Elektrownia hybrydowa zapewnia systemowi energetycznemu elastyczność przez cały rok
Udział odnawialnych źródeł energii o zmiennej wydajności w koszyku energetycznym szybko wzrasta z biegiem czasu. Według najnowszej prognozy rynku energii odnawialnej Międzynarodowej Agencji Energetycznej ich potencjał może wzrosnąć w latach 2019–2024 o 50 %. Chociaż wzrost użycia odnawialnych źródeł energii przyczynia się do ograniczenia emisji dwutlenku węgla i przeciwdziałania zmianom klimatu, równoważenie ich dostępności ze zmiennymi poziomami zapotrzebowania na energię elektryczną stanowi nie lada wyzwanie. Technologie energii słonecznej i wiatrowej, na przykład, wytwarzają energię tylko podczas odpowiednio słonecznych i wietrznych dni.
Zrównoważone biopaliwa: co powstrzymuje ich wykorzystanie?
Niezawodne metody magazynowania energii są najbardziej pożądanym rozwiązaniem mogącym uwolnić ogromny potencjał drzemiący w energii ze źródeł odnawialnych. Wykorzystanie wodoru do magazynowania energii ma również istotne znaczenie dla technologii kogeneracyjnych, powszechnie stosowanych w miejskich systemach ciepłowniczych i systemach centralnego ogrzewania większych budynków. „Na zmieniającym się europejskim rynku energii elektrycznej najnowocześniejsze technologie kogeneracyjne znalazły się pod silną presją finansową”. Istnieje wyraźna potrzeba stworzenia nowych, elastycznych rozwiązań w zakresie ciepłownictwa i kogeneracji, które mogą utrzymać opłacalność ekonomiczną w warunkach rosnącego wykorzystania zmiennych dostaw energii”, zauważa Esa Kurkela, koordynator finansowanego ze środków UE projektu FLEXCHX. Trójgeneracja energii elektrycznej, ciepła i produktu pośredniego, który można przetworzyć na paliwo transportowe, to przystępny sposób na rozwiązanie problemu słabego dopasowania dostępności energii słonecznej z zapotrzebowaniem na energię elektryczną i ogrzewanie. „Zaawansowane biopaliwa stanowią kluczowy element rozwoju transportu niskoemisyjnego od początku 2000 roku, ale ich przemysłowe wykorzystanie uległo zahamowaniu. Podstawową przyczyną tego stanu rzeczy jest próba osiągnięcia zadowalających wyników ekonomicznych poprzez wykorzystanie korzyści skali. Prowadzi to do koncepcji bardzo dużych elektrowni (o mocy przekraczającej 300 MW), które ostatecznie są uznawane przez inwestorów za zbyt ryzykowne”, dodaje Kurkela. „Znalezienie odbiorców, którzy byliby w stanie efektywnie wykorzystać tak duże ilości dostarczanego przez wielkoskalowe elektrownie ciepła, również należy do rzadkości”.
Proces FLEXCHX
Naukowcy pracujący w ramach projektu FLEXCHX zaprezentowali innowacyjną elektrownię, która skłania do ponownego przemyślenia sposobu łączenia kogeneracji z odnawialnymi źródłami energii o zmiennej wydajności. „Opracowaliśmy elastyczny i zintegrowany proces, który łączy elektrolizę wody z gazyfikacją biomasy i upłynnianiem katalitycznym. Produktem tego procesu jest ciepło, energia elektryczna i pośredni nośnik energii – wosk Fischera-Tropscha – który można przetworzyć na paliwo transportowe przy użyciu istniejących urządzeń do rafinacji ropy naftowej”, wyjaśnia Kurkela. Elektrownie FLEXCHX można zintegrować z różnymi systemami kogeneracyjnymi, zarówno przemysłowymi jak i systemami ciepłowniczymi. „W okresie letnim paliwa odnawialne produkowane są z biomasy i wodoru; wodór powstaje w procesie elektrolizy wody, zasilanym tanią nadwyżką energii elektrycznej z sieci energetycznej. W ciemne zimowe dni elektrownia wykorzystuje biomasę, maksymalizując produkcję ciepła, energii elektrycznej i wosku Fischera-Tropscha. Większość komponentów elektrowni jest wykorzystywana przez cały rok – jedynie instalacja do elektrolizy pracuje sezonowo”, dodaje Kurkela. Elastyczne działanie jednej elektrowni – przy wykorzystaniu biomasy lub połączeniu jej z odnawialną energią elektryczną – ma zasadnicze znaczenie. Najnowocześniejsze ciepłownie lokalnego ogrzewania opalane biomasą pracują zazwyczaj tylko w zimne dni, przez około 5 000 godzin w roku. Natomiast roczny czas pracy konwencjonalnych obiektów przetwarzających energię na paliwo wykorzystujących energię słoneczną ograniczony jest do ok. 3 000 godzin. Główną zaletą procesu FLEXCHX jest to, że przez cały rok stale produkuje energię elektryczną, paliwo i ciepło.
Słowa kluczowe
FLEXCHX, biomasa, kogeneracja, ciepłownictwo, paliwo transportowe, wosk Fischera-Tropscha, skojarzona gospodarka energetyczna
