Ustav jaderneho vyzkumu Rez as Nuclear Research

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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
Jaderná energetika pro výrobu vodíku
1
Konvenční
Elektrolýza
2
3
10
25%
Účinnost
Vysokoteplotní
Elektrolýza
Termochem.
rozklad vody
50%
Účinnost
> 50%
Účinnost
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
13
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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
Nuclear Research Institute Řež plc
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