System przetwarzania energii elektrycznej w gaz umożliwia masowe magazynowanie energii odnawialnej
Na przestrzeni kilku ostatnich dekad w Europie wdrożono najbardziej rygorystyczne normy środowiskowe na całym świecie oraz ambitne polityki klimatyczne w celu kształtowania zrównoważonej przyszłości. Priorytetem jest przeciwdziałanie zmianie klimatu i redukcja emisji gazów cieplarnianych poprzez efektywne systemy energii odnawialnej. Szacuje się, że zdolność produkcji energii ze źródeł odnawialnych wynosi obecnie około 20 %, ale Międzynarodowa Agencja Energetyczna przewiduje, że w latach 2019–2024 wzrośnie ona o 50 %. Niektóre kraje już teraz planują przestawić do 2050 roku swoje zasoby dostaw energii elektrycznej na w 100 % odnawialne źródła energii. Te scenariusze z energią odnawialną w roli głównej przynoszą wiele korzyści, ale ich realizacja to proces pełen wyzwań. Działanie elektrowni wiatrowych i słonecznych ma bardzo nieregularny charakter – wyprodukowana przez nie energia elektryczna nie może być wykorzystana w dowolnym momencie do zaspokojenia zmiennego zapotrzebowania społeczeństwa. „Magazynowanie energii odgrywa ważną rolę w równoważeniu zapotrzebowania i jej wykorzystania oraz pomaga tworzyć bardziej elastyczny i niezawodny system sieciowy poprzez oddzielenie produkcji energii od jej wykorzystania. W dłuższej perspektywie czasowej skumulowana zainstalowana moc może osiągnąć wartości na poziomie terawatogodzin – to z pewnością wymaga opracowania nowych rozwiązań w zakresie magazynowania energii”, zauważa Fabio Sarnataro, koordynator finansowanego ze środków UE projektu ProGeo.
Przetwarzanie energii elektrycznej w gaz – kluczowy składnik w procesie transformacji energetycznej
Będąca jeszcze w powijakach technologia przetwarzania energii elektrycznej w gaz (ang. power-to-gas, P2G) jest jedną z niewielu realnych opcji w zakresie magazynowania energii na dużą skalę. Przekształcanie nadmiaru energii odnawialnej w metan pozwala na przechowywanie dużych ilości energii przez długi czas w istniejącej infrastrukturze gazowej. Naukowcom pracującym nad projektem ProGeo udało się opracować modułową jednostkę do przetwarzania energii elektrycznej w gaz o mocy 500 kW. System może z dużą elastycznością magazynować energię elektryczną poprzez przekształcanie „czystego” wodoru (otrzymanego w procesie elektrolizy wody) i CO2 w metan. „Rozwiązanie ProGeo jest zasadniczo procesem, w którym nadmiar energii elektrycznej lub energia elektryczna ze źródeł odnawialnych o małej opłacalności jest wykorzystywana do zasilania elektrolizera, a następnie magazynowana w postaci metanu do późniejszego wykorzystania w zależności od zapotrzebowania rynku”, wyjaśnia Sarnataro. Metan jest elastycznym nośnikiem energii, który po oczyszczeniu może zostać użyty na wiele sposobów. „Przetwarzanie odnawialnej energii elektrycznej w gaz pozwala na magazynowanie energii słonecznej i wiatrowej w sieci gazowej przez kilka miesięcy. Co więcej, metan stanowi neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla paliwo do celów ogrzewania i transportu”, dodaje Sarnataro. Wyniki działań demonstracyjnych wykazały, że nowo opracowany system może produkować 25 Nm3 gazu na godzinę, uzyskując z CO2 99 % czystego metanu.
Potencjalne zastosowanie systemu P2G
Rozwiązanie ProGeo może przynieść duże korzyści małym elektrowniom cieplnym i elektrociepłowniom. System P2G może być wykorzystywany do magazynowania energii w postaci metanu, który w razie potrzeby może zostać przekształcony w energię elektryczną lub cieplną. „Właściciele elektrowni cieplnych będą mieli możliwość wyboru, czy chcą sprzedawać, czy magazynować wyprodukowaną energię, unikając sprzedaży energii elektrycznej po niskiej stawce w godzinach o małym zużyciu”, wyjaśnia Cristina Torrisi, starszy kierownik ds. środków publicznych w Labor Srl. Co więcej, system ProGeo może nadać procesowi przetwarzania energii elektrycznej w gaz bardziej zrównoważony charakter. Zintegrowanie systemu P2G z wytwórnią biogazu zapewni nie tylko zamknięty obieg węgla, ale może okazać się też szczególnie efektywne: przekształcanie CO2 zawartego w strumieniu biogazu może niemal podwoić ilość produkowanego metanu. Rozwiązanie ProGeo jest jedną z najbardziej efektywnych, konkurencyjnych cenowo alternatyw dla gospodarki niskoemisyjnej, pomagającą utrzymać równowagę w sieci elektrycznej.
Słowa kluczowe
ProGeo, metan, przetwarzanie energii elektrycznej w gaz (P2G), elektryczność, energia odnawialna, magazynowanie energii, sieć gazowa
