Skoči na glavni sadržaj

Stručni rad

Mogućnosti korištenja vodika kao goriva

Filip Šarčević
Daria Karasalihović Sedlar


Puni tekst: hrvatski pdf 1.807 Kb

str. 75-89

preuzimanja: 52

citiraj

Puni tekst: engleski pdf 1.807 Kb

str. 75-89

preuzimanja: 98

citiraj

Preuzmi JATS datoteku


Sažetak

Vodik se s razlogom naziva „gorivo budućnosti” zbog njegovog velikog potencijala u smanjenju emisija stakleničkih plinova. Preduvjet korištenju vodika kao goriva je razvoj tehnologije elektrolizatora i gorivnih članaka. U ovom radu predstavljeno je trenutno stanje u proizvodnji i potrošnji vodika u svijetu. Također, analiziraju se mogućnosti korištenja postojeće infrastrukture za transport i distribuciju fosilnih goriva za integraciju vodika u globalne energetske sustave.

Ključne riječi

vodik; elektrolizator; gorivni članak

Hrčak ID:

308213

URI

https://hrcak.srce.hr/308213

Datum izdavanja:

9.7.2023.

Podaci na drugim jezicima: engleski

Posjeta: 333 *




Uvod

Energetska tranzicija predstavlja transformaciju globalnog energetskog sektora s energije na bazi fosilnih goriva prema niskougljičnoj energiji. Ključna potreba tranzicije je smanjenje emisija stakleničkih plinova iz energetskog sektora i sektora transporta kako bi se usporile klimatske promjene. No, iako je globalna tranzicija već u tijeku, potrebni su dodatni koraci kako bi se efekti izazvani klimatskim promjenama ublažili. Mnoge države, kao i neke političke organizacije uvele su zakonodavne okvire i razvojne strategije, kako bi se dodatno potaknula energetska tranzicija. Jedna od takvih strategija koju je Europska komisija predstavila 2019. godine je i Europski zeleni plan (engl. European Green Deal), okvirni plan koji sadrži mjere za unaprjeđenje učinkovitijeg iskorištavanja resursa prelaskom na čisto „kružno“ gospodarstvo te za zaustavljanje klimatskih promjena i smanjenje onečišćenja. Osim toga, Odbor za okoliš, javno zdravstvo i sigurnost hrane Europskog parlamenta u rujnu 2020. godine usvojilo je izvješće u kojem se zahtjeva povećanje cilja smanjenja emisija stakleničkih plinova s dosadašnjih 50 do 55% na 60% do 2030. godine u odnosu na 1990. godinu (European Parliament, 2020). Ovaj zahtjevniji cilj bi mogao implicirati ozbiljniju namjeru dekarbonizacije teškog transporta i učinkovito zbrinjavanje viška proizvodnje iz nestalnih obnovljivih izvora energije. Vodik je najlakši element u periodnom sustavu elemenata i najprisutniji kemijski element u svemiru (Royal Society of Chemistry, 2020). U znanstvenim i političkim krugovima naziva se gorivom budućnosti zbog činjenice da korištenjem u gorivnom članku proizvodi jedino vodu kao produkt reakcije, uz oslobađanje energije. U svijetu se velika većina vodika proizvodi parnim reformiranjem, parcijalnom oksidacijom te autotermalnim reformiranjem prirodnog plina te različitim postupcima rasplinjavanja ugljena, dok se samo manji dio proizvodi plinofikacijom biomase i elektrolizom vode (U.S. Department of Energy, 2020a). Jedan od potencijalnih pokretača energetske tranzicije i globalne dekarbonizacije svakako predstavlja zeleni vodik, odnosno vodik proizveden iz obnovljivih izvora energije. Pridobivanje zelenog vodika je danas tehnički izvedivo te se približava ekonomskoj konkuretnosti. Povećan interes za opskrbu zelenim vodikom primarno proizlazi iz snižavanja cijena proizvodnje obnovljivih izvora energije i izazova koji proizlaze iz mrežne integracije sve većeg udjela varijabilne energije iz takvih izvora. Politika i društvena svijest čine veliki poticaj potrebnim promjenama. Ako nacionalne i korporativne strategije usvoje zeleni vodik kao dio strategije za dekarbonizaciju, tada bi mogao imati ubrzanu primjenu uz spuštanje praga ekonomičnosti. To će omogućiti ulaganje u istraživanje i razvoj, tehnološka poboljšanja te pokretanje pilot projekata. Ono što je također bitno u perspektivi razvoja i primjene zelenog vodika je cijena naknada za emisije ugljikovog dioksida na tržištu. U ovom radu analizirani su načini proizvodnje vodika u svijetu te trenutno globalno stanje u proizvodnji i potrošnji vodika. Također su analizirane vrste elektrolizatora i gorivnih članaka. Proizvodnja plavog i zelenog vodika prikazani su kroz ekonomski osvrt usporedbom s trenutnim cijenama proizvodnje vodika te njihovim budućim projekcijama. U raspravi je također analizirano dodavanje vodika u postojeću plinovodnu mrežu, potencijal koji ono predstavlja te moguće probleme u implementaciji, zatim mogućnost izdvajanja vodika iz plinovodne mreže te načini skladištenja vodika. Također, ukratko su opisani i načini integracije vodika u energetsku mrežu, primarno kroz P2P (engl. Power-to-power) sustave, transport te iskorištavanje postojeće infrastrukture za eksploataciju ugljikovodika na primjeru Sjevernog Jadrana.

Metode

Metode korištene u izradi rada.

Rezultati

Tekst rezultata

Rasprava

Tekst

Appendix/Dodatak -->

References

1. 

Haeseldonckx D., , D'haeseleer W. , authors. 2020. The use of natural-gas pipeline infrastructure for hydrogen transport in a changing market structure. Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.10.018():

2. 

Hannula I., , Reiner D. , authors. 2019. Near-Term Potential of Biofuels, Electrofuels, and Battery Electric Vehicles in Decarbonizing Road Transport. Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.08.013():

3. 

, author. 2015. Technology Roadmap – Hydrogen and Fuel Cells. International energy agency (IEA) Publications. http://ieahydrogen.org/pdfs/TechnologyRoadmapHydrogenandFuelCells-(1).aspx():

4. 

, author. 2018. Hydrogen from renewable power: Technology outlook for the energy transition. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency (IRENA). https://www.irena.org/publications/2018/Sep/Hydrogen-from-renewable-power():

5. 

, author. 2019. Hydrogen: A renewable energy perspective. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency (IRENA). https://www.irena.org/publications/2019/Sep/Hydrogen-A-renewable-energy-perspective():

6. 

Karasalihović Sedlar D., , Vulin D., Krajačić G. Jukić L. , authors. 2019. Offshore gas production infrastructure reutilization for blue energy production. Renewable and sustainable energy reviews, Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.03.052(108):159–174

7. 

Klabučar B., , Karasalihović Sedlar D., , Smajla I. , authors. 2020. Analysis of blue energy production using natural gas infrastructure. Case study for the Northern Adriatic, Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.04.082():

8. 

Kotowicz J., , Wecel D., , Jurczyk M. , authors. 2018. Analysis of component operation in power-to-gas-to-power installations. Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.02.050():

9. 

Kumar S.S., , Himabindu V. , authors. 2019. Hydrogen production by PEM water electrolysis – A review. KeAi Publishing. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.03.002():

10. 

Melaina M.W., , Antonia O., , Penev M. , authors. 2013. Blending Hydrogen into Natural Gas Pipeline Networks. A Review of Key Issues. National Renewable Energy Laboratory. ():

11. 

Panfilov M. , author. 2016. Compedium of Hydrogen Energy – Volume 2: Hydrogen Storage, Transportation and Infrastructure. Woodhead Publishing Series in Energy. https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-362-1.00004-3():91–115

12. 

Perković L. , author. 2020. Distribucija i korištenje energije. Materijali s predavanja. Transport i energetika. Energetska i emisijska intenzivnost u sektoru prometa, Rudarsko-geološko-naftni fakultet. ():

13. 

Pokupčić T. , author. 2011. Ispitivanje cjevovoda vodika u rafineriji nafte Sisak. INA d.d. https://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=118617():

14. 

Sundén B. , author. 2019. Hydrogen, Batteries and Fuel Cells. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816950-6.00008-7():123–144

15. 

, author. 2020. Hydrogen Production and Distribution. U.S. Department of Energy – Alternative Fuels Data Center. https://afdc.energy.gov/fuels/hydrogen_production.html():

16. 

Vedrina I. , author. 2014. Alkalni bipolarni elektrolizator. Diplomski rad. Zagreb: Fakultet strojarstva i brodogradnje. ():

17. 

Yadav K., , Sircar A. , authors. 2017. Hydrogen compressed natural gas and liquefied compressed natural gas. Fuels for future. Gujarat: Pandit Deendayal Petroleum University. http://www.pdpu.ac.in/downloads/3%20Hydrogen-Compressed-Natural-Gas.pdf():

18. 

Zelenko I. , author. 2020. Analiza uklanjanja odobalnih postrojenja na Jadranu u odnosu na prenamjenu u odobalnu vjetroelektranu. Diplomski rad. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni fakultet. ():

19. 

Zhao Y., , Mcdonell V., , Samuelsen S. , authors. 2019. Experimental assessment of the combustion performance of an oven burner operated on pipeline natural gas mixed with hydrogen. Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.08.011():

20. 

, author. 2016. What is an electrolyser? Covertel Power. https://covertelpower.com.au/products-and-services/electrolysers/what-is-an-electrolysers/():

21. 

, author. 2018. Environmental report for Danish electricity and CHP for 2017 status year. Energinet DK, Environmental Report. https://en.energinet.dk/About-our-reports/Reports/Environmental-Report-2018():

22. 

, author. 2020. EU climate law: MEPs want to increase emission reductions target to 60% by 2030. European Parliament. https://www.europarl.europa.eu/news/en/press-room/20200907IPR86512/eu-climate-law-meps-want-to-increase-emission-reductions-target-to-60-by-2030():

23. 

, author. 2020. Wind energy and solar produced 10% of global electricity in H1 2020. EVWIND.ES. shorturl.at/dorvF():

24. 

Hévin G. , author. 2019. Underground storage of Hydrogen in salt caverns. European Workshop on Underground Energy Storage November 7th – 8th 2019. Paris. http://www.energnet.eu/sites/default/files/3-Hevin-Underground%20Storage%20H2%20in%20Salt.pdf():

25. 

, author. 2017. Fuel cells. Hydrogen Europe. https://hydrogeneurope.eu/fuel-cells():

26. 

, author. 2017. Hydrogen Applications. Hydrogen Europe. https://hydrogeneurope.eu/hydrogen-applications():

27. 

, author. 2017. Efficiency Compared: Battery Electric 73%, Hydrogen 22%, ICE 13%. Insideevs. https://insideevs.com/news/332584/efficiency-compared-battery-electric-73-hydrogen-22-ice-13/():

28. 

, author. 2017. Tracking Energy Integration. IEA. https://www.iea.org/reports/tracking-energy-integration-2019/hydrogen():

29. 

, author. 2016. Natural gas – Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe indices from composition. ISO – International Organization For Standardization. https://www.iso.org/standard/55842.html():

30. 

, author. 2020. Hydrogen. Royal Society of Chemistry. https://www.rsc.org/periodic-table/element/1/hydrogen():

31. 

, author. 2020. Hydrogen Production: Natural Gas Reforming. U.S. Department of Energy – Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-natural-gas-reforming():

32. 

, author. 2020. Levelized Cost and Levelized Avoided Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Oulook 2020. U.S. Energy Information Administration. U.S. Energy Information Adminsitration (EIA). https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation.pdf():

33. 

, author. 2020. Flexible combined production of power, heat, and transport fuels from renewable energy sources. VTT Technical Research Centre of Finland. https://ec.europa.eu/research/participants/documents/downloadPublic?documentIds=080166e5bd5eb58c&appId=PPGMS():


This display is generated from NISO JATS XML with jats-html.xsl. The XSLT engine is libxslt.