Razlika između inačica stranice »Power to Gas sustav (P2G)«

Trenutačna izmjena od 15:02, 7. svibnja 2022.

Shematski prikaz Power to gas sustava

Power to Gas (Power-to-Gas, PtG, P2G) je sustav koji koristi električnu energiju dobivenu iz obnovljivih izvora (obično vjetroelektrana ili solarnih elektrana) za elektrolizu kojom se voda razdvaja na vodik i kisik. Kisik odlazi u atmosferu, a dobiveni vodik ima više korisnih primjena. Može se pomiješati sa zemnim plinom, koristiti u industriji i transportu ili procesom metanizacije se spajati s ugljikovim dioksidom u sintetički metan.

Kod proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora se javlja problem što njezina proizvodnja ovisi o vremenskim prilikama pa se ne može kontrolirati, tj. otežano je njeno planiranje. Tako dolazi i do situacija nemogućnosti prihvata sve proizvedene energije i zbog toga je potreban sustav koji bi pohranjivao dobivenu energiju kada ona nadmašuje potražnju. Power to gas je tako jedan od načina skladištenja električne energije kao prijelaznog oblika u stalni oblik (unutarnja energija vodika). Time se povezuju električna i plinska mreža.^[1]

Princip rada

Elektroliza vode

Metanizacija

Više tehnologija i procesa mora biti povezano za funkcioniranje P2G sustava. Najvažniji procesi su elektroliza i metanizacija.

Elektroliza vode

Elektroliza vode za proizvodnju vodika je jezgra procesa P2G sustava. U elektrolizeru se voda elektrokemijskim postupkom elektrolize pomoću električne energije, tj. vanjskog izvora napona razlaže na kisik i vodik.

Kemijska formula elektrolize vode: 2 H₂O(l) → 2 H₂(g) + O₂(g)

Metanizacija

Metanizacijom vodika se ranije proizvedeni ugljikov dioksid uzima iz zraka te zatim spaja s vodikom da bi nastao metan. Izgaranjem tog metana će ponovo ugljikov dioksid biti produkt. Tako se zatvara ciklus CO₂ u prirodi, oslobođeni CO₂ se na taj način reciklira. Nastali plin je sintetički metan koji se direktno šalje u plinovod. Može se proizvesti pomoću klasičnog kemijskog procesa ili novije tehnologije, korištenjem biološke katalize. Kod nje se koriste metanogene bakterije kojima se daje ugljikov dioksid i vodik pa one metanogenezom proizvode metan.

Kemijska formula: CO₂ + 4H₂ -> CH₄ + 2 H₂O

Učinkovitost

U procesu elektrolize je oko 80% unesene energije pretvoreno u vodik. Kod metanizacije je učinkovitost također oko 80 %. Učinkovitost pretvorbe: električna energija→plin→električna energija je oko 40%. Ta brojka može biti povećana daljnjim razvojem tehnologija i istraživanjima kako bi Power to gas sustav postao još isplativiji. ^[2]

Učinkovitost pretvorbe energije ^[3]
Gorivo	Učinkovitost	Uvjeti
Električna energija → Plin
Vodik	54-72 %	kompresija na 200 bar (radni tlak većine spremišta plina)
Metan (SNG)	49-64 %	kompresija na 200 bar (radni tlak većine spremišta plina)
Vodik	57-73 %	kompresija na 80 bar (tlak transportnog plinovoda)
Metan (SNG)	50-64 %	kompresija na 80 bar (tlak transportnog plinovoda)
Vodik	64-77%	bez kompresije
Metan (SNG)	51-65 %	bez kompresije
Električna energija → Plin → Električna energija
Vodik	34-44 %	s 60% proizvodnje električne energije i kompresijom na 80 bar
Metan (SNG)	30-38 %
Električna energija → Plin → Električna energija i toplina (kogeneracija)
Vodik	48-62 %	40% električne energije, 45% topline i kompresija na 80 bar
Metan (SNG)	43- 54%	40% električne energije, 45% topline i kompresija na 80 bar

Područja upotrebe

Alternativna goriva u transportu

P2G nudi nove mogućnosti u sektoru transporta čime se smanjuje emisija CO₂ i ostalih zagađivača tako da se fosilna goriva zamijene onima proizvedenima pomoću obnovljivih izvora energije, tj. gorivima dobivenim iz P2G sustava. Uz to je i bitna činjenica da tako proizvedena goriva zahtijevaju manje iskorištavanje zemljišta od biogoriva proizvedenih od biljaka. Vodik i metan dobiveni pomoću obnovljivih izvora se i lakše proizvode od biogoriva.

P2G u industriji

Vodik proizveden elektrolizom koristeći električnu energiju iz obnovljivih izvora može zamijeniti vodik koji se sada dobiva iz fosilnih goriva i tako se također smanjuje emisija CO₂. Taj vodik se može koristiti u rafinerijama goriva, kemijskoj industriji ili pak čeličanama. Metan dobiven pomoću P2G sustava može zamijeniti zemni plin koji se vadi iz nalazišta.

Gorivo za grijanje

Plin proizveden koristeći obnovljive izvore energije se šalje kroz infrastrukturu prirodnog plina koja se koristi za grijanje kućanstava. Taj plin može potpuno zamijeniti zemni plin koji se sada koristi. Posebno učinkovita upotreba energije u ovom kontekstu je u kombiniranju toplana i elektrana.

P2G kod dugoročnog skladištenja energije dobivene iz obnovljivih izvora

Velika sposobnost pohrane energije P2G sustava u odnosu na druge

Power to Gas sustav ima veliki potencijal pohrane energije zbog velikog kapaciteta skladištenja koji ima mreža prirodnog plina. Ako je potrebno, plin proizveden P2G tehnologijom može ponovo biti pretvoren u električnu energiju u plinskim elektranama ili u kogeneracijskom postrojenju.

Prednosti

Sposobnost pohrane velikih količina energije na duže periode
Fleksibilnost za sistem električne energije iz obnovljivih izvora čime oni postaju stabilniji i kontroliraniji izvor energije
Koristi već postojeću infrastrukturu, npr. plinovode, spremnike plina i elektrane
Proizvodnjom plina pomoću obnovljivih izvora energije se smanjuje emisija CO₂

Vidi još

Izvori

Vanjske poveznice

[test-1] ttp://www.em.com.hr/eipp/rad/1116

[test2-2] [ http://www.powertogas.info/fileadmin/content/Downloads/Brosch%C3%BCren/dena_PowertoGas_2015_engl.pdf]

[3] Fraunhofer -Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas-Angebotes, str. 18

[1]

[2]

[3]

@@ Redak 1: / Redak 1: @@
-<!--'''Power to Gas sustav (P2G)'''-->[[File:P2G SUSTAV-shema.png|thumb| Shematski prikaz Power to gas sustava]]
+<!--'''Power to Gas sustav (P2G)'''-->[[Datoteka:P2G SUSTAV-shema.png|thumb| Shematski prikaz Power to gas sustava]]
 '''Power to Gas''' (Power-to-Gas, PtG, P2G) je sustav koji koristi [[Električna energija|električnu energiju]] dobivenu iz [[Obnovljivi izvori energije|obnovljivih izvora]] (obično [[Vjetroelektrana|vjetroelektrana]] ili [[Fotonaponska elektrana|solarnih elektrana]])  za [[Elektroliza|elektrolizu]] kojom se [[Voda|voda]] razdvaja na [[Vodik|vodik]] i [[Kisik|kisik]]. Kisik odlazi u atmosferu, a dobiveni vodik ima više korisnih primjena. Može se pomiješati sa [[Prirodni plin|zemnim plinom]], koristiti u [[Industrija|industriji]] i transportu ili procesom metanizacije se spajati s [[Ugljikov dioksid|ugljikovim dioksidom]] u sintetički metan.
@@ Redak 5: / Redak 5: @@
 ==Princip rada==
-[[File:Electrolyse of water.svg|thumb|Elektroliza vode]]
+[[Datoteka:Electrolyse of water.svg|thumb|Elektroliza vode]]
-[[File:Methanation of CO2 circle.svg|thumb|Metanizacija]]
+[[Datoteka:Methanation of CO2 circle.svg|thumb|Metanizacija]]
 Više [[Tehnologija|tehnologija]] i procesa mora biti povezano za funkcioniranje P2G sustava. Najvažniji procesi su [[Elektroliza|elektroliza]] i metanizacija.
@@ Redak 74: / Redak 74: @@
 ====P2G kod dugoročnog skladištenja energije dobivene iz obnovljivih izvora====
-[[File:Energy Storage Technologies.jpg|thumb| Velika sposobnost pohrane energije P2G sustava u odnosu na druge]]
+[[Datoteka:Energy Storage Technologies.jpg|thumb| Velika sposobnost pohrane energije P2G sustava u odnosu na druge]]
 Power to Gas sustav ima veliki potencijal pohrane energije zbog velikog kapaciteta skladištenja koji ima mreža prirodnog plina. Ako je potrebno, plin proizveden P2G tehnologijom može ponovo biti pretvoren u električnu energiju u [[Plinska elektrana|plinskim elektranama]] ili u [[Kogeneracija|kogeneracijskom]] postrojenju.