Megújuló energia előállítására és időszakos tárolására alkalmas mobil platform vizsgálata
DOI:
https://doi.org/10.33038/jcegi.4948Kulcsszavak:
hidrogén, napelem, biogáz, megújuló energiaAbsztrakt
Korunk egyik legnagyobb problémája a folyamatosan növekvő energiaigény és annak kielégítése. Az emberiség ezt az energiát elsősorban fosszilis tüzelőanyagok elégetésével nyerte, és nyeri ma is. Az energiaárak növekedése, a környezetszennyezés és az éghajlatváltozás problémája azonban egyre inkább elősegíti az alternatív megoldások térnyerését. A hidrogén és a biogáz például jóval kisebb környezeti terhelést okoznak, mint a hagyományos energiahordozók. Más alternatív megoldásokkal, például napenergiával ötvözve ezeket a környezeti terhelés tovább mérsékelhető, és kezelhetővé válhatnak a megújuló forrásoknál gyakori problémák, az energiatermelés és -felhasználás időbeli különbözősége, az energiatárolás is.
Munkám célja egy olyan energiatermelő és -tároló berendezés lehetőségének vizsgálata volt, amely napelemek segítségével hidrogént állít elő. Ezt tárolás után biogázzal keverve vagy önmagában felhasználva villamos energia állítható elő egy mobil, konténerizált kialakítás keretében. Ezáltal képesek vagyunk a napenergiát tárolni, és tetszőleges időpontban felhasználni. Öt változattal foglalkoztam, melynek során a különböző megvalósítási lehetőségek energetikai vizsgálatát és összehasonlítását, illetve az ehhez kapcsolódó gazdasági számításokat végeztem el.
A legjobbnak a nagyméretű, gázkeverékes változat bizonyult. A villamos teljesítményre vonatkozó fajlagos költsége ennek volt a legalacsonyabb, a tárolható energiára vonatkozó pedig a második legalacsonyabb. A megtérülési időt is figyelembe véve, amely ennél volt a legrövidebb, az egyetlen, jelenlegi körülmények között gazdaságosan megvalósítható változatnak bizonyult. Egyetlen jelentősebb hátránya, hogy csak ott használható, ahol elegendő, külső forrásból biztosítható biogáz áll rendelkezésre.
Hivatkozások
AMEZ, ISABEL – BOLONIO, DAVID – CASTELLS, BLANCA – GARCÍA-MARTÍNEZ, MARÍA JESÚS – GARCÍA-TORRENT, JAVIER – LLAMAS, BERNARDO – LORENZO, JOSÉ L. – ORTEGA, MARCELO F. (2021): Experimental Study of Biogas-Hydrogen Mixtures Combustion in Conventional Natural Gas Systems; Energy, Resources and the Environment. https://doi.org/10.3390/app11146513
ANAND, KUNDAN – KUMAR, BHAVNESH – MITTAL, ALOK PRAKASH (2023): Feasibility analysis of biogas plant for the northern plains of India, Energy for Sustainable Development, 74, 454–462. https://doi.org/10.1016/j.esd.2023.05.002
ARLT, WOLFGANG – TEICHMANN, DANIEL – WASSERSCHEID, PETER (2012): Liquid Organic Hydrogen Carriers as an efficient vector for the transport and storage of renewable energy, International Journal of Hydrogen Energy, 37(23), 18118–18132. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.08.066
BIOENERGY CONSULT (2021): Types of Biogas Storage Systems, Elérhető: https://www.bioenergyconsult.com/biogas-storage/ Letöltés: 2023.10.22.
BÖLKÉNY ILDIKÓ – VADÁSZI Marianna (2020): Hidrogén előállításának lehetőségei, XIII. Tudomány- és Technikatörténeti Online Konferencia
BREEZE, PAUL (2018): Chapter 8 - Hydrogen Energy Storage, Power System Energy Storage Technologies, 69-77. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812902-9.00008-0
DOBRÁNSZKY JÁNOS – KATULA LEVENTE – VARBAI BALÁZS (2022): A hidrogén tárolásának és szállításának lehetőségei, Anyagvizsgálók lapja 2022/II.
DONG, XUEQIANG – GONG, MAOQIONG – WANG, HAOCHENG – YANG, JINGYAO (2023): Performances comparison of adsorption hydrogen storage tanks at a wide temperature and pressure zone, International Journal of Hydrogen Energy. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.03.351
FANG, ZHENCHANG – DONG, XINYU – LV, ZHAO – QIAO, XINQI – SUN, CHUNHUA – TANG, XINCHENG – WANG, LINTAO – YU, XIANGYU (2023): Study on supercritical CO2 power cycles for natural gas engine energy cascade utilization, Applied Thermal Engineering, 225. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120255
GALYAS ANNA BELLA – SZUNYOG ISTVÁN (2018): Biogáz-előkészítés I., Miskolci Egyetem
GÉCZI GÁBOR – KORZENSZKY PÉTER – BENSE LÁSZLÓ (2013): Ideális körülmények a levegő-víz hőszivattyú uszodatechnikai alkalmazása során. Magyar Épületgépészet 62(7–8), 7–10. Elérhető: http://www.epgeponline.hu/lapszamok/cikk/2013/6/112 letöltés: 2023.08.22.
GÉCZI GÁBOR – BENSE LÁSZLÓ – KORZENSZKY PÉTER (2014): Water Tempering of Pools Using Air to Water Heat Pump Environmental Friendly Solution. Rocznik Ochrona Srodowiska 16, 115–128. Elérhető: https://ros.edu.pl/images/roczniki/2014/pp_2014_01_07.pdf letöltés: 2023.08.22.
GOVINDASAMY, DHANUSIYA – KUMAR, ASHWANI (2023): Experimental analysis of solar panel efficiency improvement with composite phase change materials, Renewable Energy, 212, 175–184. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.05.028
GUO, ENYU – HE, BO – ZHANG, JINLIANG (2023): Effects of photovoltaic panel type on optimum sizing of an electrical energy storage system using a stochastic optimization approach, Journal of Energy Storage, 72, Part D. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108581
GÜLZOW, E.; SCHULZE, M. (2008): Alkaline Fuel Cell, Materials for Fuel Cells. https://doi.org/10.1533/9781845694838.64
HAN, JAESU; KIM, YOUNGHYEON; YU, SANGSEOK (2023): Establishment of energy management strategy of 50 kW PEMFC hybrid system, Energy Reports, 9, 2745–2756. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.01.096
HASSAN, QUSAY – ALGBURI, SAMEER – SAMEEN, AWS ZUHAIR – SALMAN, HAYDER M. – JASZCZUR, MAREK (2023): Green hydrogen: A pathway to a sustainable energy future, International Journal of Hydrogen Energy. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.08.321
HORVÁTH RÓBERT (2011): Megújuló energia 122p.
JIN, GUANGMING – QIN, LIULI – ZHU, JUN (2023): High-efficiency and cost-effective manufacturing of solar cells based on localized surface plasmonic resonance, Optical Materials, 141, 113897. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113897
KARPILOV, IGOR – PASHCHENKO, DMITRY (2023): Steam methane reforming over a preheated packed bed: Heat and mass transfer in a transient process, Thermal Science and Engineering Progress, 42, 101868. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.101868
KASZA ANETT (2009): A napenergia és szélenergia alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata hazánkban, Hadmérnök 4(2).
KLOSE, ANSELM – LANGE, HANNES – LIPPMANN, WOLFGANG – URBAS, LEON (2023): Technical evaluation of the flexibility of water electrolysis systems to increase energy flexibility: A review, International Journal of Hydrogen Energy. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.01.044
KORZENSZKY PÉTER EMŐD – GÉCZI GÁBOR (2012): Heat Pump Application in Food Technology. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences 2(2), 493-500. Elérhető: https://office2.jmbfs.org/index.php/JMBFS/article/view/7157 letöltés: 2023.08.22.
KUMAR, S. SHIVA – LIM, HANKWON (2022): An overview of water electrolysis technologies for green hydrogen production, Energy Reports, 8, 13793–13813. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.127
LYMBEROPOULOS, NICOLAOS – VARKARAKI, ELLI – ZOULIAS, EMMANUEL (2004): A Review on Water Electrolysis
PARK, JIYONG - WOO, JONGROUL (2023): Analyzing consumers' willingness to purchase energy-efficient appliances in response to energy price changes: Case study of South Korea, Energy Economics, 127, Part A. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2023.107088
SHU, ZHIYONG – LIANG, WENQING – QIN, BENKE – LEI, GANG – WANG, TIANXIANG – HUANG, LEI – CHE, BANGXIANG – ZHENG, XIAOHONG – QIAN, HUA (2023): Transient flow dynamics behaviors during quick shut-off of ball valves in liquid hydrogen pipelines and storage systems, Journal of Energy Storage, 73, Part C. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109049
SZÉKELY LÁSZLÓ – KICSINY RICHÁRD – HERMANUCZ PÉTER – GÉCZI GÁBOR (2021): Explicit analytical solution of a differential equation model for solar heating systems. Solar Energy 222, 219–229. https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.05.007
Letöltések
Megjelent
Folyóirat szám
Rovat
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
