„Gospodarka energetyczna skojarzona
Transkrypt
„Gospodarka energetyczna skojarzona
„Gospodarka energetyczna skojarzona elektrociepłownie korzystające z energii wiatru i energii wodorowej.“ dr inż. Gerhard Buttkewitz Inicjatywa na rzecz technologii wodorowych Meklemburgii-Pomorza Przedniego Schonenfahrerstraße 5 18057 Rostock Telefon: +49 381 12887-35 Fax: +49 381 12887-11 Internet: www.wti-mv.de Osoba kontaktowa: dr inż. Gerhard Buttkewitz [email protected] 25.01.2008 1 Przykład znacznych wahań zasilania w energię elektryczną wytwarzaną z wiatru 25.01.2008 2 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 CO2. - Oferowany może być prąd szczytowego obciążenia. 25.01.2008 3 Buforowanie energii wiatru za pomocą wodoru en.elektr. Elektroliza Elektroliza alkaliczna - skuteczna technologia - ciśnienie wyjściowe 25 bar - wysoki zakres działania - wysoka wydajność Zbiornik wodoru Zbiornik ciśnieniowy - prosta i skuteczna technologia - brak strat magazynowych - możliwe wykorzystanie zbiorników podziemnych (jaskini) Zasilanie zwrotne en.elektr. Silnik spalinowy/turbina gazowa - silnik typu Otto – łatwo podatny na przeróbki - znana technologia - turbina gazowa dla zakresu MW - ogniwa paliwowe - w przyszłości Miege / 13. REGWA Stralsund 2006 25.01.2008 4 Zalety buforowania energii wiatru za pomocą wodoru Quelle: Fachhochschule Lübeck 25.01.2008 5 Wady buforowania energii wiatru za pomocą wodoru Współczynnik sprawności • Agregat elektrolityczny współczynnik sprawności: energia elektryczna energia wodorowa < 70 % • BHKW współczynnik sprawności: energia wodorowa energia elektryczna - Generator spalinowy < 40 % - Ogniwo paliwowe < 60 % Całkowity współczynnik sprawności: 25 do 40 % 25.01.2008 6 Wodór... za & przeciw • Zielony wodór jako jedyne rozwiązanie energetyczne –> Sieci przesyłowe nie będą już potrzebne! • Bezpośrednie wykorzystanie prądu i H2 do zastosowań mobilnych oraz aukcje prądu elektrowni hybrydowych! • Wodór jest niszczeniem energii –> przyszłość należy do bezpośrednich akumulatorów prądu (Supercaps & baterie) ! 25.01.2008 7 Dystrybucja energii podstawowej w Niemczech • ok. 20 % stanowi energia elektryczna • ok. 25 % stanowi ruch pojazdów • ok. 55 % stanowi energia cieplna 25.01.2008 8 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 25.01.2008 9 Quelle: Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH 25.01.2008 10 Quelle: Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH 25.01.2008 11 Właściwe koszty pozyskania energii z wodoru Przy wyłącznym wykorzystaniu H2: 11 ct/kWh Przy korzystaniu z H2-, O2- oraz ciepła (ok. 16 %): 4,5 ct/kWh 25.01.2008 12 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 W wypadku asilania w entralnej sieci nergetycznej 20 KV / 400 V Trafostacja energiaelektryczna zmienna………. Siłownia wiatrowa (WK) Energia przesyłana bezpośrednio z WK lub w wypadku zasilania awaryjnego - energia elektryczna Zamiennik i zbiornik energii na bazie H2 - Generator elektrolityczny - Zbiornik H2- BHKW (na bazie generatora spalinowego lub ogniwa paliwowego) - Pompa ciepła energia elektryczna BHKW , gdy brakuje energii bezpośredniej jest WK von energia cieplna Sieć cieplna - energia cieplna H2 W wypadku zasilania awaryjnego przez EVU Odbiorcy końcowi 1 do n O2 H2-stacja paliw dla pojazdów H2-dostawy Na przykład - kultury wodne - oczyszczalnie ścieków O2-dostawy 25.01.2008 13 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. 25.01.2008 14 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 H2, - wykorzystanie ciepła elektrolizatora, - realizacja BHKW, które mogą zmieniać energię H2 w energię elektryczną i ciepło, - stosowanie kolejnych efektywnych przetworników energii, jak np. pomp ciepła, - wykorzystanie materiałowe wodoru i tlenu. 25.01.2008 15