Den här presentationen kommer att handla om något som numer är ett hett ämnesområde nere på kontinenten nämligen power-to-gas eller på svenska

Transkript

1 Den här presentationen kommer att handla om något som numer är ett hett ämnesområde nere på kontinenten nämligen power-to-gas eller på svenska el-till-gas, som då alltså är ett sätt att lagra energi. 1

2 Bakgrunden till power-to-gas kommer ju utifrån det faktum att man inte kan lagra elkraft i elnätet, och att det kritiska därmed inte enbart är hur mycket elkraft som totalt produceras och som totalt konsumeras i en nation i stort, utan man också se till att balansen däremellan stämmer med avseende på tid och rum. 2

3 3

4 4

5 5

6 6

7 Generation and consumption of electricity in Germany in June Där den förnybara källorna star för ca 22 % av den totala elproduktionen idag. Till 2050 skall denna siffra fyrdubblas och man kommer då definitivt få problem med att ta hand om/kappa effekttopparna. En annan stor utmaning är att hitta systemlösningar som kan hantera snabba transienter. 7

8 1.2.1 Pumped hydro electricity storage Pumped hydro electricity storage (PHES) is the most mature large-scale energy storage option, with the ability to store energy for periods of hours up to days. At times when surplus electricity is available, water is pumped from a low reservoir to a high reservoir. When electricity demand is high, water is allowed flow back down to the low reservoir, passing through a turbine at the exit to the lower reservoir. The round trip efficiency of PHES is typically 75 80%. Globally, there are over 300 PHES facilities in operation, with a total installed capacity in excess of 95 GWe [5]. However, the potential for new sites in many countries, such as Ireland, is limited by the required topography, geotechnical conditions, and the time scale involved in such major pieces of infrastructure Compressed air energy storage Compressed air energy storage (CAES) systems use electricity to pump air into underground storage sites at high pressure, usually between 4 and 8 MPa [6]. At times of peak electricity demand, the compressed air is released and enters the combustor of a natural gas turbine power plant. The underground storage site is generally an existing rock cavern, depleted gas field, salt dome or disused mine. The efficiency of CAES systems typically ranges from 60 to - 80%. A 268 MWe facility is planned for a salt deposit at Larne, Northern Ireland with a target commissioning date of 2017 [7]. 8

9 9

10 10

11 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 Det finns i princip tre olika huvudspår för hur P2G och den vätgas som produceras kan användas. 1. Vätgasen kan användasdirekt som den är, för industriellt ändamål, men också t ex som bränsle i en bränslecellsbil. 2. Man kan kombinera P2G-anläggningen med en biogasanläggning och antingen pumpa in vätgasen direkt i rötkammaren och låta den där reagera med koldioxideni rågasen och på så sätt öka utbytet av metan (från 55 till drygt 70 % metan) eller låta vätgas och separared koldioxid reagera på biologisk väg nedströms rötkammaren i en separat reaktor. 3. Man kan låta vätgasen på katalytisk /termokemiskväg låta vätgasen reagera med koldioxiden och bilda metan. a) En fristående elektrolysör som kan följa variationerna i vindproduktion och omvandla el till vätgas. b) En elektrolysör i kombination med produktion av biogas. Vätgasen som produceras i elektrolysören, matas direkt in i en biogasanläggning och bidrar till att öka produktionen av biometan. Antingen följer elektrolysören vindkraftens produktion, eller också så anpassas produktionen till behovet av vätgas i biogasprocessen. c) En elektrolysör i kombination med katalytiskt metanisering. Vätgasen som produceras i elektrolysören, matas vidare in i en (metaniserings-) Sabatierreaktor, i vilken vätgas reagerar med koldioxid och bildar metan. Koldioxiden kommer från en extern källa. 16

17 17

18 18

19 Så hr ser det ut på Gotland idag, 40 % av den el som användsproduceras av öns egna vindkraftverk, med en total installerad effekt på ca 170 MW.. Redan idag överstiger produktionen efterfrågan under enskilda timmar. Begränsningar i elnätet på Gotland, och i överföringskapaciteten mellan ön och fastlandet, sätter ett kapacitetstak för anslutning av väderberoende kraft, främst vindkraft men även solel, till 195 MW. 19

20 Enligt Region Gotlands Energiplan 2020 är målet en installerad vindkrafteffekt på MW, 2020 och att det även ska pågå projektering för en total effekt på 1000 MW. Produktionsmålet för 2020 är 1,8 TWh. Det motsvarar närmare en 5 dubbling jämfört med dagens nivå. För att utbyggnaden av vindkraft ska vara möjlig krävs ytterligare kablar till fastlandet. Det finns även ett visionärt mål, och det är att vindkraftsproduktionen på Gotland ska uppgå till 2,7 TWh. Intresset för solel ökar också, och det finns idag ca 40 anläggningar med en installerad effekt på 230 kw. Svenska kraftnät har beslutat att utöka överföringskapaciteten mellan Gotland och fastlandet med 500 MW, och syftet är att kunna överföra mer vindkraft från Gotland till fastlandet. Vid en stor vindkraftsutbyggnad kan Svenska Kraftnät behovspröva ytterligare en länk på 300 MW. För att klara vindkraftsutbyggnaden krävs även omfattande investeringar i det lokala elnätet. Det finns t.ex. en flaskhals som begränsar möjligheterna för ny produktion söder om Hemse. 20

21 21

22 22

23 Finns även en spännande demoanläggning i Frankfurt som är baserad på PEM-elektrolsyören och där man pumpar in vätgas på det lokala distributionsnätet. 23

24 24

25 Elektrolysör Fördelar Nackdelar Alkalisk Kommersiellt tillgänglig Begränsat driftsintervall Beprövad teknik Kan ej följa varierad elproduktion. Större skala (MW) Kan inte gå i reversibel drift. Låg verkningsgrad60-80% PEM Brett driftsintervall. Fortfarande under utveckling. Snabb svarstid. Små anläggningar. Högre verkningsgrad Dyr teknik. Kan gå i reversibel drift. Anläggningen i Frankfurt är baserad på en PEM-eletrolysör, (300 kwel installerad effekt) 25

26 26

27 28