Vývoj vodíkových technologií a příprava vodíkové platformy v ČR

Transkript

1 Vývoj vodíkových technologií a příprava vodíkové platformy v ČR Ivo VÁŠA

2 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) consumption net imports production EU 30: external dependence per energy product 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Impact on the European Union Solid fuels Oil Natural gas Total

3 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% 7 000,00 Vývoj spotřeby paliv v dopravě v ČR (tis.t.) 6 000, , , , ,00 CNG LPG Bionafta Motorová nafta Petrojel letecký Benzín letecký Benzín natural 1 000,00 0,

4 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

5 Předpokládaný vývoj spotřeby vodíku v EU do roku Nm 3 x Energetika Dopravní sektor Chemický a ropný průmysl 2010: začátek sériové výroby automobilů s palivovými články (DaimlerChrysler, Ford, GM ) 5

6 Iniciativa Generation IV Vývoj jaderné energetiky 6

7 200 C 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 Syntéza močoviny Desalinace, dálkové vytápění Aplikace Teploty potřebné pro různé výrobní technologie v souvislosti smožným budoucím využitím tepla z jaderných elektráren C HTGR 850 C LMFBR LWR, HWR 320 C 550 C Jaderné teplo 7

8 Potenciál jednotlivých systémů G IV z hlediska stanovených cílů Výroba elektřiny Obojí Výroba vodíku SCWR GFR VHTR SFR LFR MSR 500 C ==> Výstupní teplota ==> 1000 C 8

9 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 - Vstup: voda a teplo - Výstup: vodík a kyslík Nejperspektivnějsí: SI cyklus (H 2 SO 4, HI) účinnost ~ 50% (GA, JAERI) Účinnost procesu (%) Teplota ( C) 9

10 Jaderná energetika pro výrobu vodíku 1 Konvenční Elektrolýza 25% Účinnost 2 Vysokoteplotní Elektrolýza 50% Účinnost 3 Termochem. rozklad vody > 50% Účinnost 10

11 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

12 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 H 2 ) Dojezd km Celková hmotnost cca 18t 12

13 13

14 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 bar Čerpací stojan -Rozměry - 1,6 x 0,7 x 3,1 m - Plnicí kapacita 1 3 kgh 2 /min 14

15 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 H 2 IFE Halden MMI, diagnostika 15

16 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

17 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 H 2 /FC Platforma) Platforma uvítá členství dalších subjektů, které jsou či chtějí být zapojeny do rozvoje vodíkového hospodářství 17

18 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

19 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

20 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