coal
natural
gas
petroleum usefu
l energ
y
energy lossesrenewable
nuclear
non-energy
heat
electricity
transport
pow
er
pla
nts
Sadašnji globalni energetski sustav
tra
nsport
resid
ential
industr
ial
Problemi s današnjim energetskim sustavom:
Ekonomski: energija dolazi sve skuplja(i) sve više i više ljudi je koristi sve više i više
(ii) sve je teže doći do nje, naći je, izvaditi iz zemlje, …
Fizički: Rezerve fosilnih goriva su ograničene (pogotovo nafte i plina)
Utjecaj na okoliš: Lokalni, regionalni i globalni problemi s onečišćenjem
okoliša: zagađenje zraka, izljevi nafte, globalno zatopljenje – promjena klime
Geo-politički: Preostale rezerve nafte i plina će biti uzrok ratova
Tranzicija je već započela...
Neto instairani kapacitetu za proizvodnju el. energije u EU 2001-2016
Vje
tar
Sola
r FN
Pri
rod
ni p
lin
Bio
mas
a
Vel
ike
hid
ro
Otp
ad
Sola
r (k
on
c)
Ost
ali p
lino
vi
Mal
e h
idro
Tres
et
Ge
ote
rmal
ne
Mo
re
Nu
klea
rne
Ugl
jen
Lož
ulje
GW
Vjetro elektraneSolarne FN Male hidro BiomasaBioplinPlin s odlagalištaKogeneracijaGeotermalneTotal
Broj Installirana CF Proizvdnja Udioelektrana snaga (MW) GWh %
Do sada instalirane elektrane s garantiranim otkupnim cijenama (početak 2016)
8.3% od ukupne potrošnje u Hrvatskoj
ko
risna
en
erg
ija
transport
domaćinstva
industrija
toplina
el.energija
transport
Obnovlji
vi iz
vori e
nerg
ije:
sunce,
vje
tar,
hid
ro,
bio
masa
…
pohra
na
energ
ije
ele
ktr
ična
energ
ija
toplina
goriva
Hipotetski energetski sustav budućnosti
baziran na obnovljivim izvorima energije
Uloga vodika
© Fraunhofer ISE
TWh
8.6
on
excess
electricity
export
electricity
5
TWh
TWh
TWh
biomass
50
TWh
electrical
load
TWh
0
GWh
246 500
TWh TWh
9.7 9.2
360 298 179
TWh TWh TWh TWh TWh 15
TWh
67
60 19
86 TWh
TWh
heat
stor-
age
TWh
1
82 334
68
electrical heat
pump
140 GWTWh
TWh
TWhTWh
246 TWh
heat
stoarge,
central
47
Mio. m³
TWh
TWh
TWh
44
TWh
TWh
TWh
TWh 0.17
solar heat
central
42
TWh
heat load
el. HP + solar
26
CHP
central
13 GW
6
343
TWh
12
solar heat
85 GW
heat load CHP
+ solar,
central
18 21
heat load
micro CHP +
solar
TWh
0 0.04
32 GW
Building energy retrofit
micro-CHP
0.05 GW
0 0.11
62 240
65
0 31 TWh
6.3
219 262
TWhsolar heat
heat
stor-
age
TWh TWh TWh
TWh TWh TWh
excess heat
0.06 0.08 0.18
TWh TWh TWh TWh TWh
GW
0.03 GW
gas heat
pump
107 GW
solar heat
16
heat load
gas-HP + solar
photovoltaic
252 GW
w ind
onshore
200 GW
battery
storage
pumped
storage pow er
plant
pow er-
to-gas
methane
storage
combined
cycle gas
turbine
GW
9 7
TWh TWh TWh52 GWh 60
88 GW 81
TWh
TWh
Reduction of heat demand
64.9% of the 2010-value
fossil
0
TWh
heat load,
total
625 TWh
187
import
electricity
0 GW
297
0.00
w ind
offshore
85 GW
hydro
pow er
5 GW
10
119 TWh TWh
TWhheat
stor-
age
TWh
21
100 % Renewables for Electricity and Heat in Germany
H.-M. Henning, A. Palzer, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE
A comprehensive model of the German energy system
fotonapon
električnaenergija
toplina
transport
vjetar
hidro
biomasabioplin
elektroliza
Sabatier
ko-generacija
kombi
vodiksolar
termal
15 TWh
7 TWh
16 TWh
6 TWh
3 TWh
21.7 TWh
14.4 TWh
8 TWh
20.5
16.4
6
9.4
2
14
7
4
2
2
4
2.3
3
1.8
el. DT
pl. DT
metan
spremištatopline
spremištael.energije
1.5
0.5
0.50.6
3.5
7.5
Hipotetski energetski sustav Hrvatske – 100 % OIE
Izvori: obnovljivi : sunce vjetar, biomasaCentralizirana/decentralizirana proizvodnjaPohrana energije: električna
kemijskatermalna
Nova elektrodistribucijska mrežaIntegracija transporta – električni automobili Mjere energetske učinkovitostiIntegracija grijanjaKogeneracijaDizalice toplinePametne mreže/upravljanje potrošnjom
Power to gas
VodikBaterije
VodikMetan
Ob
no
vlj
ivi
izvo
ri e
nerg
ije:
su
nce, vje
tar,
hid
ro, b
iom
asa
…Po čemu se ovaj sustav razlikuje od
sadašnjeg sustava
usefu
l energ
y
heat
electricity
transport
Pohrana energije
Izvor: https://hr.wikipedia.org/wiki/Power_to_Gas_sustav_(P2G)
Vodik je plin
1 elektron + 1 proton
bez boje, mirisa i okusa
nije toksičan
lakši od zraka
zapaljiv
najrasprostranjeniji element u svemiru
na Zemlji je prisutan samo u spojevima
(H2O, CXHY …
Što je vodik? 1
1.008
Vodik gorivo budućnosti
Vodik nije izvor energije nego gorivo koje se može se proizvesti iz bilo
kojih izvora energije
Posebno je interesantna sprega vodika sa obnovljivim izvorima energije
Može se skladištiti
Može se koristiti u svim primjenama umjesto sadašnjih fosilnih goriva
Gorivni članci – nova tehnologija koja omogućuje proizvodnju električne
energije sa visokim stupnjem iskoristivosti
Automobili na vodik su stvarnost
Proizvodnja vodika (iz obnovljivih izvora energije) i njegovo korištenje
nisu štetni za okoliš
Omogućuje sustav 100% baziran na obnovljivim izvorima
energije
H2O H2 + ½ O2
el.energija
el. energija
voda
vodik
kisik
Stlačeni plin
Tekući vodik
Metalni hidridi
Ostali
• Aktivirani ugljik
• Ugljikove nanostrukture
• Staklene mikro kuglice
• Kemijski hidridi
Velika podzemna skladišta
1 kg vodika stlačen na 200 bara zauzima 68 litara
350 bara 43 litara
700 bara 25 litara
Vodik se može skladištiti
Izgaranje
• Motori s unutrašnjim
sagorijevanjem
• Mlazni i raketni motori
• Proizvodnja pare
Katalitičko izgaranje
Primjene hidrida
Elektrokemijska konverzija
• Gorivni članci
Tehnologije za korištenje vodika
H2 + ½ O2 H2O + el.energija
el. energija
voda
vodik
kisik
Toyota Mirai – prvi komercijalni automobil na pogon
vodikovim gorivnim člancima u prodaji od 2015
Mapa razvoja i primjene automobilskih tehnologija
htt
p://w
ww
.ne
tin
form
.net/H
2/H
2S
tation
s/H
2S
tation
s.a
sp
x?
Co
ntine
nt=
EU
&S
tatio
nID
=
-1
Postaje za natakanje vodika u Europi
FCH Hydrogen Regions
assess the business cases for fuel cell and hydrogen applications that local authorities are seeking put them directly in touch with industry players help them map their local capabilities so that they can exploited in the futureidentify existing funding sources to implement future project
A new study launched in 2017
Druga primjena gorivnih članaka: kogeneracija
Mikro-kogeneracija: 1-2 kW za kuće i stanove
Mini –kogeneracija: 10-50 kW za komercijalne zgrade
Preko 50,000 jedinica ugrađeno u Japanu (ene-farm)
Velki demonstracijski projekti u Europi (ene.field)
Kuća budućnosti
fotonaponski paneli
elektrolizator
gorivni članak
hibridni
automobil
Horizon 2020
2014-2020
700
600
665*
*bar
em jo
š to
liko
se
oče
kuje
su
fin
anci
ran
jeo
d in
du
stri
jski
h i
istr
aiva
čkih
par
tner
a
Financiranje razvoja vodika i gorivnih članakau EU preko FCH JU javo-privatnog partnerstva
Water and Heat Management and Durability of PEM Fuel Cells, Croatian
Science Foundation, 2014-2018
Research and Development of Hydrogen Energy System in Conjunction with
Renewable Energy Sources, EU Regional Development Fund through Central
Financing and Contracting Agency (SAFU), 2014-2016
System Automation of PEMFCs with Prognostics and Health management for
Improved Reliability and Economy (SAPPHIRE) EC FCH JU (FP7), 2013-2016
Automotive Derivative Energy System (AutoRE) EC FCH Joint Undertaking
(Horizon2020), 2015-2018
GiantLeap Giantleap Improves Automation of Non-polluting Transportation with
Lifetime Extension of Automotive PEM Fuel Cells, EC FCH JU (H2020), 2016-19
STIM Center of Excellence for Science and Technology and Integration of the
Mediterranean Region, Ministry of Science, Education and Sport, EU Structural
Funds 2015-2020 ??
Projekti na FESBu
~=
=~
==
DC potrošači
AC potrošači
==
FN-panel
vjetro-turbina
elektrolizator gorivni članci
H2 pohrana
baterije
postaja zanatakanje
vodika
vozila navodikom
solarni kolektor
Toplinskipotrošači
Vodikov energetski sustavu bilo kojem mjerilu!
1,4 kW vjetroturbina na krovu FESBa
1,6 kW fotonapona na krovu FESBa
za spajanje na vodikovopostrojenje u laboratoriju
H2 sustav u laboratoriju
Gorivni članak1,2 kW
Upravljačka jedinica
Elektrolizator (3 kW)
DC/DC konverter
Electronsko opterećenje 1,5 kW
Vodik je spremljen u spremnicima s metalnim hidridima
Fuel cell test station (1)
System integration;
components testing (4)
Electrolyzer (single cell) test
station (3)
Segmented fuel cell (4)
1
2
3
4
Laboratorij za nove
energetske tehnologije
Hvala na vašoj pozornosti!
Recommended
