Please use this identifier to cite or link to this item: https://apothesis.eap.gr/handle/repo/35938
Title: Οικονομική και Περιβαλλοντική Αποτιμήση των Τεχνολογιών Παραγωγής Υδρογόνου
Authors: Δουλάμη, Μαρία Άλκηστις
Advisor: Κονταρίδης, Δημήτριος
Keywords: Αναμόρφωση με ατμό;Steam Reforming;Καταλυτική μερική οξείδωση;Catalytic Partial Oxidation;Αεριοποίηση του άνθρακα;Coal Gasification;Πυρόλυση βιομάζας;Biomass Pyrolysis;Ηλεκτρόλυση;Electrolysis;Οικονομία υδρογόνου;Hydrogen Economy;Μέθοδος παραγωγής υδρογόνου;Hygrogen production process;Περιβαλλοντική αποτίμηση;Environmental Assessment
Issue Date: 30-Sep-2017
Abstract: Το υδρογόνο, λόγω των ιδιοτήτων καύσης του, των πολλών τρόπων παραγωγής και εφοδιασμού του, και της δυνατότητας παραγωγής του από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι ένας ελπιδοφόρος φορέας ενέργειας. Μπορεί να παραχθεί σε μεγάλες κεντρικές μονάδες, σε ημι-κεντρικές εγκαταστάσεις ή σε μικρές κατανεμημένες μονάδες που βρίσκονται στο σημείο χρήσης ή πολύ κοντά σε αυτό. Η χρήση του υδρογόνου ως καύσιμο μπορεί να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες και ταυτόχρονα να συνεισφέρει στη μείωση των ατμοσφαιρικών ρύπων. Μπορεί να παραχθεί από ποικίλες πρώτες ύλες όπως ορυκτά καύσιμα πλούσια σε άνθρακα, φυσικό αέριο, βιομάζα αλλά και από τη διάσπαση του νερού με χρήση ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Στα δύο πρώτα κεφάλαια της διπλωματικής αυτής εργασίας αναλύονται οι βασικές διεργασίες παραγωγής υδρογόνου από ορυκτά καύσιμα και ανανεώσιμες πηγές. Ως προς τα ορυκτά καύσιμα εξετάζονται οι διεργασίες παραγωγής υδρογόνου που χρησιμοποιούν ως πρώτη ύλη το φυσικό αέριο και τον άνθρακα. Η παραγωγή υδρογόνου από φυσικό αέριο μπορεί να γίνει με τρεις βασικές μεθόδους, την αναμόρφωση μεθανίου με ατμό (SMR), την καταλυτική μερική οξείδωση (CPOX) και την αυτόθερμη αναμόρφωση με ατμό (ATR). Αν και η αεριοποίηση του άνθρακα (CG) είναι ένας από τους πιο ευέλικτους και καθαρούς τρόπους για την παραγωγή υδρογόνου, η διεργασία μπορεί να θεωρηθεί πιο ανταγωνιστική από εκείνη της αναμόρφωσης του μεθανίου μόνο σε περιπτώσεις όπου το φυσικό αέριο είναι ακριβό. Ως αποτέλεσμα, η μεγαλύτερη ποσότητα υδρογόνου παράγεται σήμερα από τα ορυκτά καύσιμα και το 75% της παγκόσμιας παραγωγής του γίνεται με αναμόρφωση φυσικού αερίου, καθώς είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται σε ευρεία κλίμακα. Ως προς την παραγωγή υδρογόνου από ΑΠΕ εξετάζονται οι διεργασίες που βασίζονται στη βιομάζα και στην ηλεκτρόλυση. Συγκεκριμένα για τη βιομάζα συζητούνται οι δύο βασικές θερμοχημικές διεργασίες παραγωγής υδρογόνου, η πυρόλυση (BP) και η αεριοποίηση (BG). Η πυρόλυση έχει προσελκύσει μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την παραγωγή υγρών καυσίμων λόγω των πλεονεκτημάτων τόσο στην αποθήκευση και τη μεταφορά όσο και στην ευελιξία της σε εφαρμογές όπως οι μηχανές εσωτερικής καύσης. Η αεριοποίηση βιομάζας αναμένεται ότι θα αποδειχθεί μια από τις πλέον συμφέρουσες διεργασίες παραγωγής υδρογόνου από ανανεώσιμη πρώτη ύλη στο εγγύς μέλλον αφού ως πηγές βιομάζας μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα υπολείμματα από την επεξεργασία του ξύλου, τη δασοκομία, γεωργικά και ζωικά απόβλητα και “ενεργειακές” καλλιέργειες Στην περίπτωση της ηλεκτρόλυσης παρουσιάζονται τρεις κύριες τεχνολογίες, η αλκαλική ηλεκτρόλυση (AEL) που είναι μια ώριμη τεχνολογία και οι συσκευές της έχουν εμπορευματοποιηθεί εδώ και αρκετό καιρό, η ηλεκτρόλυση με πολυμερική μεμβράνη (PEM) που είναι μια νέα τεχνολογία και ακόμα βρίσκεται σε εξέλιξη και η ηλεκτρόλυση υψηλής θερμοκρασίας (HTEL), όπου περιγράφεται η τεχνολογία της κυψέλης ηλεκτρόλυσης στερεού ηλεκτρολύτη (SOEC). Στο τρίτο κεφάλαιο τίθεται το θέμα του κόστους των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται, το κόστος κεφαλαίου, το κόστος λειτουργίας και συντήρησης και το γενικό κόστος παραγωγής υδρογόνου με κάθε μέθοδο. Σύμφωνα με τα δεδομένα που παρουσιάζονται, η αεριοποίηση άνθρακα είναι η πιο φθηνή μέθοδος παραγωγής υδρογόνου ενώ η ηλεκτρόλυση με τη χρήση φωτοβολταϊκών είναι κατά πολύ ακριβότερη. Στη συνέχεια γίνεται μια περιβαλλοντική αποτίμηση των διεργασιών αφού το μεγαλύτερο ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου επί του παρόντος έχει ως πρώτη ύλη τα ορυκτά καύσιμα και οι μέθοδοι παραγωγής του που βασίζονται σε αυτά εξακολουθούν να εκπέμπουν αέρια του θερμοκηπίου. Δυστυχώς, η σημερινή πρακτική στην παραγωγή υδρογόνου δεν είναι η δέσμευση και η αποθήκευση του υποπροϊόντος CO2 με αποτέλεσμα την άμεση εκπομπή του στην ατμόσφαιρα. Τέλος, συγκρίνεται η αποδοτικότητα των διεργασιών και προσδιορίζονται οι διεργασίες παραγωγής υδρογόνου που συνδυάζουν χαμηλό κόστος και μικρές εκπομπές ρύπων.
Appears in Collections:ΚΠΠ Διπλωματικές Εργασίες

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Δουλάμη Μαρία Άλκηστις 83668.pdfΚυρίως σώμα διπλωματικής3.83 MBUnknownView/Open


This item is protected by original copyright



Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.