Sezónní akumulace využívající technologii power-to-gas

Abstract

Diplomová práce pojednává o sezonní akumulaci energie do syntetických paliv, jenž je řešena systémem Power to Gas (P2G). Ten umožňuje konverzi elektrické energie v době přebytku, například z obnovitelných zdrojů energie do syntetického plynu, zejména do vodíku a syntetického metanu. Dále jsou identifikovány limity výroby, přepravy a skladovacích kapacit těchto syntézních plynů. V práci je kladen důraz na technicko-ekonomické posouzení P2G na vybraném aplikovaném úseku plynovodu Gazela. Technická analýza předpokládá vtláčení vodíku o určité molární koncentraci dle čtyř navržených scénářů do přepravní soustavy zemního plynu na vybraném úseku, kterým byl plynovod Gazela. Výsledky ukázaly, že nárůst molárního zlomku vodíku v zemním plynu bude způsobovat problémy při přepravě plynu a bude docházet ke zvětšování tlakových ztrát, nárůstu rychlosti toku a snížení akumulační kapacity potrubí. Ekonomická analýza zkoumá nasazení technologie P2G v českých podmínkách a demonstruje výši výrobních nákladů na výrobu 1 MWh syntetického plynu v závislosti na ceně elektrické energie a době provozu výrobního zařízení. Citlivostní analýza ukázala, že pro rentabilitu vodíku a syntetického metanu bude důležité znevýhodnit jinak velmi levný zemní plyn, a to navýšením ceny emisní povolenky nebo zavedením uhlíkové daně v podobné výši.

The diploma thesis is focusing on the seasonal energy storage in synthetic fuels and the Power to Gas system (P2G). The P2G enables the conversion of electrical energy in times of electricity surplus, for example by using the surplus from renewable energy sources to produce synthetic gas, particulary hydrogen and synthetic methane. The main focus is on the technical and economic assessment of P2G of the Gazela natural gas pipeline. Furthermore, it identifies the limits of production, transportation, and storage capacities of these synthetic gases. The technical analysis assumes the injection of hydrogen of a certain molar concentration, according to the four proposed scenarios, into the natural gas transmission system in the Gazela pipeline. The results have showen that an increase in the molar fraction of hydrogen in natural gas will cause problems in gas transport and will lead to an increase in the pressure losses, an increase in flow rate, and a decrease in the storage capacity of the pipeline. The economic analysis examines the use of P2G technology in Czech conditions. It demonstrates the amount of production costs for the production of 1 MWh of synthetic gas depending on the electricity price and the operating time of the production facility. The sensitivity analysis has shown that neither hydrogen nor synthetic methane is competitive next to cheap natural gas unless measures like an increased price of emission allowances or a carbon tax are taken.