Rozproszona generacja wodorowa odpowiedzią na potrzeby transformacj energetycznej

• Autorzy: Bandoła Dominika , Bazan Marta , Lelek Łukasz , Żmuda Robert

Identyfikatory

DOI

10.33223/zn/2023/10

Warianty tytułu

EN

Distributed hydrogen generation as a response to energy transition needs

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wodór będzie stanowił ważny element w procesie transformacji energetycznej, jako ogniwo łączące odnawialne źródła energii z wieloma gałęziami gospodarki – od paliw dla transportu, poprzez procesy przemysłowe, aż do generacji energii elektrycznej i ciepła. Instalacje pracujące na pokrycie lokalnego zapotrzebowania na paliwo, z wykorzystaniem pobliskich źródeł, zwiększą bezpieczeństwo energetyczne regionów i ułatwią dekarbonizację wielu sektorów, zgodnie z założeniami Pakietu Klimatycznego oraz aktualnym planem RePowerEU. Wodór stanowić może także element bilansujący dla stabilnej pracy systemu elektroenergetycznego. Droga do rozwoju gospodarki wodorowej wymaga natomiast wypracowania standardów, optymalizacji rozwiązań technicznych, budowania łańcucha dostaw oraz wprowadzenia stabilnego otoczenia prawnego. Niniejszy rozdział podsumowuje kluczowe cechy nośnika energii, jakim jest wodór, najważniejsze technologie jego produkcji i wykorzystania oraz ich potencjalny wpływ na rynek energii. Opisano również warianty zastosowania paliwa rozpatrywane przy budowaniu gospodarki wodorowej i jej rolę w procesie transformacji energetycznej, które stanowią o potencjale technologii i uzasadniają podejmowane działania. Polska obecnie produkuje około 1 mln ton wodoru rocznie, głównie poprzez reforming parowy gazu ziemnego. Posiadane doświadczenia w tym zakresie powalają nam na podejmowanie działań związanych z dekarbonizacją istniejących źródeł wytwórczych oraz rozwój nowych źródeł zeroemisyjnych. Obecny proces tworzenia się nowego rynku opartego na wykorzystaniu nisko- i bezemisyjnego wodoru sprzyja powstawaniu wielu ciekawych inicjatyw, w tym struktur nazwanych Dolinami Wodorowymi. W rozdziale opisano aktywne podmioty i wybrane projekty realizowane aktualnie w Polsce. Podjęto także temat założeń Polskiej Strategii Wodorowej – opisano główne cele, które ona wyznacza, a także zagadnienia związane z trwającymi zmianami legislacyjnymi. Podsumowanie zawiera wnioski wyciągnięte z realizacji pierwszych projektów wodorowych w Polsce przez firmę SBB ENERGY SA.

EN

Hydrogen will be an important element in the energy transition, as a link between renewable energy sources and many sectors of the economy – from fuels for transportation to industrial processes to electricity generation and heat. Installations working to meet local fuel needs, using neighbouring sources, will increase regional energy security and facilitate the decarbonization of many sectors, in line with the Climate Package and the current RePowerEU plan. Hydrogen can also provide a balancing element for the stable operation of the electric power system. However, the road to the growth of the hydrogen economy requires the development of standards, the optimization of technical solutions, the building of a supply chain and the introduction of a stable legal environment. This chapter summarizes the key features of the hydrogen energy carrier, the most important technologies for its production and use, and their potential impact on the energy market. It also describes the fuel application variants considered in building a hydrogen economy and its role in the energy transition process, which represent the potential of the technology and justify the actions being taken. Poland currently produces about 1 million tons of hydrogen per year, mainly through steam reforming of natural gas. The experience we have in this area allows us to take steps to decarbonize existing generation sources and develop new zero-carbon production sources. The current process of creating a new market based on the use of low- and zero-emission hydrogen is fostering the formation of many interesting initiatives, including structures called Hydrogen Valleys. The chapter describes active players and selected projects currently underway in Poland. The assumptions of the Polish Hydrogen Strategy are also addressed – the main goals it sets are described, as well as issues related to ongoing legislative changes. The summary includes lessons learned from the implementation of the first hydrogen projects in Poland by SBB ENERGY SA.

Słowa kluczowe

PL

wodór; transformacja energetyczna; trigeneracja; dekarbonizacja

EN

hydrogen; energy transition; decarbonization; trigeneration

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 111
• Strony: 117--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Bandoła Dominika

• SBB ENERGY SA, Opole

• https://orcid.org/0000-0002-5454-1852

autor

Bazan Marta

• SBB ENERGY SA, Opole

autor

Lelek Łukasz

• SBB ENERGY SA, Opole

• https://orcid.org/0000-0002-3414-5123

autor

Żmuda Robert

• SBB ENERGY SA, Opole

• https://orcid.org/0000-0003-1801-418X

Bibliografia

• 1. Acar, C. i Dincer, I. 2014 – Comparative assessment of hydrogen production methods from renewable and non-renewable sources. International Journal of Hydrogen Energy 39(1), 1–12, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.10.060.
• 2. Artyszak, D. 2021 – System dynamicznej redukcji obciążenia podstacji trakcyjnej, działający z wykorzystaniem zasobnika dużej mocy. Wiadomości Elektrotechniczne 89(11), s. 17–24, DOI: 10.15199/74.2021.11.4.
• 3. Dincer, I. i Acar, C. 2015. Review and evaluation of hydrogen production methods for better sustainability. International Journal of Hydrogen Energy 40(34), s. 11094–11111, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.12.035.
• 4. H2Poland 2021 – Doliny wodorowe w Polsce. [Online] https://H2poland.Eu/Pl/Kategorie/Doliny-Wodorowe/Odbior- Spoleczny/Doliny-Wodorowe-w-Polsce/ [Dostęp: 15.09.2022].
• 5. Haeseldonckx, D. i Dhaeseleer, W. 2007 –. The use of the natural-gas pipeline infrastructure for hydrogen transport in a changing market structure. International Journal of Hydrogen Energy 32(10–11), s. 1381–1386. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2006.10.018.
• 6. Ishaq i in. 2022 – Ishaq, H., Dincer, I. i Crawford, C. 2022 – A review on hydrogen production and utilization: Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy 47(62), s. 26238–26264, DOI: 10.1016/j. ijhydene.2021.11.149.
• 7. Ismail, M.M. i Dincer, I. 2023 – Development and evaluation of an integrated waste to energy system based on polyethylene plastic wastes pyrolysis for production of hydrogen fuel and other useful commodities. Fuel 334, DOI: 10.1016/j.fuel.2022.126409.
• 8. Kapdan, I.K. i Kargi, F. 2006 – Bio-hydrogen production from waste materials. Enzyme and Microbial Technology 38(5), s. 569–582, DOI: 10.1016/j.enzmictec.2005.09.015.
• 9. Lewis, A.C. 2021 – Optimising air quality co-benefits in a hydrogen economy: A case for hydrogen-specific standards for NOx emissions. Environmental Science: Atmospheres 1(5), s. 201–207, DOI: 10.1039/d1ea00037c.
• 10. Lucia, U. 2014 – Overview on fuel cells. Renewable and Sustainable Energy Reviews 30, s. 164–169, DOI: 10.1016/j. rser.2013.09.025.
• 11. PKP ENERGETYKA SA (2022, February 3). Wodorowa rewolucja na kolei coraz bliżej. Powstanie pierwsza polska mikrosieć trakcyjna z wykorzystaniem elektrolizerów. [Online] https://www.Pkpenergetyka.Pl/Aktualnosci/ 2022/Wodorowa-Rewolucja-Na-Kolei-Coraz-Blizej-Powstanie-Pierwsza-Polska-Mikrosiec-Trakcyjna- z-Wykorzystaniem-Elektrolizerow [Dostęp: 15.09.2022].
• 12. Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do 2040 r. (2021). [Online] http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/ DocDetails.xsp?id=WDU20170000036 [Dostęp: 15.09.2022].
• 13. Produkcja wodoru w ZE PAK SA. (2021, October 4). [Online] https://www.Zepak.Com.Pl/Pl/Elektrownie/Elektrownia- Patnow-Konin/Elektrownia-Konin/Produkcja-Wodoru-w-Ze-Pak-Sa.html [Dostęp: 15.09.2022].
• 14. Smirnov, N.N. i Nikitin, V.F. 2014 – Modeling and simulation of hydrogen combustion in engines. International Journal of Hydrogen Energy 39(2), s. 1122–1136, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.10.097.
• 15. Strategia wodorowa Grupy ORLEN (n.d.). [Online] https://www.Orlen.Pl/Pl/o-Firmie/Zrownowazony-Rozwoj/ Strategia-Wodorowa-Grupy-ORLEN-Do-2030-Roku [Dostęp: 15.09.2022].
• 16. Sun, Y. i Frank Cheng, Y. 2022 – Hydrogen-induced degradation of high-strength steel pipeline welds: A critical review. Engineering Failure Analysis 133, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105985.
• 17. Thomas, C.E. 2009 – Fuel cell and battery electric vehicles compared. International Journal of Hydrogen Energy 34(15), s. 6005–6020, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2009.06.003.
• 18. Zieliński i in. 2010 – Zieliński, J., Zglinicka, I., Znak, L. i Kaszkur, Z. 2010 – Reduction of Fe2O3 with hydrogen. Applied Catalysis A: General 381(1–2), s. 191–196, DOI: 10.1016/j.apcata.2010.04.003.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).