Vývoj vodíkových technologií a příprava vodíkové platformy v ČR

Nuclear Research Institute Řež plc

Vývoj vodíkových technologií a příprava vodíkové platformy v ČR Ivo VÁŠA

The basic energy facts Energy self sufficiency is impossible to achieve The Union’s growing dependence on external sources of supply Green Paper Europe-30: total energy (reference scenario in mtoe) 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

EU 30: external dependence per energy product consumption

net imports production

1990

2000

2010

2020

2030

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Solid fuels 1990

Impact on the European Union

Oil 2000

Natural gas 2010

Total 2020


Podíl paliv na celkové spotřebě v dopravě (ČR, rok 2005) Bionafta 2,76%

LPG 3,62%

CNG 0,05% Benzín natural 31,54%

Motorová nafta 56,71%

Benzín letecký 0,03% Petrojel letecký 5,29%

Vývoj spotřeby paliv v dopravě v ČR (tis.t.) 7 000,00 6 000,00 CNG

5 000,00

LPG Bionafta

4 000,00

Motorová nafta Petrojel letecký

3 000,00

Benzín letecký Benzín natural

2 000,00 1 000,00 0,00 2000

2001 3

2002

2003

2004

2005


Situace v EU •Založením EU platformy pro vodík a palivové články se významně zkoordinovaly aktivity v oblasti a vzhledem k silné politické podpoře vodíku byly vyčleněny značné finanční prostředky.

4


Předpokládaný vývoj spotřeby vodíku v EU do roku 2050 800 700

3

Nm x 10

9

600 Energetika

500

Dopravní sektor

400

Chemický a ropný průmysl

300 200 100 0 2004

2010

2020

2030

2040

2050

2010: začátek sériové výroby automobilů s palivovými články (DaimlerChrysler, Ford, GM…)

5


Iniciativa Generation IV • Vývoj jaderné energetiky

6

Nuclear Research Institute Řež plc 200°C

400

600

800

1000

1200

1400

1600°C

Výroba skla Výroba cementu Výroba oceli Elektřina - plynová turbína Zplyňování uhlí Vodík (SI proces) Vodík (parní reforming) Ethylen Styren Svítiplyn Petrochemie rafinace Desulfurizace těžkých ropných frakcí Celuóza

Aplikace

Syntéza močoviny Desalinace, dálkové vytápění

850 - 1500°C HTGR 550°C

LMFBR LWR, HWR

850 °C

Jaderné teplo

320°C

7

Teploty potřebné pro různé výrobní technologie v souvislosti s možným budoucím využitím tepla z jaderných elektráren


Potenciál jednotlivých systémů G IV z hlediska stanovených cílů Výroba elektřiny

SCWR

Obojí

GFR SFR MSR

Výroba vodíku

VHTR LFR

500°C ==> Výstupní teplota ==> 1000°C

8


Budoucí možnosti výroby vodíku s využitím jaderné energie • Potřeba teplot nad 750°C – HTGR (Gen IV) • Možnost výroby vodíku – jeden z hlavních důvodů vývoje těchto reaktorů • Termochemické cykly – sled chemických reakcí 100

- Vstup: voda a teplo

Účinnost procesu (%)

90

- Výstup: vodík a kyslík Nejperspektivnějsí: SI cyklus (H2SO4, HI) účinnost ~ 50% (GA, JAERI)

9

80 70 60 50 40 30 20 10 0 600

700

800 Teplota (°C)

900

1000


Jaderná energetika pro výrobu vodíku 1

Konvenční Elektrolýza

2

3

10

25% Účinnost

Vysokoteplotní Elektrolýza

Termochem. rozklad vody

50% Účinnost

> 50% Účinnost


Záměr: Uvedení vodíkových technologií v ČR – Návrh, realizace a provoz transportního systému založeného na vodíku jako nosiči energie • Provoz autobusu s palivovými články • Výstavba a provoz první vodíkové čerpací stanice v ČR • Získávání vodíku jako vedlejšího produktu z chemických výrob

11


Autobus – technická data

• 12m IRISBUS (Karosa) • 100kW Palivový článek • Rekuperace energie: NiCD akumulátory a superkapacitory pro pokrytí odběrových špiček • 8 tlakových lahví na střeše vozu (1600l při 35MPa = 41kg H2) • Dojezd 200 - 300km • Celková hmotnost – cca 18t 12


13


Vodíková čerpací stanice • Kompresní stanice - Rozměry – 5 x 2,6 x 2,9 m - Typ uskladnění – stlačený vodík ve avysokotlakých nádobách (300 bar) - Objem nádrží 8x600 l - Maximální plnicí tlak - 450 bar • Čerpací stojan - Rozměry - 1,6 x 0,7 x 3,1 m - Plnicí kapacita 1 – 3 kgH2/min 14


Partneři • • • • • • • • • •

Spolana Neratovice a.s. – Výroba vodíku a jeho čištění Škoda Electric s.r.o. – Trakční systém, řízení a kompletace Linde Gas – Vývoj a výstavba vodíkové čerpací stanice VŠCHT Praha – Vývoj technologie čištění vodíku Proton Motor – Vývoj a výroba palivového článku Nerabus – provoz autobusu (MHD Neratovice) Neratovice – město Středočeský kraj – oddělení dopravy JRC Petten – konzultace a podpora v oblasti skladování H2 IFE Halden – MMI, diagnostika 15


Další aktivity ÚJV v oblasti vodíkových technologií Projekt ZEMSHIP: součást ambiciózního projektu HafenCity (Hamburg), jehož cílem je vybudovat komplexní energetický systém v městské části Hamburku založeném na využívání vodíku. ZEMSHIP (Zero Emmision Ship) - cílem projektu je vývoj, výroba a provoz lodí s palivovým článkem. Možné rozšíření na Prahu a Bratislavu ÚJV: zpracování dat, MMI 16


Česká vodíková technologická platforma •

MPO ČR, květen 2006: vyhlášení záměru založení platformy Říjen 2006: ustavující schůze Zakládající členové:

•ÚJV Řež a.s.

ČVUT FS

VŠCHT Praha

MEGA a.s.

• Právní forma: Zájmové sdružení právnických osob • Cíle: Koordinace aktivit na poli vodíkových technologií v ČR Zavádění tzv. vodíkového hospodářství v ČR Spolupráce se zahraničními partnery (EU H2/FC Platforma) Platforma uvítá členství dalších subjektů, které jsou či chtějí být zapojeny do rozvoje vodíkového hospodářství 17


Vize vodíkové budoucnosti v ČR Výchozí předpoklady:• Globální propojení ekonomik: citlivost na výkyvy • V ČR nebyly objeveny významné zdroje ropy či zemního plynu • V případě realizace vodíkového hospodářství zřejmě nechceme důležité technologie pouze nakupovat ze zahraničí • ČR má velkou vědecko-výzkumnou tradici i potenciál a dlouholetou tradici v mnoha průmyslových odvětvích

18


Vize vodíkové budoucnosti v ČR Obecný přístup: racionální optimismus • Vodík má potenciál k postupnému nahrazování fosilních paliv • Využití domácích surovin i energetických zdrojů k jeho výrobě - voda, biomasa, resp. elektřina z elektráren jaderných, vodních, větrných; případně teplo. • Zpočátku využití vodíku jako vedlejšího produktu z chemických výrob v ČR dnes přebytek 65t/den (430 vozidel ročně ) • Prosazování podpory státu – např. nižšími sazbami daně apod. • Prvotním cílem bude průnik informací do širokého podvědomí veřejnosti za využití seminářů a informací v hromadných sdělovacích prostředcích, ale především reálným provozem demonstračních zařízení • Přibližování se cílům EU v oblasti • Silná podpora vzdělávání odborníků na VŠ 19

Vodíková dálnice v EU Iniciativa Linde Gas 1800km dálnic spojujících v první fázi nejvýznamnější německá města; v druhé fázi je zahrnuta mj. i Praha Infrastruktura: vybudování vodíkových stojanů v rámci stávajících čerpacích stanic

Vývoj vodíkových technologií a příprava vodíkové platformy v ČR

Recommend Documents