Wykorzystanie wodoru w gospodarstwie domowym na przykładzie urządzeń, w których zastosowano technologię ogniw paliwowych

• Autorzy: Basiura Maciej , Żyjewska Urszula

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.06.06

Warianty tytułu

EN

Usage of hydrogen in the household on the example of devices utilising fuel cell technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono tematykę zagospodarowania wodoru w kontekście polityk krajowych (np. Porozumienie sektorowe na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce) i unijnych (pakiet aktów prawnych „Fit for 55”). Jednym ze sposobów wykorzystania wodoru do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej jest technologia ogniw paliwowych. Umożliwia ona wytwarzanie ww. energii bez emisji szkodliwych substancji, np. pyłów. W dalszej części artykułu przedstawiono stan ogniw paliwowych w Polsce. Omówiono, jakie projekty i działalności podejmują polskie jednostki na rzecz rozwoju technologii ogniw paliwowych w Polsce. Następnie scharakteryzowano rynek urządzeń dla użytkowników domowych. Obecnie rynek tego typu urządzeń dla gospodarstw domowych jest stosunkowo mały. W katalogach producentów znajdują się agregaty prądotwórcze oraz kogeneratory lub mikrokogeneratory. Krótko omówiono dostępne urządzenia: jakie ogniwa paliwowe wykorzystują, jakim rodzajem paliwa są zasilane, jakie są ich parametry eksploatacyjne (tj. moc cieplna, moc elektryczna, sprawność). W dalszej części artykułu przedstawiono sposoby wprowadzania produktów na rynek Unii Europejskiej. Jeśli ogniwa paliwowe i urządzenia je wykorzystujące mają być dopuszczone do obrotu w Unii Europejskiej, muszą spełniać wymagania odpowiednich rozporządzeń i dyrektyw. Wymieniono rozporządzenia i dyrektywy, którym mogą podlegać urządzenia wykorzystujące ogniwa paliwowe. Następnie przedstawiono zagadnienia związane z certyfikacją i badaniami potwierdzającymi właściwości deklarowane dla urządzeń z ogniwami paliwowymi w Laboratorium Badań Urządzeń Gazowych i Grzewczych Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego. Omówiono zagadnienia związane z zakupem generatora energii elektrycznej wykorzystującego stos ogniw paliwowych, a także konfigurację stanowiska pomiarowego przygotowanego na potrzeby prowadzenia badań realizowanych w ramach pracy statutowej. Podano, jakie instalacje oraz ich opomiarowanie są konieczne do prowadzenia badań. Po stronie zasilającej urządzenia z ogniwem paliwowym znajdują się: paliwo, utleniacz (np. powietrze), energia elektryczna potrzebna do rozruchu urządzenia, natomiast po stronie wyjścia: energia elektryczna i cieplna produkowana przez urządzenie, gazy wylotowe oraz woda.

EN

The article presents the topic of hydrogen management in the context of national (Sectoral agreement for the development of the hydrogen economy in Poland) or EU policies (the document “Fit for 55”). Possible way of using hydrogen to produce electricity or heat is through fuel cell technology. It enables the production of the above-mentioned energy without the emission of harmful substances, e.g. particulate matter. The further part of the article presents the state of art of fuel cells in Poland. The projects and activities undertaken by Polish organization for the development of fuel cell technology in Poland were discussed. Then, the household appliances market was characterized. Currently, the market for this type of appliances is relatively small. Manufacturers' catalogues include power generators and cogenerators or micro-cogenerators. The available devices were briefly discussed: what fuel cells they use, what kind of fuel they are powered by, their operational parameters are given (thermal power, electric power, efficiency). The further part of the article presents the ways of introducing products to the European Union market. If fuel cells and devices that use them are to be marketed in the European Union, they must comply with the relevant regulations and directives. The regulations and directives that fuel cell equipment may be subject to were listed. The issues related to certification and tests confirming declared properties of appliances with fuel cells at the Gas and Heating Equipment Test Laboratory of the Oil and Gas Institute – National Research Institute were presented. The purchase of an electric energy generator using a stack of fuel cells, as well as the configuration of a measuring stand, prepared for the needs of research carried out under the statutory work, were discussed. It was indicated which installations, along with their metering, are necessary for the research. On the supply side of a fuel cell device there is: fuel, oxidant (e.g., air), electricity needed to start the device, while on the output side: electricity and heat produced by the device, exhaust gases and water.

Słowa kluczowe

PL

ogniwo paliwowe; wodór; AGD

EN

fuel cell; hydrogen; household appliances

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 6
• Strony: 460--467
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Basiura Maciej

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Żyjewska Urszula

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Ciechanowska M., 2020a. Europejski Zielony Ład wyzwaniem dla transformacji polskiego przemysłu naftowego i gazowniczego. Nafta-Gaz, 76(10): 757–761. DOI: 10.18668/NG.2020.10.12.
• Ciechanowska M., 2020b. Program ramowy Horyzont Europa czynnikiem wspierającym transformację energetyczną kraju. Nafta-Gaz, 76(11): 870–874. DOI: 10.18668/NG.2020.11.13.
• Ciechanowska M., 2020c. Strategia w zakresie wodoru na rzecz Europy neutralnej dla klimatu. Nafta-Gaz, 76(12): 951–954. DOI:10.18668/NG.2020.12.09.
• Informacje prasowe 1. NewSOFC. <https://www.ien.com.pl/projekty-krajowe/items/84> (dostęp: 27.11.2020).
• Informacje prasowe 2. Strategiczna współpraca PKN ORLEN i Pesa Bydgoszcz przy technologii wodorowej. <http://pesa.pl/strategiczna-wspolpraca-pkn-orlen-i-pesa-bydgoszcz-przy-technologii-wodorowej/> (dostęp: 27.11.2020).
• Informacje prasowe 3. Ekologiczna mikroelektrociepłownia na gaz od PGE. <https://www.gkpge.pl/biuro-prasowe/komunikaty-prasowe/korporacyjne/ekologiczna-mikroelektrocieplownia-na-gaz-od-pge> (dostęp: 27.11.2020).
• Jaworski J., Dudek A., 2020. Study of the effects of changes in gas composition as well as ambient and gas temperature on errors of indications of thermal gas meters. Energies, 13: 5428. DOI:10.3390/en13205428.
• Jaworski J., Kukulska-Zając E., Kułaga P., 2019. Wybrane zagadnienia dotyczące wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego na elementy systemu gazowniczego. Nafta-Gaz, 75(10): 625–632.DOI: 10.18668/NG.2019.10.04.
• Jaworski J., Kułaga P., Blacharski T., 2020. Study of the effect of addition of hydrogen to natural gas on diaphragm gas meters. Energies, 13: 3006. DOI: 10.3390/en13113006.
• Łach M., 2016. Dokładność wyznaczania współczynnika ściśliwości gazu z podwyższoną zawartością wodoru – porównanie metod obliczeniowych. Nafta-Gaz, 72(5): 329–338. DOI: 10.18668/NG.2016.05.04.
• Materiały producenta 1. Solid Power. <https://www.solidpower.com/en/> (dostęp: luty 2021).
• Materiały producenta 2. Viessmann. Strom und Wärme aus einemGerät: VITOVALOR PR2. <https://www.viessmann.de/content/dam/vi-brands/DE/Produkte/Kraft-Waerme-Kopplung/Brennstoffzelle/Vitovalor-PT2/kpr-w-Vitovalor_PT2.pdf/_jcr_content/renditions/original.media_file.download_attachment.file/kpr-w-Vitovalor_PT2.pdf> (dostęp: październik 2021).
• Materiały producenta 3: Viessmann. Der eigene Stromerzeuger – die ideale Ergänzung zur Heizung: VITOVALOR PA2. <https://www.viessmann.de/content/dam/vi-brands/DE/Produkte/Kraft--Waerme-Kopplung/Brennstoffzelle/Vitovalor-PA2/kpr-vitovalor--pa2.pdf/_jcr_content/renditions/original.media_file.download_attachment.file/kpr-vitovalor-pa2.pdf> (dostęp: październik 2021).
• Materiały producenta 4. SFC Energy AG. <https://www.my-efoy.com/en/> (dostęp: luty 2021).
• Piskowska-Wasiak J., 2017. Doświadczenia i perspektywy procesu Power to Gas. Nafta-Gaz, 73(8): 597–604. DOI: 10.18668/NG.2017.08.07.
• Plan, 2019. Krajowy plan na rzecz energii i klimatu na lata 2021–2030.<https://www.gov.pl/web/aktywa-panstwowe/krajowy-plan-na-rzecz-energii-i-klimatu-na-lata-2021-2030-przekazany-do-ke> (dostęp: listopad 2021).
• Porozumienie, 2021. Porozumienie sektorowe na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce. <https://www.gov.pl/web/klimat/porozumienie-sektorowe-gospodarka-wodorowa> (dostęp: listopad 2021).
• Strategia, 2020. Strategia na rzecz Odpowiedzialnego Rozwoju do roku 2020 (z perspektywą do 2030 r.). <https://www.gov.pl/web/fundusze-regiony/informacje-o-strategii-na-rzecz-odpowiedzialnego-rozwoju> (dostęp: listopad 2021).
• Szewczyk P., Jaworski J., 2020. Analiza wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego na szczelność połączeń mechanicznych wybranych elementów sieci i instalacji gazowych. Prace Naukowe INiG – PIB, 231: 1–134. DOI: 10.18668/PN2020.231.
• Wojtowicz R., 2019. Analiza wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego na pracę urządzeń gazowych. Nafta-Gaz, 75(8): 465–473. DOI: 10.18668/NG.2019.08.03.
• Żyjewska U., 2020a. Rodzaje ogniw paliwowych i ich potencjalne kierunki wykorzystania. Nafta-Gaz, 76(5): 332–339. DOI:10.18668/NG.2021.05.06.
• Żyjewska U., 2020b. Ogniwa paliwowe jako element zagospodarowania wodoru wytworzonego w układach Power to Gas. Praca statutowa INiG – PIB, nr zlec. 0109/GU/2020, Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/35/UE z dnia 26 lutego 2014 r. w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do udostępniania na rynku sprzętu elektrycznego przewidzianego do stosowania w określonych granicach napięcia.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/68/UE z dnia 15 maja 2014 r. w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do udostępniania na rynku urządzeń ciśnieniowych.
• EN 62282-3-100:2012 – Technologie ogniw paliwowych – Część 3-100: Systemy zasilania ze stacjonarnych ogniw paliwowych – Bezpieczeństwo.
• EN 62282-5-1:2012 – Technologie ogniw paliwowych – Część 5-1: Przenośne ogniwa paliwowe – Bezpieczeństwo.
• EN 62282-3-300:2012 – Technologie ogniw paliwowych – Część 3-300: Systemy zasilania ze stacjonarnych ogniw paliwowych – Instalacja.
• Przewodnik, 2016. Zawiadomienie Komisji. Niebieski przewodnik – wdrażanie unijnych przepisów dotyczących produktów 2016 (Dz. Urz. UE C 272 z 26 lipca 2016 r.).
• Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/426 z dnia 9 marca 2016 r. w sprawie urządzeń spalających paliwa gazowe oraz uchylenia dyrektywy 2009/142/WE.
• Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2017/1369 z dnia 4 lipca 2017 r. ustanawiające ramy etykietowania energetycznego i uchylające dyrektywę 2010/30/UE.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).