Prezentarea unui viitor sistem energetic pe bază de turbine cu hidrogen
Următoarele decenii sunt de așteptat să fie printre cele mai inovative pe care le-a văzut vreodată sectorul energetic de când lumea încearcă să reducă utilizarea combustibililor fosili. Ca parte a acestei transformări, Siemens Energy și-a extins unitatea de testare a turbinelor cu gaz din orașul Finspång, Suedia, transformând-o într-un model al viitorului sistem energetic.În colaborare cu partenerii internaționali din cadrul proiectului de cercetare Zero Emission Hydrogen Turbine Center (ZEHTC) Siemens Energy a înființat o unitate demonstrativă pentru a prezenta un sistem energetic flexibil și durabil care include turbine cu gaz cu hidrogen, energie regenerabilă și stocare de energie. Această instalație oferă informații valoroase pentru a putea accelera tranziția spre un viitor energetic decarbonizat.
Scurtă prezentare a Centrului de turbine cu hidrogen cu emisii zero
Ideea de proiect
Unitatea demonstrativă va oferi informații valoroase pentru accelerarea tranziției către un viitor energetic decarbonizat.
În acest fel, este creată o unitate cu circuit închis, care produce hidrogenul necesar pentru activitățile continue de cercetare și dezvoltare privind optimizarea utilizării hidrogenului în turbinele cu gaz. Toate acestea susțin obiectivul de a asigura utilizarea exclusivă a hidrogenului pentru alimentarea turbinelor cu gaz până în 2030.
Click pe etichete pentru a afla mai multe despre componentele instalației
Panouri solare
La locația de producție a turbinelor cu gaz sunt instalate panouri solare, pentru a genera energia electrică utilizată pentru producerea hidrogenului verde.
Specificații tehnice:
- 133 kW maxim (DC)
- 100 kW (AC)
- aproximativ 1.500 m2 amprentă la sol
Stocare în baterii
Stocare în baterii este folosită pentru a crește flexibilitatea de funcționare a sistemului energetic și pentru a studia diferite posibilități de stocare a energiei, ca hidrogen comprimat și/sau ca energie electrică în baterii.
Specificații tehnice:
- 75 kW / 76 kWh
- permite funcționarea off-grid a sistemului (decuplat de rețeaua electrică externă)
Stocare H2
Hidrogenul produs în electrolizor este stocat și ulterior utilizat drept combustibil la testarea turbinelor cu gaz.
Specificații tehnice:
- 24.000 litri @200 bar, aprox. 360 kg
- stocare în recipienți din sticlă
GNL și biogaz
Principalul combustibil utilizat la instalația de testare a turbinelor cu gaz a fost gazul natural. În 2020, a fost adăugat biogaz, în eforturile de a reduce impactul asupra mediului și de a testa funcționarea turbinelor cu gaz fără utilizarea de combustibili fosili.
Utilizarea combustibililor verzi, precum biogazul și hidrogenul, în amestecul carburant asigură reducerea emisiilor de CO2 în atmosferă.
Sistemul energetic național
În timpul testelor de fabrică, turbinele cu gaz generează un vârf uriaș de energie electrică. O mare parte din această energie electrică este preluată de rețeaua electrică națională.
Cu toate acestea, rețeaua națională nu poate prelua toată energia electrică generată. O parte din această energie în exces va fi direcționată către un electrolizor al Centrului pentru turbine cu hidrogen cu emisii zero, pentru a se produce hidrogen care va fi ulterior utilizat drept combustibil fără carbon pentru următoarele teste ale turbinelor cu gaz.
Electrolizor și compresor
Electrolizorul produce hidrogen verde utilizând energia solară și excesul de putere de la testarea turbinelor cu gaz. Hidrogenul este comprimat și stocat, pentru a fi ulterior utilizat drept combustibil la testarea turbinelor cu gaz.
Specificații tehnice:
- electrolizor PEM 225 kW, capacitate de producție de hidrogen @operare nominală: 47 Nm3/h, aproximativ 100 kg pe zi în funcționare continuă
- compresor cu membrană 15,5 kW, comprimă hidrogenul de la 30 bar la presiunea de stocare de 200 bar
Compania Siemens Energy din Finspång, Suedia deține trei instalații de testare active pentru efectuarea de teste mecanice complete de funcționare (MRT) a turbinelor cu gaz SGT-600, SGT-700, SGT-750 și SGT-800.
Combustibilul folosit este gazul natural, iar din 2020 și biogazul. În 2021, hidrogenul a fost adăugat în amestecul carburant. Această schimbare este în conformitate cu obiectivul ca instalația de testare să devină neutră din punct de vedere al emisiilor de CO2 până în 2030.
Funcționarea turbinei cu gaz @15% vol hidrogen:
- o oră de funcționare a instalației de testare la sarcină completă consumă 150 kg hidrogen și economisește 360 kg gaz combustibil fosil și aproximativ 1 tonă de emisii de CO2 *
* pentru consumul tipic de combustibil al turbinei cu gaz de dimensiune medie (30-35 MWel) – SGT-700
Stocare în baterii este folosită pentru a crește flexibilitatea de funcționare a sistemului energetic și pentru a studia diferite posibilități de stocare a energiei, ca hidrogen comprimat și/sau ca energie electrică în baterii.
Specificații tehnice:
- 75 kW / 76 kWh
- permite funcționarea off-grid a sistemului (decuplat de rețeaua electrică externă)
Principalul combustibil utilizat la instalația de testare a turbinelor cu gaz a fost gazul natural. În 2020, a fost adăugat biogaz, în eforturile de a reduce impactul asupra mediului și de a testa funcționarea turbinelor cu gaz fără utilizarea de combustibili fosili.
Utilizarea combustibililor verzi, precum biogazul și hidrogenul, în amestecul carburant asigură reducerea emisiilor de CO2 în atmosferă.
În timpul testelor de fabrică, turbinele cu gaz generează un vârf uriaș de energie electrică. O mare parte din această energie electrică este preluată de rețeaua electrică națională.
Cu toate acestea, rețeaua națională nu poate prelua toată energia electrică generată. O parte din această energie în exces va fi direcționată către un electrolizor al Centrului pentru turbine cu hidrogen cu emisii zero, pentru a se produce hidrogen care va fi ulterior utilizat drept combustibil fără carbon pentru următoarele teste ale turbinelor cu gaz.
Electrolizorul produce hidrogen verde utilizând energia solară și excesul de putere de la testarea turbinelor cu gaz. Hidrogenul este comprimat și stocat, pentru a fi ulterior utilizat drept combustibil la testarea turbinelor cu gaz.
Specificații tehnice:
- electrolizor PEM 225 kW, capacitate de producție de hidrogen @operare nominală: 47 Nm3/h, aproximativ 100 kg pe zi în funcționare continuă
- compresor cu membrană 15,5 kW, comprimă hidrogenul de la 30 bar la presiunea de stocare de 200 bar
Compania Siemens Energy din Finspång, Suedia deține trei instalații de testare active pentru efectuarea de teste mecanice complete de funcționare (MRT) a turbinelor cu gaz SGT-600, SGT-700, SGT-750 și SGT-800.
Combustibilul folosit este gazul natural, iar din 2020 și biogazul. În 2021, hidrogenul a fost adăugat în amestecul carburant. Această schimbare este în conformitate cu obiectivul ca instalația de testare să devină neutră din punct de vedere al emisiilor de CO2 până în 2030.
Funcționarea turbinei cu gaz @15% vol hidrogen:
- o oră de funcționare a instalației de testare la sarcină completă consumă 150 kg hidrogen și economisește 360 kg gaz combustibil fosil și aproximativ 1 tonă de emisii de CO2 *
* pentru consumul tipic de combustibil al turbinei cu gaz de dimensiune medie (30-35 MWel) – SGT-700
Care este rolul turbinelor cu gaz într-un sistem energetic durabil?
Turbinele cu gaz s-au dovedit foarte eficiente în echilibrarea producției intermitente de energie regenerabilă datorită flexibilității și timpilor scurți de pornire. Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie, turbinele cu gaz vor juca un rol important în asigurarea flexibilității rețelei electrice într-un scenariu de dezvoltare durabilă.
Utilizarea H2 la alimentarea turbinelor cu gaz de dimensiuni medii
În prezent, turbinele cu gaz testate în Centrul de turbine cu hidrogen cu emisii zero pot utiliza un amestec de combustibil care conține până la 75% hidrogen. Și pas cu pas ne propunem să ajungem la 100% până în 2030.
Un sistem energetic durabil
Turbinele cu gaz cu hidrogen ca combustibil au un mare potențial de a oferi mai multă stabilitate viitoarelor sisteme energetice care implică creșterea ponderii energiei din surse regenerabile fără creșterea emisiilor de carbon.Deoarece energia solară și cea eoliană sunt foarte volatile și nu se adaptează întotdeauna cererii de energie, hidrogenul – produs din aceste surse de energie verde – poate fi folosit ca soluție de stocare a energiei. Arderea ulterioară a hidrogenului are ca rezultat zero emisii de carbon.
Turbinele cu gaz oferă în sine energie regenerabilă atunci când funcționează cu hidrogen sau orice alt combustibil non-fosil, cum ar fi combustibilii electronici (adică e-metanol, e-diesel, e-metan) sau bio-combustibili (adică bio-metanol, etanol sau biodiesel).
Sursa: https://www.siemens-energy.com/global/en/priorities/future-technologies/hydrogen/zehtc.html
