Технология «Энергия-Газ» (Power-to-gas) рассматривается в качестве важного инструмента мировой энергетической трансформации. Рост стохастической выработки электроэнергии на основе ветра и солнца, требует новых решений по масштабному и сезонному хранению энергии, которое может быть обеспечено с помощью преобразования «избыточной» электроэнергии в водород методом электролиза.
В рамках европейского проекта HELMETH (акроним “Integrated High-Temperature ELectrolysis and METHanation for Effective Power to Gas Conversion“), который координировался немецким Технологическим институтом Карлсруэ, удалось существенно увеличить эффективность преобразования электричества в метан – до 76%. При этом ученые надеются, что на крупных промышленных установках можно получить и 80% (технически возможны КПД > 85%).
Водород может храниться для дальнейшего использования в качестве источника электроэнергии и тепла, а может преобразовываться в метан и направляться в обычные, существующие газовые сети и хранилища.
Второй метод привлекателен тем, что он не требует создания дополнительной «водородной инфраструктуры» для масштабного хранения H2.
Современные эффективные Power-to-gas установки с метанизацией имеют эффективность 54% (в метан преобразуется 54% исходной электрической энергии, остальная – теряется).
Описание процесса метанизации в рамках проекта HELMETH можно прочитать здесь.
В данном случае речь идет об объединении высокотемпературного электролиза и метанизации в «совмещенный» Power-to-gas-процесс. «Впервые мы последовательно использовали синергию между электролизом и метанизацией и достигли эффективности, которая примерно на 20 процентных пунктов выше, чем у стандартных технологий», — объясняетДимостенис Тримис, координатор проекта HELMETH из Технологического института Карлсруэ.
Одним из основных преимуществ является оптимальное использование технологического тепла процесса метанизации для удовлетворения потребностей в тепле используемой технологии электролиза. В частности, высокотемпературный электролиз при температуре около 800 градусов Цельсия и высокое давление имеют термодинамические преимущества, которые повышают эффективность.
Сравнение эффективности технологий «Power-to-gas-метан» с применением низкотемпературного и высокотемпературного электролиза показано на рисунке (увы, только на немецком):
Как мы видим, в результате использования нового процесса, КПД всего процесса, заканчивающегося комбинированной генерацией (тепла и электроэнергии) на основе синтетического газа, может достигать 68,4%, что является очень хорошим результатам (потери энергии во всей технологической цепочке менее 35%).
Производимый в рамках проекта HELMETH «аналог» природного газа содержит всего 2% водорода, поэтому может без ограничений закачиваться в существующие газотранспортные сети и хранилища.
Напомню, что в энергосистемах с большой долей генерации на основе ВИЭ (солнца и ветра), технологиям Power-to-gas отводится видное место.
Комментарии
И никого, ничего не настораживает в этом ? Просто факт: водород и метан ? Во всех отношениях водород экологичнее и эффективнее, однако зачем-то подпихивают метан ?
"Терзают меня смутные сомнения" что это "ловкость рук и никакого мошенничества". Если это так, то данная технология, которая вовсе не технология, а "калиф на час", то есть мелкий козырь в политической игре. Ведь что может быть проще, чем незаметная отборка части газа, очистка, смешивание чтоб эксперты придраться не могли и подвод его к "эффективной установке".
Ах, да, тут говорят водород взрывоопасен, а метан не ? Не смешите мои тапочки.
Чтобы использовать УЖЕ существующую инфраструктуру и генерацию!
да, во-первых намного опаснее, во-вторых водород летуч. и вцелом технология работы с водором намного сложнее и ее еще нет. а для метана все уже есть
Водород трудно хранить, в отличие от метана.
Водородное охрупчивание, например.
Водород - это такая жуткая дрянь с точки зрения удобства эксплуатации, Вы себе даже не представляете. Эта сволочь даже сквозь стенки стального баллона утекает. Плюс высокая химическая активность благополучно утекшего водорода и его способность создавать различные взрывоопасные соединения с чем угодно дополнительно добавляет рисков. Короче, гражданским такую штуку давать нельзя - разнесут всё вокруг к чертям, не зря в своё время аэростаты на гораздо более дорогой гелий перевели.
Обратной стороной энергоэффективности водорода как вида топлива является пропорциональное увеличение потенциальных разрушений при возникновении нештатной ситуации - раз. Взрывоопасность - вещь относительная и измеряемая, метан действительно гораздо менее взрывоопасен, нежели водород и температура воспламенения у метана гораздо выше, что предпочтительнее.
Это я так понимаю в метан, потом это умножится на потери из метана снова в электричество, в результате взад вернётся чё нить в районе 25% ?
Тема "выпрямления" прерывистой энергии и утилизации сезонной избыточности энергии требует эффективного разрешения, удачи учёным и инженерам в их попытках улучшить наш мир.
все зависит от газовой генерации где КПД и 30-40 есть и 50-70
А глупые советские инженеры строили гидроаккумулирующие станции с КПД до 75%.
Вот не надо писать ерунды, "глупые советские инженеры" строили обычные ГЭС, а ГАЭС для нужд энергетики построили в РСФСР ровно 0(ноль) шт ( Загорскую РФ уже достраивала), ну и на Украине еще Киевскую ГАЭС успели построили, а в Литве Круонисская ГАЭС и на этом внезапно все.
Вероятно мы с Вами живём в разных реальностях.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Слишком оптимистично(вероятно где-то неправильный перевод). Видел исследования (интересно зачем их вообще тогда производить если есть эти технологии) где КПД более чем смешной (менее 2%) - и много меньше чем у растений. Тот же сахарный тростник лидер по КПД преобразования ~ 15-20% надо смотреть вики.
Любая технология которая позволяет преобразовывать энергию солнца в метан в условиях Сахары-Австралии (недостатка воды) с КПД ~ уровня сахарного тростника (и если она дешевле производства сахара(он все же не настолько дешевый)) - может разом заменить добычу нефти.
Еще есть промышленные технологии получения пальмового масла(оно тоже не особо дешевое ИМХО). Интересно какая там урожайность центнеров с гектара и могут ли технологии химпрома с солнечными панелями превзойти их.
По преобразованию чего в чего?Если речь идет об электричестве,то съем с ед. площади земной поверхности у панелей в 4-5 раз выше ,чем у биомассы.
Фотоники в 'биомассу'/~сахар (минуя промежуточные стадии) ~= нефть. Электричество не самый удобный для хранения транспортировки и использования вид энергии. Можно сказать самый неудобный. Поэтому человечество использует энергию в виде электричества лишь ~5%(цифра с потолка) всей используемой энергии и это значение не имеет существенной тенденции к росту и тем более человечество по факту пока массово не может отказаться от газо и нефтехимии особенно в транспорте и речь не только о личном.
wiki_Эффективность_фотосинтеза
Есть разные источники в интернете. По ссылке не особо выдающиеся цифры. Видел более высокие значения в других источниках.
Но для полного цикла массовой фотонной нефтехии ИМХО и эти цифры пока недостижимая цель. Не забивайте тему комментариями которые к ней не относятся(офтопом).
А хде CO2 брать в товарных количествах ?
На газовой ТЭЦ же. )
Ну и это тоже ). А так вдруг они хотят в топливный цикл вовлечь известняк какой. Типа в погоне за уменьшением эмиссии парниковых газов ...
В Исландии вулканы используют.
А в Гермашке ничего похожего нет. До известняка ещё не додумались.
Будут жечь экологически чистый уголь.
Такой же вопрос возник. :) Может уже открыли месторождения СО2? :) А если нет - то 85% КПД это просто бред.
Технология интересна, для буферизации работы АЭС в будущем и для выработки транспортного топлива. А то что-то я в электрокары не верю в ближайшие лет 50-100 (отсутствуют дешёвые и технологичные аккумуляторы).
К 2025 году электромобили сравняются по цене с ДВС-мобилями одинакового класса, а по стоимости владения превзойдут их ещё раньше..
Если вы провели в коматозе последние 8 лет, сообщаю вам - стоимость литий-ионных аккумуляторов за этот период упала более чем в 5 раз - с $1000 до менее чем $200 за кВт-ч. А отдельные поставщики уже продают по $139/кВт-ч. Планка ценового паритета с ДВС - $100/кВт-ч. Держитесь крепче, мы её почти достигли.
А много ль
коровалития для аккумуляторов? Что бы заменить ДВС? ;)Причём это два. А раз - он ни дешёвый, ни технологичный. Даже жопу одну возить далеко не выйдет
Снимите зелёнеые шоры с глаз
Много. Более чем достаточно. А ещё в океане литий есть.
Про стоимость выше, технологичность - вполне на уровне. Так что можете оставаться с шорами :)
Угу, именно поэтому Штаты вцепились мертвой хваткой в Афган и Сербию, потратив чертову уйму времени и денег и разнеся в щепки целые регионы. Все потому, что лития - завались. ))
Афган и Сербия случились задолго до бума литиевых технологий.
Начало массового коммерческого использования литиевых аккумуляторов это 90-е годы.
Понимаю, для вас это станет шоком, но изобрел их вовсе не Илон Маск.
Начало осознания потребности в массовых литиевых аккумуляторов это около 2010 года. Возможно даже чуть позже. Когда стали ясны четкие перспективы электромобилизации и ВИЭ. Аккумуляторы для носимой электроники - мизер в будущем потреблении.
Начало осознания Вами? Охотно верю. )
Начало осознания рынком. А так у всех по-разному. Афтершок вот до сих пор в основной своей массе не осознал. Всё живут недавним прошлым, где аккумуляторы дорогие, а генерация ВИЭ дороже атома.
Коровы и всякий мелкорогатый скот также производят метан, перерабатывая ту же энергию солнца. И ветряков с панельками не надо.
С кпд близким к нулю.
Ну-ка, методику расчета кпд козы предъяви.
Я в химии ни в зуб ногой, поэтому хотелось бы пояснение для дебилов: с "зелёной пилой" это преобразование работать может? Если да, то это действительно замечательно - возможность утулизировать излишки ВИЭ когда они есть, преобразуя в метан. Но насколько я ничего не понимаю в химии, им обычно нужна стабильная энергия. И значит все эти нарисованные на картинке ветряки да панельки использовать нельзя. Ну а преобразование газа в газ через электричество - это, действительно, несколько странно.
По сути, электричество там используется для 2 процессов: нагрев и электролиз.
Для первого, принципиально не обязательны ни ветряки ни солнечные панели. Хоть дровами грей :)
Для второго, нужно именно электричество.
При нестабильности, в первом случае, не удастся удерживать оптимальную температуру, соотв., кпд будет весьма отличаться от красочных картинок. В случае со вторым, не удастся получать стабильный поток водорода, соотв., и сам процесс нарушается.
Как итог, процессу нужно более-менее стабильное питание.
СО2 в товарных количествах нарабатывается в термодинамическом Аллама через сжигание угля/биомассы
https://www.google.ru/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.usea.org/sites/default/files/event-/Friday%2520-%2520EN%2520-%25208%2520Rivers_CCIF%25202017%2520final.pdf&ved=2ahUKEwisrv_0rb7ZAhXG_iwKHQNfD6wQFjACegQIBxAB&usg=AOvVaw2tasPXw_25SX7u_78Io5RW
Ну то бишь ископаемое нужно ?
Замкнутый цикл будет ... в газовой турбине сжигается метан, улавливается СО2 (это можно организовать как и у обычной ПГУ, оснащенной системой улавливания углекислого газа, так и по термодинамическому циклу Аллама), затем CO2 идет в вышеописанную систему PtG на генерацию нового метана.
Весь вопрос в стоимости такой системы, но неразрешимых технических проблем здесь нет.
Ну вот в калькуляции этого нет. Насколько чистый должен быть CO2. Сколько будет стоить промышленное отделение+очистка. Процент уловленного CO2. Будут ли морозить итд. И да я понимаю, что сейчас в Европе CO2 в скважины загонять пытаются, из-за квот на газы.
Так вопрос цены как раз решающий. Так-то вон сколько энергоресурсов простаивает на Пенжинской губе. Строй, получай жидкие углеводороды, из угольных бассейнов. И гони по трубе на большую землю...
P.s просто выглядит, как в анекдоте, пока. Введите козу, выведите козу.
Насколько помню, добавление CCS к обычным ПГУ добавляет ~10-15$/MWh к LCOE.
а можно задействовать термодинамический цикл, который нямкает синтез-газ (образуемый от утилизации энергии с панелек/ветряков) и в качестве рабочего тела имеет углекислый газ в сверхкритическом состоянии.
Если не рассматривать экономику, то единственным техническим минусом я вижу худшую маневренность турбины на sCO2 по сравнению с обычной газовой ( из-за высокого давления нужен мощный толстый корпус как в паровых турбинах и термические напряжения в нем ограничивают скорость маневрирования).
Ну если будут строить в рамках ZEP программы то по идее CСS уже должны быть. Там сейчас сколько уловление 80-90% ?
А так понятно в принципе строим CCS. Отбиваем через ZEP квоты. Чтоб не бурить скважины продаем CO2, как ресурс к панелькам. Что не хватает хоть из Исландии сухогрузом, хоть из известняка. Экономика процесса всего этого только страшная ... Если не считать, что деньги в тумбочке растут.
В такой системе будет перманентный круговорот большой массы СО2 и зачем откуда-то его возить если углерод можно закинуть в цикл через сжигание небольшого количества обычных углеводородов?
Если улавливатель в 80% по СО2 (коммент выше), то небольшое количество - это 20%... что даже в рамках одной европы немало.
Ну так все пришло к тому, что я писал ... Жжем экологически чистый уголь. Либо осваиваем известняки. За что, по идее, по голове не должны гладить, ибо доп эмиссия и вовлечение, как бы.
P.s + ZEP и прочее откуда приходят? Все на конечном потребителе висит. Имхо хай строят обкатывают технологии... Возьмем концептуально, ежели профит будет.
P.p.s Вот контейнерные сборки для очищения биометана, до сих пор дорогие.
Самое интересное здесь - цена такого метана, с учетом всех обстоятельств, в т.ч.: создание и обслуживание мощностей ВИЭ, создание и обслуживание мощностей по выработки метана, транспортировки его к месту хранения и т.д.
Если доработать процесс, чтобы получать не метан, а хотя бы пропан, а ещё лучше, более тяжелые углеводороды, то вещь получается отличная. Летом, когда солнечной энергии в избытке, и не нужно топить дома, нарабатывается жидкий углеводород, который легко хранится до зимы. Зимой он сжигается, приводит в действие турбины и отапливает дома. А углекислый газ сжижается и хранится до лета. Можно даже не заморачиваться с хранением. Углекислый газ легко получить из атмосферы, где его реально больше, чем лет так 50 назад. И пофиг, что КПД всей установки довольно низкий. Летом солнца в избытке. Даже солнечные батареи не нужны. Довольно иметь концентратор, чтобы создавать необходимую для процесса температуру.
так вот ты какая, джамшут-физика.
Страницы