Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Potencjał zastosowania wodoru w polskim systemie energetycznym

Chmielniak Tadeusz, Skorek-Osikowska Anna, Bartela Łukasz

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2022

|

nr 110

7--22

PL

Realizacja strategii dekarbonizacji polskiej gospodarki wymaga wprowadzenia do eksploatacji nowych technologii energetycznych, w tym technologii wodorowych. W rozdziale zawarto informacje o potencjalnych możliwościach wykorzystania wodoru w procesach generacji elektryczności i ciepła. Struktura pozyskiwania w Polsce zarówno energii elektrycznej, jak i pierwotnej, istotnie różni się od struktury charakterystycznej dla UE. Istnieje znaczny potencjał jej dywersyfikacji. We wszystkich działach energetyki zastosowanie wodoru może ułatwić uzyskanie celów klimatycznych i ekonomicznych (efektywnościowych). Ostateczne scenariusze technologiczne wytwarzania wodoru będą zależeć od stanu rozwoju OZE i ekonomiczności poszczególnych rozwiązań. Ważne jest pytanie, który scenariusz jest najprawdopodobniejszy w Polsce. Biorąc pod uwagę aktualny potencjał OZE oraz przewidywany ich rozwój do 2040 r., wydaje się, że elektrolityczna produkcja wodoru w Polsce z wykorzystaniem OZE nie będzie zbyt wysoka. Założenie 2 GW mocy elektrolizerów w 2030 r. w Polskiej strategii wodorowej jest bardzo (zbyt) optymistyczne (Niemcy 5 GW, Hiszpania 4 GW). Trudno natomiast przesądzić, jakie będzie upowszechnienie innych technologii wytwarzania, zwłaszcza trudno ocenić udział CCS. W najbardziej optymistycznym scenariuszu sformułowanym dla UE udział wodoru w 2050 r. w końcowym zużyciu energii wynosi 24% (2251 TWh) (Hydrogen… 2019). Przewidywana struktura jego zużycia to: 112 TWh (około 5%) – wytwarzanie elektryczności, bilansowanie systemu (power generation, buffering, sektor 1); 675 TWh (30%) – transport (sektor 2); 579 TWh (25,7%) – ogrzewanie i energia dla mieszkalnictwa (heating, power for buildings, sektor 3); 237 TWh (10,5%) – energia dla procesów przemysłowych (industry energy, sektor 4); 257 TWh (11,4%) – nowe zastosowania przemysłowe (new industry feedstock, sektor 5); 391 TWh (17,4%, sektor 6) – istniejące obszary zastosowań przemysłowych (existing industry feedstock). Ten procentowy udział w zakresie sektorów 1 i 3 przeniesiony na grunt Polski można uznać za rozsądny. Aczkolwiek bardzo szkodliwa z ekologicznego punktu widzenia struktura zużycia energii w gospodarstwach domowych w Polsce w chwili obecnej, podpowiada zwiększenie udziału wodoru w tym sektorze.

EN

The implementation of the strategy of decarbonising the Polish economy requires the introduction of new energy technologies, including hydrogen technologies. This chapter provides information on the potential possibilities of using hydrogen in electricity and heat generation processes. The structure of obtaining both electricity and primary energy in Poland differs significantly from the structure typical for the EU. There is considerable potential for its diversification. In all sectors of the power industry, the use of hydrogen may facilitate the achievement of climate and economic (efficiency) goals. The final technological scenarios for the production of hydrogen will depend on the state of development of renewable energy sources and the cost-effectiveness of individual solutions. The important question is which scenario is most likely in Poland. Taking into account the current potential of renewable energy sources and their expected development until 2040, it seems that electrolytic hydrogen production in Poland using renewable energy sources will not be too high. The assumption of 2 GW of electrolyser capacity in 2030 in the Polish hydrogen strategy is very (too) optimistic (Germany 5 GW, Spain 4 GW). On the other hand, it is difficult to determine what the dissemination of other generation technologies will be, especially it is difficult to assess the share of CCS. In the most optimistic scenario formulated for the EU, the share of hydrogen in 2050 in final energy consumption is 24% (2.251 TWh) (Hydrogen… 2019). The expected structure of its consumption is: 112 TWh (approx. 5%) –- electricity generation, system balancing (power generation, buffering, sector 1); 675 TWh (30%) –- transport (sector 2); 579 TWh (25.7%) –- heating and power for buldings (sector 3); 237 TWh (10.5%) –- energy for industrial processes (industry energy, sector 4); 257 TWh (11.4%) – new industrial applications (new industry feedstock, sector 5); 391 TWh (17.4%, sector 6) – existing areas of industrial applications (existing industry feedstock). This percentage share in sectors 1 and 3 transferred to Poland can be considered reasonable. Although the structure of energy consumption in households in Poland, which is very harmful from the ecological point of view, suggests an increase in the share of hydrogen in this sector.

2

Rola wodoru i energetyki jądrowej w transformacji gospodarki

Chmielniak Tadeusz

Nowa Energia

|

2021

|

nr 1

46--48

PL

Głównym zadaniem polityki energetycznej UE i całego globu jest ograniczenie zmian klimatycznych i zapewnienie bezpiecznego oraz powszechnego dostępu do energii. Porozumienie Paryskie (COP 21, Paryż 2015) określiło między innymi cele długoterminowe, których osiągnięcie jest konieczne dla utrzymania wzrostu temperatury globu znacznie poniżej 2°C w stosunku do poziomu sprzed epoki przemysłowej. Podkreśla się ponadto konieczność podjęcia wysiłków do zatrzymania tego wzrostu na poziomie 1.5°C.

3

Concepts of energy use of municipal solid waste

Primus Arkadiusz, Chmielniak Tadeusz, Rosik-Dulewska Czesława

Archives of Environmental Protection

|

2021

|

Vol. 47, no. 2

70--80

EN

The introduction highlights the technologies of converting the chemical energy of biomass and municipal waste into various forms of final energy (electricity, heat, cooling, new fuels) as important in the pursuit of a low -carbon economy, especially for energy and transport sector. The work continues to focus mainly on gasification as a process of energy valorization of the initial form of biomass or waste, which does not imply that other methods of biomass energy use are not considered or used. Furthermore, the article presents a general technological flowchart of gasification with a gas purification process developed by Investeko S.A. in the framework of Lifecogeneration.pl. In addition, selected properties of the municipal waste residual fraction are described, which are of key importance when selecting the technology for its energy recovery. Significant quality parameters were identified, which have a significant impact on the production and quality of syngas, hydrogen production and electricity generation capacity in SOFC cells. On the basis of the research on the waste stream, a preliminary qualitative assessment was made in the context of the possibility of using the waste gasification technology, syngas production with a significant share of hydrogen and in combination with the technology of energy production in oxide-ceramic SOFC cells. The article presents configurations of energy systems with a fuel cell, with particular emphasis on oxide fuel cells and their integration with waste gasification process. An important part of the content of the article is also the environmental protection requirements for the proposed solution.

4

Wind and solar energy technologies of hydrogen production – a review of issues

Chmielniak Tadeusz

Polityka Energetyczna

|

2019

|

T. 22, z. 4

5--19

EN

Hydrogen-based power engineering has great potential for upgrading present and future structures of heat and electricity generation and for decarbonizing industrial technologies. The production of hydrogen and its optimal utilization in the economy and transport for the achievement of ecological and economic goals requires a wide discussion of many technological and operational – related issues as well as intensive scientific research. The introductory section of the paper indicates the main functions of hydrogen in the decarbonization of power energy generation and industrial processes, and discusses selected assumptions and conditions for the implementation of development scenarios outlined by the Hydrogen Council, 2017 and IEA, 2019. The first scenario assumes an 18% share of hydrogen in final energy consumption in 2050 and the elimination 6 Gt of carbon dioxide emissions per year. The second document was prepared in connection with the G20 summit in Japan. It presents the current state of hydrogen technology development and outlines the scenario of their development and significance, in particular until 2030. The second part of the paper presents a description of main hybrid Power-to-Power, Power-to-Gas and Power-to-Liquid technological structures with the electrolytic production of hydrogen from renewable sources. General technological diagrams of the use of water and carbon dioxide coelectrolysis in the production of fuels using F-T synthesis and the methanol production scheme are presented. Methods of integration of renewable energy with electrolytic hydrogen production technologies are indicated, and reliability indicators used in the selection of the principal modules of hybrid systems are discussed. A more detailed description is presented of the optimal method of obtaining a direct coupling of photovoltaic (PV) panels with electrolyzers.

PL

Technologie energetyki wodorowej mają duży potencjał dla unowocześnienia obecnych i przyszłych struktur wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i dla dekarbonizacji technologii przemysłowych. Wytwarzanie wodoru i jego optymalne wykorzystanie w gospodarce i transporcie dla osiągnięcia celów ekologicznych i ekonomicznych wymaga dyskusji wielu zagadnień technologicznych i eksploatacyjnych oraz intensywnych badań naukowych. W części wstępnej artykułu wskazano na główne funkcje wodoru w osiągnięciu dekarbonizacji energetyki i procesów przemysłowych oraz omówiono wybrane założenia i warunki realizacji scenariuszy rozwojowych Hydrogen Council, 2017 i IEA, 2019. Pierwszy scenariusz zakłada 18% udział wodoru w finalnym zużyciu energii w 2050 i eliminację 6 Gt emisji ditlenku wegla rocznie. Drugi dokument został przygotowany w związku ze szczytem G20 w Japonii. Przedstawia on współczesny stan rozwoju technologii wodorowych oraz nakreśla scenariusz ich rozwoju i znaczenia, w szczególności w perspektywie do 2030 r. W drugiej części artykułu przedstawiono charakterystykę głównych hybrydowych struktur technologicznych Power-to-Power, Power-to-Gas i Power-to-Liquid z elektrolitycznym wytwarzaniem wodoru ze źródeł odnawialnych . Przedstawiono schematy technologiczne wykorzystania koelektrolizy wody i ditlenku węgla w produkcji paliw z wykorzystaniem syntezy F-T i schemat produkcji metanolu. Wskazano na sposoby integracji odnawialnej energii napędowej z elektrolitycznymi technologiami wytwarzania wodoru i omówiono wskaźniki niezawodności wykorzystywane w doborze głównych modułów układów hybrydowych. Szczegółowiej przedstawiono optymalny sposób uzyskania bezpośredniego połączenia paneli ogniw fotowoltaicznych i elektrolizerów.

5

Hybrydowa energetyka wodorowa

Chmielniak Tadeusz

Nowa Energia

|

2019

|

nr 5/6

13--18

PL

W ostatnich latach w wielu ośrodkach badawczych koncentruje się uwagę na zagadnieniach energetyki wodorowej. Nie wszystkie opinie dotyczące jej potencjału techniczno-ekonomicznego są pozytywne. Mimo to wiele przygotowanych prognoz i analiz scenariuszowych pokazuje jej perspektywiczne znaczenie w wielu obszarach gospodarki. W opracowaniu [1] wyraża się opinię, że wodór może spełnić podstawową rolę w procesie transformacji energetycznej wymaganej do ograniczenia wzrostu temperatury globu do dwóch stopni Celsjusza (two-degree scenario).