Přečtěte si:  Smart city a elektromobilita pro praktický užitek a jejich aktuální výzvy

General Electric bude zkoumat využití vodíku v plynových spalovacích turbínách pro výrobu elektřiny

12.10.2022 Elektrárny využívající jako primární zdroj zemní plyn spalovaný ve spalovacích turbínách jsou rozšířené po celém světě. Jejich úskalím je mj. nepříznivý vliv na životní prostředí a klimatické změny, byť menší než u uhelných elektráren. Jedním z možných řešení je spalování vodíku místo zemního plynu nebo ve směsi s ním. To je cílem výzkumného projektu, na nějž společnost General Electric získala v říjnu 2022 financování od americké federální vlády. Vzhledem k současné energetické situaci v Evropě včetně ČR může být tento projekt zajímavý i zde.

Turbína General Electric třídy F

Vodík a jeho vlastnosti v porovnání se zemním plynem

Vodík je hořlavý, stejně jako zemní plyn. Jeho plamen je však bezbarvý, lidským okem téměř neviditelný a je ho proto nutno detekovat senzory teploty. Teplota samovznícení vodíku je 500 °C, tedy o málo nižší než u zemního plynu.

Vodík se vzduchem tvoří výbušnou směs v širokém rozmezí 4 až 77 % objemu vodíku ve vzduchu. Zároveň je vodík extrémně lehký. Hustota vodíku v porovnání se vzduchem činí 7 %, zatímco u zemního plynu je to 60 %.

Pokud by tedy vodík uniknul do otevřeného prostoru mimo vodíkové technologie a budovy, rozptýlí se v ovzduší dřív, než by stačil explodovat. Při uvolňování tlaku se ale vodík zahřívá, a náhlá expanze stlačeného vodíku tak může vést k jeho samovznícení.

Riziko exploze představují úniky vodíku, a to i drobné, v uzavřeném prostoru. Zde mohou úniky vodíku vytvářet nebezpečné „vodíkové kapsy“.

Vodík je mimo jiné vedlejším produktem v některé chemické výrobě, například při výrobě chlóru. Jde tedy vlastně o využití odpadu či druhotných surovin pro energetické účely. Jak patrno, využívání vodíku ve spalovacích turbínách je lákavé, představuje však také významné provozní a bezpečnostní výzvy.

Výzkumný projekt General Electric

Předmětem výzkumného projektu je testování možného spalování vodíku v turbínách General Electric třídy F (viz foto). Pro tyto turbíny je charakteristický výkon v rozsahu 198 – 243 MW, 60% účinnost v kombinovaném cyklu a nastartování na plný výkon během 11 minut.

Ve světě funguje 1600 turbín tohoto typu. Zvláštní význam mají v USA, kde zajišťují přibližně 60 % výroby elektrické energie.

Výzkumný projekt je zaměřen na vývoj spalovacího modulu (viz foto) umožňujícího využívat palivo ve směsi vodíku a zemního plynu v širokém rozmezí od 100 % zemního plynu do 100 % vodíku. Tento modul by měl být schopen připojení k instalovaným turbínám v rámci jejich rekonstrukcí. 

Spalovací modul

Projekt musí mimo jiné vyřešit problém dynamiky spalování vodíku, plynoucí z jeho výše uvedených charakteristik. Na začátku proto bude studie mikro mixéru paliva a technologie dávkování paliva.

Navrhovaná řešení budou testována v Centru pro pokročilá turbosoustrojí a energetický výzkum v University of Central Florida a následně validována v Laboratoři General Electric pro plynové turbíny jihokarolínském Greenville.

Od amerického ministerstva energetiky (DoE) dostal projekt příslib grantu ve výši 6,6 mil. USD (cca 165 mil. Kč).

O výsledky projektu projevila zájem i výrobní sféra: General Electric získala podpůrné dopisy od 10 elektrárenských společností se souhrnným instalovaným výkonem 240 GW, zajišťujících dodávku elektrické energie cca 81 miliónům obyvatel ve 39 státech USA.

redakce Proelektrotechniky.cz

Foto © General Electric

Další informace zde

Přečtěte si také:

Platforma MARI pro přeshraniční výměnu regulační energie spuštěna, Česko jako první

10.10.2022 V prvním říjnovém týdnu 2022 byla spuštěna mezinárodní platforma MARI pro přeshraniční výměnu regulační energie. Současně v ní začala probíhat výměna regulační energie. Společnost ČEPS, která v ČR provozuje přenosovou síť, se k této platformě připojila jako první provozovatel přenosové soustavy již v červenci 2022, a následně provedla její testování. 

Modernizace zimní ochrany dukovanských věží vede k zefektivnění výroby elektřiny

29.9.2022 Přínos v podobě 2 385 MWh/rok navíc vyrobené elektrické energie získají energetici v Jaderné elektrárně Dukovany díky náhradě ručních armatur zimních ochran chladicích věží za elektricky a dálkově ovládané. Odborná veřejnost o tom byla informována koncem září 2022. 

Stabilitě německé přenosové sítě s množstvím obnovitelných zdrojů pomáhá STATCOM od General Electric

19.9.2022 Zhruba polovina elektrické energie v Německu je dnes vyráběna z obnovitelných zdrojů, pro něž je charakteristická nestálost. Udržení rovnováhy v přenosové síti a zabránění rozsáhlým výpadkům včetně tzv. blackoutu pomáhají zařízení pro jejich stabilizaci. Jedním z nich je STATCOM od General Electric, s nímž byla odborná veřejnost seznámena v září 2022. 

Malé reaktory na postupu Evropou: noviny z Nizozemí a Estonska

31.8.2022 Malé modulární reaktory (SMR) jako jeden z perspektivních směrů v rozvoji jaderné energetiky jsou především doménou zemí, jako jsou USA a Kanada, s velkými vzdálenostmi mezi místy spotřeby a výroby v klasických elektrárnách. Tato technologie je ale významně podporována i v zemích EU, Českou republiku nevyjímaje. Ve druhé polovině srpna 2022 zaznamenaly významné milníky: malý reaktor Rolls-Royce v Nizozemí a malý reaktor VOYGR v Estonsku. 

Ukrajinská energetika dále posiluje vazbu na kontinentální Evropu: Provozovatelé přenosových soustav se dohodli na zvýšení obchodní kapacity

12.8.2022 Na sklonku července 2022 se provozovatelé přenosových soustav (PPS) kontinentální Evropy dohodli s Ukrajinou a Moldavskem na zvýšení obchodní kapacity na 250 MW, což je více než dvojnásobek kapacity, která byla stanovena v počáteční fázi (100 MW). Ukrajina tak posiluje vazbu na energetiku kontinentální Evropy, a s tím i svoji energetickou bezpečnost. 

HI-HEAT: originální zásobník energie ukládá přebytečnou elektřinu do páry pro dálkové vytápění

8.7.2022 S originálním řešením, jak uchovávat přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů nebo z jiných přebytků v energetické síti, přišla na začátku července 2022 americká společnost Holtec International, v ČR známá jako jeden z výrobců malých jaderných reaktorů. Její technologie s označením Hi-HEAT umožňuje tyto přebytky elektřiny ukládat do páry pro centrální zásobování teplem nebo pro jiné využití. 

Důležitý krok ke koordinaci evropských přenosových soustav: V platformě PICASSO začala probíhat výměna regulační energie

29.6.2022 Do mezinárodní platformy PICASSO pro přeshraniční výměnu regulační energie se 22. června 2022 podle plánu připojilo dalších pět provozovatelů přenosových soustav. Následně v této platformě začala probíhat přeshraniční výměna regulační energie z aFRR. Projekt PICASSO byl spuštěn 1. června 2022 a jako první se k němu připojila společnost ČEPS. 

Posouzení životního cyklu elektřiny v jaderných elektrárnách: jádro „čistší“ než obnovitelné zdroje

21.6.2022 Jako významný příspěvek k diskusím o ekologických přínosech jaderné energetiky provedl provozovatel francouzských jaderných elektráren, společnost EdF, posouzení životního cyklu (LCA) výroby elektřiny ve svých jaderných elektrárnách. V porovnání s jinými zdroji elektřiny, včetně obnovitelných, vychází jaderná energetika v tomto ohledu jako klimaticky nejšetrnější. S výsledky byla odborná veřejnost seznámena v červnu 2022. 

Robustní česká přenosová síť bude ještě robustnější a dále sníží riziko blackoutu: podepsána rozsáhlá investice Evropské investiční banky

25.1.2022 Česká republika má velmi robustní elektrickou přenosovou síť. Přesto se ani jí nevyhýbá riziko tzv. blackoutu, především kvůli tranzitním tokům elektřiny. Jejímu posílení by měla přispět investice Evropské investiční banky (EIB), která podepsala ke konci roku 2021 se státním provozovatelem české přenosové soustavy, společností ČEPS, půjčku ve výši 3,6 mld. Kč (v přepočtu 142 mil. eur). 

Copyright © 2012 – 2024 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services