Koncepcja gospodarki opartej na wodorze

Transkrypt

1 Koncepcja gospodarki opartej na wodorze Jakub Kupecki Zakład Wysokotemperaturowych Procesów Elektrochemicznych (HiTEP), Instytut Energetyki National Fuel Cell Research Center (NFCRC), University of California, Irvine, US , Warszawa 1

2 Koncepcja zastosowania wodoru MAGAZYNOWANIE SŁOŃCE ENERGIA ELEKTROLIZA ENERGIA SPALANIE 2 Na podstawie: A. ZUTTEL, EMPA

3 Ciśnienie [bar] Koncepcja zastosowania wodoru Metaliczny wodór Płynny metal Wodór w stanie stałym Punkt krytyczny Wodór w stanie ciekłym Punkt potrójny Wodór w stanie gazowym Temperatura [K] 3

4 Koncepcja zastosowania wodoru Miller E. L., Hydrogen Production & Delivery Program, Annual Merit Review and Peer Evaluation Meeting (2017) 4

5 Koncepcja zastosowania wodoru Transformacja rynku energetycznego w wyniku redukcji kosztów energetyki odnawialnej 5

6 Stan obecny Metody i wielkość produkcji H 2 Reforming parowy metanu CPOX Proces autotermiczny Elektroliza 9Mt 2Mt 24Mt Procesy termochemiczne Procesy mikrobiologiczne Procesy fotosyntezy 15Mt International Energy Agency (IEA) Technology roadmap: hydrogen and fuel cells, (2015) Paris 6

7 Stan obecny Koszt generacji wodoru ($/GJ, HHV), ~1,1 Dopłata do energii Węgiel O&M Koszty kredytu na inwestycję (4 lata) Układ przygotowania węgla Separacja tlenu + sprężanie Gazyfikator, chłodzenie i skruber WGS reaktor, wymienniki ciepła Selexol - usuwanie H2S, palnik Clausa, SCOT Selexon - usuwanie CO2, absorpcja PSA i sprężarka Turbina gazowa HRSG i turbina parowa Suszenie i sprężanie CO2 7 Na podstawie: T. Kreutz, Princeton, 2011

8 Stan obecny Koszt generacji wodoru ($/kg w układzie skali 1 GW th HHV) do celów transportowych, układ z wychwytem CO 2 Na 8 podstawie: T. Kreutz, Princeton, 2011

9 Stan obecny Dwa tryby pracy ogniw stałotlenkowych Solid Oxide Cells Graves C., Ebbesen S.D., Mogensen M., Lackner K.S., Sustainable hydrocarbon fuels by recycling CO2 and H2O with renewable or nuclear energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 1-23 (2011). SOFC SOE 9

10 Stan obecny Hansen J.B., Solid oxide electrolysis a key enabling technology for sustainable energy scenarios, Faraday Discussions 182:9-48 (2015) 10

11 Stan obecny Mapa instalacji P2G projekty demonstracyjne w Europie Operational Hydrogen Methane Hydrogen/Methane Planned Hydrogen Hydrogen/Methane Methane Project finished Methane Hydrogen European Powertogas Unknown Hydrogen Methane 11

12 Stan obecny Mapa drogowa firmy Toyota IEA, 2017) 12

13 Stan obecny Pierwsza stacja tankowania wodoru firmy Orlen (Star) w Niemczech Źródło: Ludwik Bolkow-Systemtechnik 13

14 Stan obecny Pierwsza stacja tankowania wodoru firmy Shell na Islandii Źródło: Ludwik Bolkow-Systemtechnik 14

15 Stan obecny SunHydro (US) 15 Źródło: Kupecki, 2012

16 Stan obecny SunHydro (US) 16 Źródło: Kupecki, 2012

17 Stan obecny SunHydro (US) 17 Źródło: Kupecki, 2012

18 Stan obecny SunHydro (US)? 18 Źródło: Kupecki, 2012

19 Stan obecny SunHydro (US) 19 Źródło: Kupecki, 2012

20 Przykłady Vestenskov 1 st wioska wodorowa Green Hydrogen in Orkney islands (BIG HIT) project 20

21 Przykłady Tokyo Stacje wodorowe Tokyo's Environmental Policy Pojazdy zasilane wodorem vehicles and least 100 buses vehicles vehicles 21

22 Możliwe zastosowania przemysłowe H 2 O H 2 + ½ O 2 (P2H) CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O N 2 + 3H 2 2NH 3 (P2G) (P2L) nco + (2n+1) H 2 C n H 2n+2 + nh 2 O (P2A) Kupecki J., Motylinski K., Skrzypkiewicz M., High Temperature Solid Oxide Cells as the Key Component of the Power-to-X Systems, The 10th International Exergy, Energy and Environment Symposium (IEEES-10), Katowice, Poland, 2-4 VI

23 Dziękuję za uwagę Jakub Kupecki Zakład Wysokotemperaturowych Procesów Elektrochemicznych (HiTEP), Instytut Energetyki National Fuel Cell Research Center (NFCRC), University of California, Irvine, US , Warszawa 23