Το δίκτυο του Φυσικού Αερίου ως λύση στις διακυμάνσεις των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας μέσω Καταλυτικής Μεθανοποίησης & το όφελος στο Ανθρακικό Αποτύπωμα

Catalytic Methanation Technology - Power to Methane - On Charging the Natural Gas grid with renewable energy excess (english)

  1. MSc thesis
  2. Ζάχος, Δημήτριος
  3. Κατάλυση και Προστασία του Περιβάλλοντος (ΚΠΠ)
  4. 21 September 2019 [2019-09-21]
  5. Ελληνικά
  6. 48
  7. Καμπόλης, Αναστάσιος
  8. Κωνσταντίνου, Ηλίας | Μπουρίκας, Κυριάκος
  9. Μεθανοποίηση | ΑΠΕ - Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας | Ανθρακικό Αποτύπωμα | Ηλεκτρόλυση | Power to Methane | Renewable Energy Excess
  10. 2
  11. 28
  12. Περιέχει: πίνακες, εικόνες, γραφήματα, φωτογραφίες
    • Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι δεσμευτικές ως προς τη συνεχή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι γνωστό πως κυμαινόμενη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας τις χαρακτηρίζει. Είναι αδύνατο να βασιστούμε αποκλειστικά στη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές αφού δεν μπορούν να παράγουν σταθερή ποσότητα. Όταν οι καιρικές συνθήκες το επιτρέψουν, τότε μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας θα παραχθεί αλλά αυτή δε θα μπορέσει να αξιοποιηθεί. Σε μια προσπάθεια κατανάλωσης αυτής της πλεονάζουσας ενέργειας θα μπορούσαν προσωρινά να παύσουν οι «παραδοσιακές» μονάδες παραγωγής σταθερής τάσης αλλά η επανεκκίνηση τέτοιων μονάδων έχει μεγάλο κόστος. Οπότε καταλήγουμε ότι είναι οικονομικά και τεχνολογικά μη αποδοτικό να επανεκκινηθούν σε μια προσπάθεια να επωφεληθούμε από την χαμηλότερου κόστους ηλεκτρικής ενέργειας προερχόμενη από ΑΠΕ. Έτσι η πλεονάζουσα ενέργεια θα χαθεί. Λύση στο παραπάνω πρόβλημα, έρχεται να δώσει η τεχνολογία power to gas. Power to Gas σημαίνει πως λαμβάνεται η πλεονάζουσα ενέργεια από τις ΑΠΕ και μετατρέπεται σε αέριο υδρογόνο ή και μεθάνιο. Αυτή η μέθοδος σκοπό έχει την αποθήκευση αυτής της πλεονάζουσας ενέργειας σε μια άλλη μορφή, η οποία θα μπορέσει να διατηρηθεί μακροπρόθεσμα. Στην περίπτωση του μεθανίου θα μπορέσει να αποθηκευτεί για ακόμα περισσότερο χρόνο από το υδρογόνο ενώ παράλληλα δεσμεύει μικρότερο όγκο. Συγκεκριμένα, για το ίδιο ποσό ενέργειας, το μεθάνιο παρουσιάζει 3.5 φορές μεγαλύτερη αποθηκευτική ικανότητα σε σχέση με το υδρογόνο. Γενικότερα υπερτερεί του υδρογόνου και σε άλλα σημεία όπως η διαχείριση, σταθερότητα, ασφάλεια κ.α. Σημαντικό όμως πλεονέκτημα του μεθανίου είναι το υφιστάμενο δίκτυο φυσικού αερίου που λύνει το πρόβλημα της μεταφοράς το οποίο είναι έντονο στο, συνήθως απαρχαιωμένο, δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Στη διπλωματική αυτή επιχειρείται και επιτυγχάνεται να συνδεθεί η τεχνολογία Power to methane με τη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος. Βέβαια, στην ουσία πρόκειται για ανακύκλωση του ανθρακικού αποτυπώματος αφού το παραγόμενο μεθάνιο από πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια τελικά θα καταναλωθεί εκπέμποντας CO2. Σίγουρα όμως, αποτρέπεται η δημιουργία νέου CO2. Μείωση ανθρακικού αποτυπώματος παρατηρείται στη Γαλλία και τη Γερμανία με τη Γερμανία να πρωτοπορεί στον τομέα. Τέλος, εξετάζεται η περίπτωση της Αγγλίας που συνεχίζει επενδύσεις προς τη πυρηνική ενέργεια και δείχνει λιγότερο τολμηρή ως προς την υιοθέτηση των ΑΠΕ. Εξετάζεται η περίπτωση της Ελλάδας που κατασκεύασε δύο πιλοτικούς σταθμούς παραγωγής υδρογόνου που πλέον έχουν παροπλιστεί.
    • Renewable sources of energy do not allow relying 100% on them. This is due to the fact that they cannot produce electricity at a constant rate. Their dependence on weather conditions will show low efficiency when the weather conditions are not favorable and on the other hand they will produce a lot of electricity when the weather is favorable. This electricity excess will be most of the time wasted due to the lack of electricity storage. Furthermore, it is not economically or technologically efficient to pause temporarily the traditional units that generate electricity in order to use this excess of energy. Power to Gas Technology comes to provide a solution to the aforementioned problem. This means that the electrical energy in excess will be processed and transformed into another form. It will be transformed to hydrogen or methane. This new form will provide the properties needed for storing for a long time the energy and also transporting it. Methane is better since it has 3.5 times higher storage capacity than hydrogen. In addition, methane is safer and easier to handle. Best advantage of CH4 is the current natural gas network in almost every country that can be used to transport and store the produced gas. In this thesis the Power to methane technology is examined and its connection to the carbon footprint. Finally, Germany, France, Greece and the United Kingdom are examined in terms of carbon footprint and Power to methane. The results are promising which reveal a decrease in the overall carbon footprint when PtG technology is used.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.