Pomiń polecenia Wstążki
Przeskocz do głównej zawartości
Ta witryna używa plików cookie. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie plików cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki. Możesz je w każdej chwili zmienić. Szczegóły znajdziesz w polityce plików cookie.
 

​Ogniwa paliwowe - TENNEESSEE


„Opracowanie przemysłowej konstrukcji węglanowych ogniw paliwowych oraz ceramicznych elektrolizerów dających możliwość integracji z instalacjami energetycznymi power-to-gas”.

Celem projektu jest opracowanie ulepszonych technologii wytwarzania wodoru i wychwytu dwutlenku węgla ze spalin elektrowni węglowej dedykowanych dla instalacji magazynowania energii power-to-gas. Energia elektryczna w dużej skali jest obecnie trudna do zmagazynowania. Co oznacza, iż w każdej sekundzie wymagany jest zerowy bilans energetyczny pomiędzy producentami tej energii a jej konsumentami. Powoduje to sytuację, w której wytwórcy energii elektryczną muszą dostosowywać się do zmian obciążenia występującego w sieci elektroenergetycznej. Pomocniczą rolę odgrywają tu elektrownie szczytowe (głównie turbiny gazowe) oraz elektrownie szczytowo-pompowe. Turbiny gazowe używane w okresie szczytowym mają stosunkowo niską sprawność i są zasilane bardzo drogim paliwem (gazem ziemnym lub ropą naftową). Elektrownie szczytowo-pompowe są uzależnione od struktur geologicznych, przez co wybór lokalizacji jest bardzo ograniczony. 

Elektrownie do produkcji syntetycznego gazu ziemnego (synthetic natural gas – SNG) magazynujące energię są tutaj realną alternatywą. Elektrownia taka magazynuje energię elektryczną w czasie niskiego zapotrzebowania na prąd w postaci związku chemicznego (substytutu gazu ziemnego), a produkuje ją ze zmagazynowanego gazu w czasie szczytowego zapotrzebowania. Taki system ma dużo zalet, między innymi znacząco ogranicza emisję gazów cieplarnianych (jest praktycznie zeroemisyjny) przy jednocześnie wysokiej sprawności. Układ do magazynowania nadwyżek energii ze źródeł odnawialnych w postaci SNG wydaje się, zatem bardzo korzystnym sposobem na magazynowanie energii elektrycznej. Pomysł polega na zamianie dwutlenku węgla pochodzącego z instalacji przemysłowych (np. elektrowni węglowych, zakładów chemicznych, metalurgicznych lub cementowni) w metan podczas reakcji chemicznej z wodorem, wytworzonym w procesie elektrolizy zasilanej nadwyżką taniej energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. W ten sposób instalacje typu power-to-gas jest są wyłącznie dobrym rozwiązaniem problemu nadprodukcji energii elektrycznej przez źródła odnawialne, ale także rozwiązują problem wykorzystania wychwyconego CO2.

Celem projektu jest ulepszenie technologii wytwarzania wodoru, co będzie polegać na zastosowaniu wysokotemperaturowych ogniw elektrolizerów ceramicznych (Solid Oxide Electrolysis---SOE), oraz ulepszenie technologii power-to-gas poprzez zastosowanie węglanowych ogniw paliwowych (Molten Carbonate Fuel Cells---MCFC) do wychwytu dwutlenku węgla ze spalin.

Parametry pracy instalacji power-to-gas będą poprawione dzięki obniżeniu kosztów energetycznych wytwarzania wodoru (niższa moc jest wymagana do pracy elektrolizera). Dodatkowo, w podcza separacji CO2 ze spalin, MCFC generuje dodatkową energię i ciepło w odróżnieniu do instalacji monoetyloaminowej (MEA). Obie opracowywane technologie (SOE i MCFC) mogą być połączone w jeden moduł i zoptymalizowane pod względem energetycznym i cieplnym---taka koncepcja jest docelowym rozwiązaniem projektu.

Obecnie używane metody produkcji wodoru (niskotemperaturowa elektroliza) i wychwytu CO2  (MEA) nie do końca przystają do instalacji typu power-to-gas z powodu ich pracy w zakresie niskich temperatur, podczas gdy reaktor Sabatiera pracuje przy podwyższonej temperaturze (powyżej 200oC).

Wysokotemperaturowe elektrochemiczne technologie do produkcji energii są bardzo atrakcyjną alternatywą tutaj, a także szansą na znaczącą redukcję kosztów energetycznych.