Title
Vývoj inovativní kogenerační jednotky spalující plyny s příměsí vodíku
Code
EG21_374/0026387
Summary
Záměrem projektu jsou aktivity VaV vedoucí k výrobě prototypu inovativní KGJ, která budou spalovat zemní plyn či bioplyn s až 20% příměsí vodíku. Vzhledem k fyzikálním vlastnostem vodíku bude kladen důraz zejména na bezpečnost a spolehlivost. Vodíkové technologie jsou nastupující generací paliv, které lze využít k transformaci energetiky, lze je výhodně získat z OZE, mají nízké emise CO2, jedná se o environmentálně šetrnou technologii z pohledu LCA a lze je aplikovat v decentrální energetice.
V současné době se celosvětově cílí na snižování emisí zejména CO2 při výrobě elektrické energie, tepla (a popřípadě chladu) z fosilních paliv. Stávající energetický mix doznává zásadních změn, kdy fosilní energetika je nahrazována obnovitelnými zdroji energie a zdroji s nižší emisní stopou. Z OZE se jedná zejména o solární a větrné parky. Tyto intermitentní zdroje vnáší problémy do energetické sítě, která musí být v každém okamžiku ve vyrovnaném stavu mezi výrobou a spotřebou. S výhodou lze výrazné přebytky vyrobené elektrické energie využít pro výrobu bezemisního vodíku (označován jako zelený), který lze následně využít pro výrobu energie a tepla v kogeneračních jednotkách. Byť má tato metoda nízkou energetickou účinnost, její dopad do spolehlivosti elektrizační soustavy je vysoký a z pohledu power to gas se jedná o možnost uskladnění energie na dlouhou dobu (sezónu).
Příčinou je zejména tlak na dekarbonizaci energetického sektoru, který je jedním z klíčových producentů emisí (nejenom CO2). Díky vyššímu začleňování obnovitelných zdrojů energie do výrobního mixu stoupá možný rozptyl od základního zatížení. V případě, že je v síti přebytek elektrické energie nastávají systémy regulace, které tyto přebytky čerpají. V nastávajících letech bude výše a počet těchto přebytků růst, tedy potenciál pro výrobu zeleného vodíku bude nadále vzrůstat i přes jeho vyšší výrobní cenu, která bude částečně ponižována nenutností regulovat soustavu. Při poklesu výroby energie z černého a hnědého uhlí bude nadále kromě OZE růst sektor plynárenství, později (15 a více let) také sektor jaderný. V nastávající době je velmi výhodné energii vyrobenou z OZE v době "přebytků" akumulovat ve formě zelených plynů, nejčastěji vodíku či syntetického methanu.
Pro kogenerační jednotky se nyní jako paliva využívá zemního (fosilního) plynu, nicméně jednotky dokáží využívat také bioplyn či syntetický metan. Jako vhodné řešení se nyní ukazuje reflektovat na vývoj v plynárenství, kdy se uvažuje o přimíchávání určitého procenta zeleného vodíku do plynárenská distribuční a páteřní soustavy. Pokud by tak nastalo do nižších procent (2-4%), nebude to mít prakticky žádný vliv na soustavu a spotřebiče. Pokud by se jednalo už o vyšší procenta (10-20 %), bude to mít vliv na klíčové prvky soustavy i spotřebiče, pro které to znamená zásah do celé konstrukce zařízení.
Cílem projektu je být připraven na situaci, kdy bude legislativně umožněno přimíchávání zeleného vodíku do plynárenské soustavy a nabízet zákazníkům kogenerační jednotky, které tato procenta vodíku v soustavě umožní při dodržení bezpečnosti provozu i obsluhy zařízení. V návazné situaci je očekáváno řešení, kdy se může jednat o kombinaci bioplynové stanice s FTV elektrárnou s elektrolyzérem. Jedná se o model soběstačného řešení (bioplyn + zelený vodík). Jelikož je projekt poměrně krátký a nebylo nám skrze API doporučeno projekt fázovat, bude v návazném programovém období cíleno na výše uvedené kompletní uspořádání až s možností spalovat 100% vodík v KGJ. Tedy mít připravenou kompletní řadu KGJ, které budou 100% bez emisní. O nízkoemisních KGJ vč. bezemisních je a bude v budoucnu značný zájem.
Start year
2021
End year
2023
Provider
Ministerstvo průmyslu a obchodu
Category
Obecná forma
Type
Program výzkumu a vývoje OPPIK – Aplikace
Solver
Information system of research, development and innovation (in Czech)