Hydrogen in energy balance – selected issues

• Autorzy: Mirowski T. , Janusz P.

Warianty tytułu

PL

Wodór w bilansie energetycznym – wybrane zagadnienia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Energy from different sources is fundamental to the economy of each country. Bearing in mind the limited reserves of non-renewable energy sources and the fact that their production from new deposits is becoming less economically viable, attention is paid to alternative energy sources, particularly those that are readily available or require no substantial financial investment. One possible solution may be to generate hydrogen, which will then be used for heat (energy) production using other methods. At the same time, these processes will be characterized by low emission levels compared to conventional energy sources. In recent years, more and more emphasis has been placed on the use of clean energy from renewable sources. New, more technically and economically efficient technologies are being developed. The energy use worldwide comes mostly from fossil fuel processing. It can be observed that the share of RES in global production is growing every year. At the end of the 1990s, the share of renewable energy sources was at 6–7%. Global trends indicate the increasing demand for renewable energy due to its form. Global hydrogen resources are practically inexhaustible, but the problem is its availability in molecular form. The article analyzed the use of hydrogen as a fuel. The basic problem is the inexpensive and easy extraction of hydrogen from its compounds; attention has been paid to water, which can easily be electrolytically decomposed to produce oxygen and hydrogen. Hydrogen generated by electrolysis can be stored, but due to its physicochemical properties, it is a costly process; therefore, a decision was made that it is better to store it with natural gas or use it for further reaction. In addition, hydrogen can be used as a substrate for binding and converting the increasingly problematic carbon dioxide, thus reducing its content in the atmosphere.

PL

Energia z różnych źródeł ma zasadnicze znaczenie dla gospodarki każdego kraju. Mając na uwadze ograniczone zasoby nieodnawialnych źródeł energii oraz fakt, że ich produkcja z nowych złóż staje się mniej opłacalna, zwraca się uwagę na alternatywne źródła energii, szczególnie te, które są łatwo dostępne lub nie wymagają znacznych inwestycji finansowych. Jednym możliwym rozwiązaniem może być wytwarzanie wodoru, który będzie następnie wykorzystywany do produkcji ciepła (energii) za pomocą innych metod. Jednocześnie procesy te będą charakteryzować się niskim poziomem emisji w porównaniu do konwencjonalnych źródeł energii. W ostatnich latach coraz większy nacisk kładzie się na wykorzystanie czystej energii ze źródeł odnawialnych. Trwają prace nad nowymi, wydajniejszymi technicznie i ekonomicznie technologiami. Ogólnoświatowe zużycie energii pochodzi głównie z przetwarzania paliw kopalnych. Można zaobserwować, że udział OZE w globalnej produkcji rośnie z każdym rokiem. Pod koniec lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku udział odnawialnych źródeł energii kształtował się na poziomie 6–7%. Wskazują na to globalne trendy, zwiększając zapotrzebowanie na energię odnawialną ze względu na jej formę. Globalne zasoby wodoru są praktycznie niewyczerpane, ale problemem jest dostępność w postaci molekularnej. W artykule analizowano wykorzystanie wodoru jako paliwa. Podstawowym problemem jest tania i łatwa ekstrakcja wodoru z jego związków; zwrócono uwagę na wodę, którą można łatwo rozłożyć elektrolitycznie w celu wytworzenia tlenu i wodoru. Wodór generowany przez elektrolizę może być przechowywany, ale ze względu na jego właściwości fizykochemiczne jest to kosztowny proces; dlatego zdecydowano, że lepiej jest przechowywać go za pomocą gazu ziemnego lub użyć go do dalszej reakcji. Ponadto wodór może być stosowany jako substrat do wiązania i przekształcania coraz bardziej problematycznego dwutlenku węgla, zmniejszając w ten sposób jego zawartość w atmosferze.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen; energy balance; power-to-gas

PL

wodór; bilans energetyczny; power-to-gas

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 102
• Strony: 51--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mirowski T.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

autor

Janusz P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Kraków

Bibliografia

• 1. Geotz et al. 2016 – Geotz, M., Lefebvre, J., Meors, F., McDaniel, Koch, A., Graf, F., Bajohr, S., Reimert, R. and Kolb, T. 2016. Renewable Power-to-Gas: A technological and economic review. Renewable Energy Vol. 85, pp. 1371–1390.
• 2. Grond et al. 2013 – Grond, L., Schulze, P. and Holstein, J. 2013. Systems analyses Power to Gas: A technology review. Part of TKI project TKIG01038 – Systems analyses Power-to-Gas pathways. Deliverable 1: Technology Review, KEMA Nederland B.V. Groningen, pp. 16–18.
• 3. ITM Power 2017. Company Presentation February 2017. [Online] Available at: www.itm-power.com [Accessed: 16.10.2017].
• 4. Kuhn et al. 2014 – Kuhn, M., Streibel, M., Nakaten, N. and Kempka, T. 2014. Integrated underground gas storage of CO2 and CH4 to decarbonise the “power-to-gas-to-gas-to-power” technology. Energy Procedia 59, p. 10.
• 5. Kabat, M. and Sobański, R. 1998. Wodór – perspektywiczny nośnik energii. Gospodarka Paliwami i Energią Nr 3, pp. 2–9. Oficyna Wydawnicza Energia SEP-COSiW (in Polish).
• 6. Koroneos, C. et al. 2004. Life cycle assessment of hydrogen fuel production processes. Int. J Hydrogen Energy 29(14), pp. 1443–1450.
• 7. Mostafaeipour et al. 2016 – Mostafaeipour, A., Khayyami, Sedaghat. A., Mohammadi, K., Shamshirband. Sh., Sehati, M.-Ali and Gorakifard, E. 2016. Evaluating the wind energy potential for hydrogen production: A case study. International journal of hydrogen energy 41, pp. 6200–6210.
• 8. Mokrzycki et al. 2008 – Mokrzycki, E., Ney, R. and Siemek, J. 2008. Światowe zasoby surowców energetycznych – wnioski dla Polski. Rynek Energii nr 6, pp. 2–13 (in Polish).
• 9. Nowacki, P.J. 1983. Wodór jako nowy nośnik energii. Wyd. PAN Ossolineum (in Polish).
• 10. Schneider, L. and Kotter, E. 2015. The geographic potential of Power-to-Gas in a German model region – Trier- -Amprion 5. Journal of Energy Storage vol. 1, pp. 1–6.
• 11. Study on Hydrogen and methanation as means to give value to electricity surpluses Executive summary, E&E Consultant, Hespul, Solagro September 2014, p. 7.
• 12. WEC 2016 – World Energy Resources Report. World Energy Council. [Online] Available at: https://www.worldenergy. org [Accessed: 12.11.2016].
• 13. Zittel, W. and Wurster, R. 1996. Hydrogen in the energy sector. Laudwig-Bolkow Systemtechnik GmbH, 7, Aug.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).