Pilot projekt Power to Gas postrojenja – P2G Peruća

Unutar KKPE Peruća, predviđeno je postrojenje za proizvodnju vodika kojim se Vis Viva projekt dodatno pozicionira unutar strategije niskougljičnog razvoja Hrvatske.

Za pilot projekt Power to Gas Peruća, unutar KKPE Peruća, rezerviran je prostor za proizvodnju vodika dimenzija otprilike 58 x 33 m. Na toj se lokaciji planira transformacija viška proizvedene električne energije iz OIE (vjetroelektrana i sunčanih elektrana) u vodik. Kada instalirani kapaciteti za proizvodnju električne energije iz OIE u okolici postrojenja KKPE Peruća nisu spojeni na mrežu ili na tržištu nema potražnje za električnom energijom, proizvedena električna energija može se pohraniti u formi u obliku vodika. Upravo je to svrha idejnog rješenja pilot projekta Power to Gas postrojenja – P2G Peruća.

Lanci korištenja infrastrukture i P2G postrojenja unutar KKPE Peruća:

kkpe-peruca

  1. Proizvodnja zelene električne energije iz vjetra i sunca u blizini postrojenja KKPE Peruća;
  2. Isporuka zelene električne energije preko postojećeg rasklopišta KKPE Peruća u elektroenergetsku mrežu (EES);
  3. U slučaju da elektroenergetska mreža (EES) ne može prihvatiti proizvedenu električnu energiju zbog uravnoteženje ponude i potražnje električne energije ili kad vjetroelektrane i sunčane elektrane nisu spojene na mrežu, višak proizvedene zelene energije se koristi za elektrolizu vode u vodik (H2).

U slučaju negativne cijene električne energije u elektroenergetskom sustavu, električna energija iz elektroenergetske mreže (EES) se transformira u vodik (H2). U oba slučaja postoji mogućnost daljnje metanizacije vodika koji bi tada kemijski bio identičan prirodnom plinu. U procesu metanizacije vodiku se dodaje CO2, a rezultat je sintetički metan.

  1. Vodik se može koristiti odmah (radi povećanja kvalitete plinovitog goriva za plinsku turbinu KKPE Peruća), može se dopremiti do punionice vodika za vozila, a može se i pohraniti ili utisnuti u lokalni (regionalni) plinovod prirodnog plina, odnosno mogući budući plinovod vodika.
  2. Vodik se može dalje koristiti za grijanje kućanstava, u industriji, u prometu ili za ponovno generiranje električne energije.

Predloženo P2G postrojenje je ukupne ulazne snage 3,8 MWe (6 MW u preopterećenju) / 675 Nm3/h vodika na bazi postrojenja Energiepark Meinz (Njemačka). To postrojenje čine tri Siemens PEM elektrolizatora tipa SILYZER 200, jedinične nazivne snage 1,25 MWe / 2,0 MWe u preopterećenju i jedinične proizvodnje 225 Nm³/h vodika po elektrolizatoru.

Tablični prikaz predložene varijante PEM P2G postrojenja:

R.br. Varijanta P2G
postrojenja s PEM elektrolizatorima:
Maksimalni kapacitet postrojenja za proizvodnju vodika** Količina proizvedenog vodika (za 8 sati rada na punoj snazi) Količina proizvedenog vodika dnevno
(za 24 sata rada na punoj snazi)
1 Postrojenje ukupne ulazne nazivne snage ~3,8 MWe s 3 elektrolizatora tipa Silyzer 200 (Siemens) do 60,8 kg/h

(~1500 kg/dan)

(do 675 Nm3/h)

do 486 kg

(do 5400 Nm3)

do 1459 kg

(do 16200 Nm3)

* normni uvjeti su: 0 ºC i 1 atm = 1,01325 bar

** 1 kg H2 = 11,1 Nm3 H2 za normne uvjete

Idejnim je rješenjem za skladištenje vodika preporučena ugradnja dnevnog spremnika za prihvat 1500 kg vodika u 4 Linde spremnika nazivnog volumena 95 m³, nazivnog tlaka 45 bar i kapaciteta 350 kg vodika. S obzirom da ne postoji infrastruktura koja bi podržala i generirala potražnju za vodikom, preporuča se lokalno iskorištenje proizvedenog vodika, primjerice utiskivanjem prirodnog plina radi povećanja kvalitete plinovitog goriva plinske turbine KKPE Peruća te na taj način generiranja uštede prirodnog plina kao goriva.

Prema proračunima, maksimalna ušteda u količini prirodnog plina u jednom satu rada plinske turbine na punoj snazi na miješano gorivo prirodnog plina i vodika iznosi 7,16 t/h prirodnog plina. Veličina uštede prirodnog plina kao goriva ovisi o broju sati rada plinske turbine na miješano gorivo prirodnog plina i vodika. Ako režim rada agregata premašuje broj sati rada agregata na mješovito gorivo prirodnog plina i vodika tada veličina uštede ovisi zapravo samo o količini proizvedenog vodika tj. o proizvodnom kapacitetu i režimu rada P2G postrojenja.

Pretpostavljena su dva režima rada P2G postrojenja:

Optimalni režim proizvodnje vodika od 88 sati/tjedno odnosi se na tjednu proizvodnju vodika u dvodnevnom režimu rada vikendom (2 dana, 24 sata/dnevno što daje 48 sati) i u osmosatnom režimu noćnog rada postrojenja u preostalih pet dana tjedna (što daje 40 sata).

Maksimalni režim proizvodnje vodika od 168 sati/tjedno pretpostavlja slučaj kada obnovljivi izvori energije rade isključivo u otočnom pogonu, odnosno nisu spojeni na elektroenergetski sustav (operater nema ugovor za otkup energije ili je pak cijena električne energije negativna) te isključivo proizvode električnu energiju koja se transformira u vodik.

Ušteda prirodnog plina kod miješanog plinovitog goriva za pretpostavljeni optimalni i maksimalni režim rada P2G postrojenja proizvodnog kapaciteta vodika od 1500 kg/dan je prikazan sljedećom tablicom:

Režim rada PEM P2G postrojenja maks. kapaciteta do 1500 kg/dnevno (62,5 kg/h), Tjedna proizvodnja vodika Tjedna ušteda količine prirodnog plina Ušteda količine prirodnog plina godišnje*
Optimalni režim rada
88 sati/tjedno
5500 kg/tjedno 14034,6 kg/tjedno 731,2 t/god
Maksimalni režim rada
168 sati/tjedno
10500 kg/tjedno 26780,3 kg/tjedno 1395,3 t/god

* 1 godina = 52,1 tjedana

S obzirom da smo na samom začetku razvoja tržišta vodika, tehnologija elektrolize, ali i zakonodavnog okvira koji bi regulirao njegovu proizvodnju, distribuciju i potrošnju, trenutačno je povrat investicije u P2G postrojenje isplativ tek u duljem roku. Dok ne postoji funkcionalno tržište vodika, transformiranje viška električne energije iz OIE u vodik zahtijeva potporu države.

Planirano postrojenje P2G Peruća ne treba gledati samo kao način skladištenja viška proizvedene električne energije iz OIE, već i kako mogućnost za primjenu suvremenih tehnoloških rješenja, bolju integraciju OIE u elektroenergetski sustav (EES) te kao korak dalje dekarbonizaciji proizvodnje električne energije. Idejnim rješenjem proizvodnje vodika na lokaciji KKPE Peruća, projekt Vis Viva se dodatno pozicionira unutar strategije niskougljičnog razvoja Hrvatske.