Muuntaminen sähköä kaasun (in Englanti : valta kaasu , P2G tai PtG ) on prosessi muuttaa sähköisen energian osaksi kemialliseksi energiaksi . Tämän prosessin pääasiallinen sovellus on ylimääräisen sähkön talteenotto (kun tuotanto ylittää sähköjärjestelmän joustavuuskapasiteetin) muodossa, joka voidaan varastoida keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä. Muuntaminen perustuu veden elektrolyysin sähkön tuottamiseksi vety , tai metanointi- reaktio tuottaa metaania (joskus kutsutaan Hithane ) kautta Sabatier reaktion kanssa hiilidioksidia .
Tuotettua kaasua käytetään paikan päällä tai syötetään olemassa oleviin verkkoihin ( maakaasun jakelu tai kuljetus ), mikä mahdollistaa sen varastoinnin, kuljetuksen ja parantamisen sekoittamalla maakaasuun.
Erityisesti, koska uusiutuvien energialähteiden (tuuli, aurinkosähkö) on vaihteleva , niiden integrointi sähköverkkoihin edellyttää absorboivan niiden ylijäämä sähköntuotannon . Ongelma on sitäkin tärkeämpää, koska sen on merkittävä merkittävä osa sähköstä miksauksen 2030, Ranskassa, joka on asettanut tavoitteeksi nostaa uusiutuvien energialähteiden 32% on loppukulutuksesta. Brutto energian mukaan lain /17. elokuuta 2015vihreän kasvun energiamuutoksesta , kuten Saksassa ja Tanskassa, jotka ovat vahvasti mukana energiamuutoksessa . Ylimääräisen sähkön muuntaminen toiseksi energiavektoriksi , sitten sen palautus, on yksi ratkaisu tähän ongelmaan . Yksi etu muuntamisesta kaasuksi on, että kaasuverkko on jo olemassa; uutta infrastruktuuria ei rakenneta.
Tätä prosessia edistävät siten useat energiansiirtotutkimukset, mukaan lukien negaWatt 2017 -skenaariot Ranskassa , talous-, sosiaali- ja ympäristöneuvoston kesäkuussa 2015 antama lausunto , ADEME : n Visions 2030-2050 -raportti vuonna 2103 ja GrDF .
Veden elektrolyysiä käytetään happien ja vedyn atomien erottamiseen vesimolekyylistä . Vety -aineita voidaan käyttää ilman muutosta, joka takaa parhaan saannon .
Vety vaatii kuitenkin erityisiä turvallisuustoimenpiteitä, koska se on erittäin syttyvää hapen läsnä ollessa, ja sen varastointi vaatii matalahuokoisten materiaalien käyttöä vuotojen välttämiseksi . Yksinkertaistaa sen varastointi ja vähentää sen syttyvyys, se voidaan muuntaa metaania, jota metanointireaktoriin, reaktiolla , joka koostuu yhdistämällä CO 2 vedyn kanssa synteettisen metaanin muodostamiseksi.
Sekä vetyä että metaania voidaan käyttää polttoaineena, polttoaineena tai muuntaa takaisin sähköksi yhteistuotannon tai polttokennon avulla . Jokaisessa muunnoksessa osa alkuperäisestä sähköenergiasta menetetään (katso alla oleva taulukko).
Muutos | Saanto (%) | Merkintä |
---|---|---|
Sähkövirta → Kaasu | ||
Vety | 54–72 | puristettu 200 baariin |
Metaani (SNG) | 49–64 | |
Vety | 57-73 | pakattu 80 bar: iin (kaasuverkko) |
Metaani (SNG) | 50–64 | |
Vety | 64–77 | ilman puristusta |
Metaani (SNG) | 51–65 | |
Sähkövirta → Kaasu → Sähkövirta | ||
Vety | 34–44 | 80 baariksi puristettuna muunnettuna 60 prosentiksi virraksi |
Metaani (SNG) | 30-38 | |
Sähkövirta → Kaasu → Sähkövirta ja lämpö (yhteistuotanto) | ||
Vety | 48–62 | pakattu 80 bar: iin ja sähkövirta / lämmitys jopa 40/45% |
Metaani (SNG) | 43–54 |
Mukaan Jean-Marc Jancovici , muuntaminen Sähkövirta → Kaasu → Sähkövirta näyttää tehokkuudella, joka voi olla enintään 30%, jos se on yli 75%, kun kyseessä on pumppausvarastoon . ADEME: n mukaan se on noin 25% tai jopa 30% parhailla nykyisillä laitteilla; nämä arvot ovat paljon pienemmät kuin akkujen tai paristojen sähkökemiallisen varastoinnin hyötysuhde , joka on noin 70%. Käytöstä riippuen yksi tai toinen näistä kahdesta ratkaisusta tai näiden kahden yhdistelmä voi kuitenkin olla edullisempi.
Koska metaani on maakaasun pääkomponentti , se voidaan korvata metaanilla sähkön ja kaasun prosessista missä tahansa teollisuuden, sähkön, lämmön, moottoreiden ja liikkuvuuden markkinoilla .
Jos uusiutuva synteesikaasu (vety tai metaani) muunnetaan sähkövirraksi yhteistuotannon puitteissa, mahdolliset saannot ovat 43-62% .
Uusiutuvaa synteettistä kaasua voidaan käyttää esimerkiksi kaasulla toimivissa moottoreissa ja / tai ajoneuvoissa, tai metaanina se voidaan injektoida maakaasuverkkoihin kaasun perinteisten käyttötarkoitusten tarjoamiseksi: ruoanlaitto, lämmitys, käyttövesi.
Audi on rakentanut 6 MW: n sähköasennuksen Werlteen, Ala-Saksiin , muuttamaan uusiutuvan sähkön ylijäämä uusiutuvaksi synteesikaasuksi metanaation avulla . CO 2on itse uusiutuva, koska se tulee puhdistus ja biokaasua tuotetaan anaerobinen mädätys naapurina asennuksen.
Tämän GRHYD-demonstraatioprojektin on testattava sähkön muuttuminen vedeksi, jota ei kuluteta sen tuotantohetkellä, injektoimalla vetyä uuden piirin maakaasuverkkoon ja tuottamalla hytaania (vedyn ja maakaasun seos) CNG-väylille Dunkirkin kaupunkien yhteisö. Hankkeessa on arvioitava ja vahvistettava vedyn ja maakaasun seoksesta koostuvan uuden energiasektorin tekninen toteutettavuus ja taloudellinen, sosiaalinen ja ympäristöllinen merkitys sekä mahdollinen verkostojen (sähkö ja kaasu) välinen synergia, joka palvelee kehitystä uusiutuvien energialähteiden käyttöä ja mahdollisia uusia käyttötapoja.
Ruiskutus kaasuverkkoon tuo joustavuutta energiajärjestelmään. Se helpottaa ajoittaisten uusiutuvien energialähteiden integrointia energiayhdistelmään . Ademe arvioi sähkön ja kaasun potentiaaliksi 30 TWh vuodessa, pääkaupunkiseudulla Ranskassa vuoteen 2035 mennessä.
GRHYD Hanke valittiin puitteissa on Call kiinnostuksenilmaisupyyntö (AMI) "Program mielenosoittajien ja teknologia-alustojen uusiutuvan ja hiilettömään energiat ja vihreän kemian: Vety ja polttokennot osa" käynnisti Ademe . Se kokoaa yhteen tusinan verran ranskalaisia kumppaneita, joita koordinoi Engie (entinen GDF Suez , Engie Lab Crigen -tutkimuskeskuksessa ), mukaan lukien CEA , Aeraulic and Thermal Industriesin tekninen keskus (CETIAT), Ineris , Areva H2Gen (joka tuottaa elektrolysaattoreita). , McPhy (vetyä käyttävien laitteiden asiantuntija), Engie Inéo (liitettävyys), GNVert (Engien tytäryhtiö, joka markkinoi ajoneuvojen maakaasua), GRDF , Dunkirkin kaupunkialue ja STDE ( Société des Dunkirk transport and extensions ). Se on yksi tärkeimmistä ranskalaisista vety- ja kaasu- aloitteista . Vuonna 2014 käynnistetty strategia on osa Nord-Pas-de-Calais'n kolmannen teollisen vallankumouksen (TRI) strategiaa (jonka Hauts-de-France -alue otti Ademen tuella) edistämään erityisesti kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen (Ranskalle 20 prosentin tavoitteet vuoteen 2020 mennessä).
Sen tunnistaa Tenerrdisin kilpailukykyryhmä (erikoistunut [energiamuutoksiin]). Vuonna 2018, se edistää myös vetyä Plan käynnisti1. st kesäkuu 2018kirjoittanut Nicolas Hulot . Investointi on 15 miljoonaa euroa (erittäin suuren liikenneympyrän hinta), GRHYD vaati kuuden vuoden opintoja ja lupahakemuksia.
Kaksi mielenosoittajaa toteutetaan:
Kolme säiliötä (vihittiin käyttöön kesäkuussa 2011) käsittelevät vastaavasti elektrolyysivaihetta , varastointia ja ruiskuttamista verkkoon. Täällä vety toimittaa terveyskeskuksen kattilahuoneen kahdeksi vuodeksi. Vuonna 2019 lentäjä saavuttaa enimmäiskapasiteettinsa.
AFUL Chantrerien (Association Fédératrice des Utilities Locales) MINERVE-mielenosoittaja pyrkii edistämään tulevaisuuden energiaratkaisujen kehittämistä valittujen virkamiesten, yritysten ja yleisemmin kansalaisyhteiskunnan keskuudessa. Sen tavoitteena on myös kokeilla muita reaktoreita, katalyyttejä jne. Syntynyt synteettinen metaani (0,6 Nm 3 / h ) otetaan talteen NGV-polttoaineena ja polttoaineena AFUL Chantrerie -kattilahuoneen kattiloissa. Asennuksen on suunnitellut ja rakentanut ranskalainen SME Top Industrie Leafin tuella. Se hyväksyttiin marraskuussa 2017 odotetulla suorituskyvyllä: 93,3% CH4: stä. Tätä projektia tukivat Ademe ja FEDER - Pays de la Loire -alue sekä useat muut yhteistyökumppanit: Loire-Atlantique Departmental Council, Engie-Cofely, GRDF, GRTGaz, Nantes-Métropole, Sydela ja Sydev .
Jupiter 1000 demonstrointihanke , kytketty maakaasun siirtoverkkoon päälle20. helmikuuta 2020, Tavoitteet ylijäämän takaisin uusiutuvan sähkön ja kierrättää CO 2.
Vaikka parikymmentä mielenosoittajaa on jo käytössä Euroopassa, erityisesti Saksassa, Jupiter 1000 , jonka teho on 1 MWe , joka sijaitsee teollisen satama-alueella on Fos-sur-Mer , on ensimmäinen asennus tästä tuotannosta mittakaavassa. Ranskassa. Vedyn tuotanto varmistetaan kahdella eri tekniikoilla toimivalla elektrolyysilaitteella 100% uusiutuvasta energiasta. Mielenosoittaja käyttää innovatiivista metanointitekniikkaa . CO 2 vaadittu on kaapattu läheisellä Ascometal- terästehtaalla .
Koordinoi GRTgaz ja tuottanut yhteistyössä Grand Port Maritime de Marseille , Jupiter 1000 mobilisoi Ranskalaisten kumppaneiden kanssa täydentäviä taitoja: McPhy Energia elektrolyysin, Atmostat varten metaanikaasua säiliö, Leroux ja Lotz teknologiat CO 2 talteenottoThe CEA varten T & K , Compagnie nationale du Rhône (CNR), joka syöttää tuotettua sähköä ja varmistaa kauko laitoksen toiminnan, ja GRTgaz ja TIGF hallintaan ruiskeena kaasun verkkoihin. GRTgaz tarjoaa myös suunnittelun ja kokonaisintegraation sekä viime kädessä työmaakäytön.
Hankkeen kustannukset ovat 30 miljoonaa euroa , josta lähes kaksi kolmasosaa teollisuuskumppanit ja kolmanneksen Euroopan talous- ja aluekehitysrahasto (FRDER) sekä valtion tuet ( Ademenille uskotut tulevaisuuden investoinnit ) ja Provence -Alpes-Côte d'Azurin alue .
MYRTE-alusta on projekti sähkön muuntamiseksi kaasuksi, jonka tarkoituksena on lisätä alueiden energia autonomiaa. Korsikan sähköverkko on todellakin saariverkko: pieni, herkkä tuotannon vaihteluille, uusien tuotantovälineiden kapasiteetti on rajallinen ja sähkön kysyntä kasvaa voimakkaasti. MYRTE-alusta mahdollistaa siten kytkemisen aurinkosähkökentän ja vedyn varastointivälineen välille. Asennuksen kokonaishyötysuhde on luokkaa 40%, elektrolyysin ja polttokennon vapauttaman lämmön on tarkoitus käyttää uudelleen 70 prosenttiin.
Sähkön muuntamisen kehitysmahdollisuudet ovat ADEME: n mukaan ratkaisu tulevaisuuteen uusiutuvaa alkuperää olevien jaksottaisten sähkövarastojen varastointiin.
Ranskassa täysin toimiva tekniikka vuoteen 2030 mennessä prosessi ei edistä teknistä läpimurtoa eikä tarvetta kehittää uutta sähkönsiirtoinfrastruktuuria (vältettyjä investointeja) tiheiden ja turvallisten maakaasuverkkojen varastoinnin ansiosta, mikä myös mahdollistaa vahvistaa kaasun toimitusvarmuutta. Toisaalta se tarjoaa:
Kun uusiutuvien sähköenergioiden levinneisyysaste ylittää 50% vuonna 2050, sähkön ja kaasun välityksellä olisi mahdollista tuottaa 20-30 TWh / a uusiutuvaa kaasua, joka voidaan syöttää olemassa oleviin verkkoihin, vakiinnuttaen itsensä varastointiratkaisuksi sähköä. pitkäkestoinen ylijäämiä.
Lyhyellä / keskipitkällä aikavälillä: vety esiintyy liittymällä kaasuverkkoon hallituissa suhteissa ja suorassa käytössä kapealla markkinoilla (erityisesti polttokennojen välityksellä) keinona saada talteen ylimääräinen polttoaine - merkittävä uusiutuvan sähkön tuotanto.
Siinä tapauksessa, että GRHYD-hanke osoittaisi suurille vaikeuksille olemassa oleville verkoille toimittaa puhdasta vetyä maakaasuun sekoitettuna, siirtyminen synteettisen metaanin tuotantoon mahdollistaisi kaikkien ruiskutukseen liittyvien teknisten rajoitusten poistamisen ja siten pääsyn saataville. erittäin suurikapasiteettisiin maanalaisiin varastoihin. Metaanilla voi myös olla merkittävä vaikutus uusiutuvan kaasun valtavaan käyttöönottoon sellaisiin käyttötarkoituksiin, kuten liikkuvuus tai lämpö, joiden näyttävät olevan vaikea poistaa hiilestä.
Energia-alan kehityksen rinnalla ja tällä hetkellä vedyn teollisessa käytössä on korvaamismahdollisuuksia, jotka edustavat noin miljoona tonnia vuodessa. Erityisesti diffuusiokäyttöä varten pieniä määriä voitaisiin jo toimittaa vedellä, joka on tuotettu elektrolyysillä.
Nämä korvaamismahdollisuudet edustavat teknistä ja taloudellista kysymystä Power-to-gas-toiminnasta, mutta myös kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisestä.
Monivuotisen Energiaohjelma (PPE) säädetään käyttöönotto yhdestä kymmeneen mielenosoittajia vuoteen 2023 ja kymmenestä yksi sata vuoteen 2028, joilla on investment osuus € 50 miljoonan euroa vuodessa pois kolme vuotta.