Vandenilio ir jo išvestinių produktų gamybos, panaudojant Baltijos jūros vėjo elektrinių parke sugeneruotą elektros energiją, galimybių tyrimas
Karapetrova, Ingrida |
Intensyvėjant klimato kaitai, tvariosios energijos generavimo sprendiniai įgauna vis didesnę prasmę. Vis dėlto, atsinaujinančiosiosios energetikos generacija yra nepastovi ir tiesiogiai susijusi su meteorologinėmis sąlygomis. Siekiant užtikrinti tolygų energijos poreikio patenkinimą, žalioji energetika yra kombinuojama su energijos akumuliavimo sprendiniais. Prognozuojama, jog 2050 m. reikšmingiausią energijos saugojimo sistemos dalį sudarys elektrolizė. Elektrolizės procesas leidžia tvariai gaminti vandenilį, kuris vėliau gali būti naudojamas kaip kuras, konversijai atgal į elektros energiją arba kaip žaliava išvestinių produktų gamyboje. Siekiant įvertinti Baltijos jūros vėjo elektrinių parko projekto potencialą, baigiamajame magistro darbe apžvelgiamos Europos ir Lietuvos energetinės plėtros strategijos ir prognozės iki 2050 m, analizuojami vandenilio ir jo išvestinių produktų gamybos būdų technologiniai sprendiniai. Atliekama vėjo elektrinių parko projekto Baltijos jūroje techninių parametrų, metinio vėjo greičio ir elektros kainų rinkoje analizė. Sudaromi vėjo elektrinių parke sugeneruotos elektros energijos panaudojimo scenarijai sudaroma jų skaičiavimo metodika, tinkama kiekybinei vandenilio ir jo išvestinių produktų analizei atlikti. Remiantis faktiniais vėjo greičio matavimų bei elektros kainų rinkoje duomenimis bei taikant sudarytą skaičiavimų metodiką, baigiamajame darbe apskaičiuojama, jog Baltijos jūros vėjo elektrinių parke galima sugeneruoti iki 3,19 TWh elektros energijos per metu. Maksimalus energijos kiekis, galimas skirti vandenilio gamybai tomis valandomis, kai elektros kaina rinkoje yra žemesnė už jos savikainą, siekia 22,1 proc. visos sugeneruotos energijos. Naudojant šarminės elektrolizės sistemas krante bei nuokrantėje, galima sugeneruoti iki 7,5 proc. daugiau vandenilio, lyginant su protonų mainų membranos elektrolizeriais. Maksimalus vandenilio išvestinių produktų: metanolio ir amoniako – kiekis atitinkamai 88 ir 68 tūkst. tonų.
In relation to the rapid climate change, sustainable energy has become more relevant than ever. However, the generation of renewable energy is unstable and directly correlates to the meteorological conditions. To ensure constant energy supply, green energy projects are being combined with energy accumulation systems. According to the 2050 forecasts, electrolysis will become a significant part of the energy system. Electrolysis enables the production of green hydrogen, which might be used as a fuel, for the conversion to electricity, or as a feedstock for hydrogen derivatives. To evaluate the potential of Baltic Sea Offshore wind park, this master‘s thesis reviews energy system transformation strategies and forecasts for Europe and Lithuania till 2050, incorporating an analysis of hydrogen and its derivatives production technologies. It includes a technological approach to the offshore wind park project in the Baltic Sea, along with an analysis of annual wind speed and day-ahead electricity prices. Additionally, it involves the formation of electricity utilization scenarios and the methodology of its calculations, which are suitable for quantitative analysis of hydrogen and its derivatives production. By applying the methodology outlined in the thesis to the annual wind speed measurements and electricity prices database, it was determined that up to 3,19 TWh of electricity could be generated during one year in the Baltic Sea offshore wind farm. Up to 22,1 percent of it might be used for hydrogen production when the electricity price is lower than its prime cost. In comparison with Proton Exchange Electrolysis, using Alkaline Electrolysis systems both onshore and offshore enables up to 7,5 percent higher hydrogen production. Furthermore, the maximum amount of hydrogen derivatives, such as methanol and ammonia, is calculated at 88 and 68 thousand tons respectively.