-letnia(1) Węglowodory dalej będą dominowały w transporcie: - wydobycie ze znanych złóż / ciężkie piaski / biopaliwa / Coal To Liquids / Gas To Liquids ; - wzrost sprawności samochodów co najmniej dwukrotny ; - samochody na wodór ciągle wymagają badań ; - zadanie optymalizacyjne: niski koszt i bezpieczeństwo i emisje; - bariery techniczne i ekonomiczne w dystrybucji tego paliwa / magazynowania / trwałości ogniw paliwowych

6 Scenariusze rozwoju-perspektywa 30-letnia(2) - węgiel (zasoby) i gaz (czyste spalanie) dalej będą głównymi źródłami energii w elektrociepłowniach; - udział energii nuklearnej będzie wzrastał; - źródła odnawialne będą częścią mixu energetycznego w skali globalnej; - nastąpi zmniejszenie energochłonności gospodarki; - emisja i koncentracja CO 2 będzie wzrastała

7 Bezemisyjne technologie gazowe (źródło: dr inż.p.ziółkowski IMP PAN Gdańsk)

8 Czyste technologie węglowe(1) Rys. FutureGen 2.0, niemal zeroemisyjna elektrownia węglowa. Planowane uruchomienie 2017 rok

9 Czyste technologie węglowe(2) Miejsce: Meredosia/Illinois Technologia: oxyspalanie Wychwyt 90% CO 2 Czystsze od bloku gazowego Niższy koszt wychwytu CO 2 od metod postcombustion 275 MW FutureGen 2.0: American dream o zeroemisyjnym węglu Wychwyt: SO 2-99%, Hg - 90% (2010 rok), 95%, (2020 rok); Emisja tlenków azotu NO x : 2 ppm

10 Materiały i wzrost sprawności IGCC IGFC A-USC - Integrated gasification combined cycle - Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle - Advanced ultra super critical power generation

11 Zgazowanie nośników

12 Węgiel Globalny rynek energii Ciepło Elektryczność Gaz przemysłowy SNG sieciowe LNG Wychwyt CO 2 Zgazowanie i konwersja węgla Etanol, metanol, DME, nawozy, amoniak, mocznik Diesel Paliwa samolotowe Pył - paliwo do silnika Wodór

13 CO 2 szansą na rozwój? Sztuczna fotosynteza (prof. D.Nazimek) Katalizator Sztuczna fotosynteza 15% metanolu w wodzie Separacja metanolu Koszt produkcji z gazu: metanol 40 groszy/litr Koszt produkcji ze sztucznej fotosyntezy: metanol 11 groszy/litr, benzyna groszy/litr Proces MTG (methanol to gasoline)

14 Prawdopodobna daleka przyszłość Energia fuzji 1 kg wody morskiej = energii spalania ok.300 kg benzyny Wszechświat dysponuje źródłem energii Plazma wysokotemperaturowa - ITER

15 Odpowiedź na zagrożenia - nowe technologie energetyczne Plazma wysokotemperaturowa - ITER Lokalizacja : Cardache, Francja moc wyjściowa : 500 MW uruchomienie reaktora badawczego : 2016 r. zastosowanie komercyjne : około 2045 r. zużycie paliwa : 16 kg trytu przez 20 lat

16 Współczesne trendy w budowie linii WN i NN Nowoczesne konstrukcje wsporcze Układy izolacji i przewody robocze Trakty światłowodowe Osprzęt liniowy Kierunki rozwoju

17 Współczesne rozwiązania konstrukcji wsporczych

18 Słupy krajobrazowe

19 Słupy dekoracyjne

20 Słupy dekoracyjne

21 Ląd gigantów

22 Ląd gigantów pro futuro

23 Technika/estetyka/sztuka Do rozważań i analiz 1.Czy energetyka to tylko kwestia techniczna, czy piękno i pasja tworzenia? 2.Czy warto skorzystać z doświadczeń w innych krajach przy wdrażaniu tego typu projektów?? 3.Czy kontynuować styl dotychczasowy?? 4.Jutro to jest to samo co dzisiaj, tylko tyle, że jutro???

24 Zakończenie Nie ma i w najbliższych dziesięcioleciach nie będzie jednej dominującej technologii energetycznej w rozwoju bazy paliwowej dla sektora energetycznego należy być przygotowanym na umiejętność wykorzystania całego spektrum dostępnych i dobrze opanowanych rozwiązań technicznych: od czystej energetyki węglowej, poprzez rozwijającą się energetykę odnawialną, aż po energetykę jądrową czy wodorową. Wybór konkretnych rozwiązań inwestycyjnych będzie wynikał tylko i wyłącznie z rachunku ekonomicznego i wzajemnej konkurencji poszczególnych paliw i technologii

25 Bibliografia Duda M.: Rozwój energetyki jądrowej w Polsce. W:[Doświadczenia i wyzwania rynku energii, pod red. W. Kamrata].Konferencja REE 2014 Kamrat W.: Dylematy rozwoju energetyki. W:[Doświadczenia i wyzwania rynku energii, pod red. W. Kamrata]. Konferencja REE 2014 Lichota J.: Jutro energetyki-scenariusze rozwoju,wykład habilitacyjny, PWr, 2014 Materiały źródłowe Valmont Polska/USA Ziółkowski P.:A study of innovative, emission-less, compact gas-steam cycle with oxy combustion. Energy Conversion and Management, 2018

26 Dziękuję za uwagę