Gospodarka energetyczna skojarzona - elektrociepłownie korzystające z energii wiatru i energii wodorowej.

Transkrypt

1 Gospodarka energetyczna skojarzona - elektrociepłownie korzystające z energii wiatru i energii wodorowej. dr inż. Gerhard Buttkewitz Inicjatywa na rzecz technologii wodorowych Meklemburgii-Pomorza Przedniego Schonenfahrerstraße Rostock Telefon: Fax: Internet: Osoba kontaktowa: dr inż. Gerhard Buttkewitz buttkewitz@wti-mv.de 1

2 Przykład znacznych wahań zasilania w energię elektryczną wytwarzaną z wiatru 2

3 Przyszła, docelowa funkcja elektrowni wiatrowych Powinna ona polegać na produkcji prądu ze zmiennej energii wiatru z uwzględnieniem typowego zapotrzebowania na energię elektryczną, czyli należy dostarczać tyle energii, ile zażyczy sobie konsument. Dalsze funkcje: - Energia może być dostarczana bez wytwarzania CO 2. - Oferowany może być prąd szczytowego obciążenia. 3

4 Buforowanie energii wiatru za pomocą wodoru en.elektr. Elektroliza Zbiornik wodoru Zasilanie zwrotne en.elektr. Elektroliza alkaliczna Zbiornik ciśnieniowy Silnik spalinowy/turbina gazowa - skuteczna technologia - ciśnienie wyjściowe 25 bar - wysoki zakres działania - wysoka wydajność - prosta i skuteczna technologia - brak strat magazynowych - możliwe wykorzystanie zbiorników podziemnych (jaskini) - silnik typu Otto łatwo podatny na przeróbki - znana technologia - turbina gazowa dla zakresu MW - ogniwa paliwowe - w przyszłości Miege / 13. REGWA Stralsund

5 Zalety buforowania energii wiatru za pomocą wodoru Quelle: Fachhochschule Lübeck 5

6 Wady buforowania energii wiatru za pomocą wodoru Agregat elektrolityczny Współczynnik sprawności współczynnik sprawności: energia elektryczna energia wodorowa BHKW < 70 % współczynnik sprawności: energia wodorowa energia elektryczna - Generator spalinowy < 40 % - Ogniwo paliwowe < 60 % Całkowity współczynnik sprawności: 25 do 40 % 6

7 Wodór... za & przeciw Zielony wodór jako jedyne rozwiązanie energetyczne > Sieci przesyłowe nie będą już potrzebne! Bezpośrednie wykorzystanie prądu i H 2 do zastosowań mobilnych oraz aukcje prądu elektrowni hybrydowych! Wodór jest niszczeniem energii > przyszłość należy do bezpośrednich akumulatorów prądu (Supercaps & baterie)! 7

8 Dystrybucja energii podstawowej w Niemczech ok. 20 % stanowi energia elektryczna ok. 25 % stanowi ruch pojazdów ok. 55 % stanowi energia cieplna 8

9 Wariant 1 Energia wiatru w produkcji wodoru i tlenu oraz ciepła bez zasilania zwrotnego wykorzystanie jako gaz techniczny paliwo dla pojazdów Quelle: Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbh 9

10 Quelle: Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbh 10

11 Quelle: Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbh 11

12 Właściwe koszty pozyskania energii z wodoru Przy wyłącznym wykorzystaniu H 2 : 11 ct/kwh Przy korzystaniu z H 2 -, O 2 - oraz ciepła (ok. 16 %): 4,5 ct/kwh 12

13 Wariant 2 Propozycja realizacji zaopatrzenia regionu w energię elektryczną i cieplną oraz wodór i tlen na bazie energii wiatru. Samodzielna elektrownia na bazie energii wiatru wypadku silania w ntralnej sieci ergetycznej 20 KV / 400 V Trafostacja Energia przesyłana bezpośrednio z WK lub w wypadku zasilania awaryjnego Odbiorcy końcowi 1 do n W wypadku zasilania awaryjnego przez EVU Siłownia wiatrowa (WK) energiaelektryczna zmienna-. Zamiennik i zbiornik energii na bazie H 2 - Generator elektrolityczny - Zbiornik H BHKW (na bazie generatora spalinowego lub ogniwa paliwowego) - Pompa ciepła energia elektryczna BHKW, gdy brakuje energii bezpośredniej jest WK energia cieplna H 2 O 2 Sieć cieplna H 2 -stacja paliw dla pojazdów H 2 -dostawy Na przykład - kultury wodne - oczyszczalnie ścieków - energia elektryczna - energia cieplna von O 2 -dostawy 13

14 Postulaty do wariantu 2 Ceny za energię elektryczną i cieplną mogą być konkurencyjne. Dzięki wysokiemu stopniowi wykorzystania cieplnego, materiałowe koszty wykorzystania wodoru będą w dalszym ciągu spadać. Funkcja elektrowni wiatrowej zgodnie z zapotrzebowaniem na dostarczanie energii elektrycznej lub cieplnej może zostać osiągnięta. 14

15 Wnioski końcowe Efektywność energetyczna w konwencjonalnej produkcji prądu wynosi w Niemczech średnio 34%, co oznacza, że 66% emitowane jest bezużytecznie do atmosfery. Korzystanie oraz lepsze wykorzystanie energii elektrycznej pozyskiwanej z siły wiatru umożliwi istotny wzrost efektywności energetycznej połączony z brakiem emisji CO 2. Ze wszystkich przedstawionych wariantów wynikają kolejne korzyści: wysoka autonomiczność energetyczna również w oparciu o zmienną energię wiatru; obniżenie kosztów pozyskania energii przez odbiorców; dzięki czemu pod każdym względem korzystne będzie: - buforowanie zmiennej energii wiatru za pomocą elektrolizy w zbiornikach H 2, - wykorzystanie ciepła elektrolizatora, - realizacja BHKW, które mogą zmieniać energię H 2 w energię elektryczną i ciepło, - stosowanie kolejnych efektywnych przetworników energii, jak np. pomp ciepła, - wykorzystanie materiałowe wodoru i tlenu. 15