Transcript Centrale en decentrale reconversie van elektriciteit uit solarfuels

Centrale en decentrale reconversie van
elektriciteit uit solarfuels
Bendiks Jan Boersma
[email protected]
Process and Energy Department
May 7, 2014
1
Lecture 4, chapter 2
Visie 2030• Electriciteits overschot gedurende de zomer
• Sterke fluctuaties in electriciteits productie met
verschillende tijdschalen
• Opslag is nodig voor zowel korte termijn (minuten-uren) als
lange termijn (weken/maanden)
• Politieke instabiliteit zal blijven. Reken dus niet te veel op
de “buren”
May 7, 2014
Energietechniek
2
Centralized / decentralized
Energietechniek
Opslag
•
•
•
•
Pumped hydro
Compressed air
Flywheels
Batteries
• Chemical
Energietechniek
Pumped hydro
May 7, 2014
Energietechniek
5
Flywheel storage
Energietechniek
Compressed air storage
Energietechniek
E
(Vol ) p
Battery storage
Energietechniek
Energietechniek
From power to gas
Energietechniek
Waterstof opslag
Waterstof bijna niet vloeibaar te maken
May 7, 2014
Energietechniek
11
Waterstof opslaan in chemische
verbindingen
Energietechniek
Waterstof opslag in meer gangbare gassen/vloeistoffen
May 7, 2014
Energietechniek
13
Chemical storage, via Hydrogen
•
•
•
•
Hydrogen injection in gas network
Metalhydrates
C – H bonds (f.i. methane CH4 )
N – H bonds (f.i. ammonia NH3)
Energietechniek
HHV Methane versus Ammonia
CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H20
(1mol = 16 gram)
-889KJ/mol
4NH3 + 3O2  2N2 + 6H20
(1mol = 17 gram)
-382 KJ/mol
Energy density methane almost three times the density of
Ammonia
Energietechniek
Gas to power: medium scale
May 7, 2014
Energietechniek
16
Gas to power: large scale
Energietechniek
Thermisch; limitaties
• Conversion of heat in to power
• Thermodynamic limitations, not
very efficient
• Maximum theoretical efficiency,
the Carnot Efficiency
Wc
Qin
max
| Qout |
1
Qin
Carnot
Energietechniek
TC
1
TH
Watergas-shift + methanation
Waar komt de CO2 vandaan?
Energietechniek
Haber-Bosch
N2 + 3 H2 → 2 NH3 (ΔH = −92.4 kJ·mol−1)
Energietechniek
Energietechniek
NH3 to Power, engine?
Energietechniek
NH3 to power?
• NH3 can be combusted, but modifications to
existing device are needed
• New concept? Fuel cell?
May 7, 2014
Energietechniek
23
Type brandstof cellen
May 7, 2014
Energietechniek
24
Energietechniek
FUEL Cells, SOFC
Energietechniek
Energietechniek
Opmerkingen/conclusie
•
•
•
•
Waterstof opslag is probleem
Opslag in chemische verbindingen
CH4, C2H6,… CO2 nodig
NH3 alternatief
• Electriciteits productie via conventionele weg (motoren)
• Brandstof cellen
May 7, 2014
Energietechniek
28