|
Přečtěte si: Smart city a elektromobilita pro praktický užitek a jejich aktuální výzvy |
| Home | O smart city | Zajímavé projekty | Moderní technologie | |
Palivový článek zefektivňuje energetické využití bioplynu: palivočlánková kogenerační jednotka v San Bernardinu zahájila komerční provoz
19.7.2021 Dvousettisícové průmyslové a zemědělské kalifornské město San Bernardino používá od července 2021 ve své čističce odpadních vod již dříve avizovanou palivočlánkovou kogenerační jednotku od amerického dodavatele FuelCell Energy. Její zvláštností je využívání místního bioplynu jen s minimálními úpravami.
Palivočlánkové jednotky MCFC od FuelCell Energy
Palivočlánkové jednotky od FuelCell Energy řady SureSource (viz foto), využívané jako zdroj pro palivočlánkové elektrárny a kogenerační stanice, používají palivové články typu (MCFC). Jejich elektrolytem jsou tavené uhlíkaté sloučeniny – tedy tavená směs uhlíkatých solí rozpuštěná v porézní, chemicky inertní keramické matrici. Protože jde o vysokoteplotní palivový článek, pracující při teplotách 600 °C a vyšších, není nutno u jeho elektrod používat jako katalyzátor vzácné kovy, což významně snižuje jeho pořizovací náklady.
Vstupním médiem je nejčastěji zemní plyn nebo právě bioplyn, jejichž energetickou složkou je již zmíněný metan. Z něho při endotermní reakci s vodní párou za vyšších teplot (tzv. reformováním) vzniká směs CO a vodíku, ze kterého se dále elektrochemickou reakcí vyrábí elektřina, podobně jako u palivových článků používajících jiné druhy elektrolytů.
Energetická účinnost tohoto typu palivočlánkových energetických jednotek se pohybuje v rozmezí 43 – 47 %. Protože se zde elektřina vyrábí z plynu elektrochemickou cestou, nikoli spalováním v tepelných strojích (ať již jakýchkoliv), je takováto palivočlánková energetická jednotka prakticky bezemisní – kromě redukce skleníkových plynů neprodukuje téměř žádné oxidy síry, oxidy dusíku ani pevné částice.
Bioplyn a jeho využití v palivočlánkové jednotce
Bioplyn vznikající v čističce odpadních vod představuje tzv. anaerobní vyhnívací plyn, který patří mezi důležité obnovitelné zdroje, resp. nosiče energie. Na rozdíl od zemního plynu je však mnohem méně bohatý na metan, který je vlastním zdrojem energie, a zároveň plný kontaminantů.
Složení bioplynu bývá rozmanité, záleží na původu bioplynu. Může obsahovat cca 40 – 75 % metanu, 25 – 55 % oxidu uhličitého, až 10 % vodní páry a další látky s podílem jedno nebo několik procent, především dusík, kyslík, vodík, sirovodík nebo čpavek. U bioplynu z čističek odpadních vod se uvádí podíl metanu cca 60 – 65 %.
Jeho výhřevnost závisí na složení, které se, jak řečeno, odvíjí od původu bioplynu. V průměru se pohybuje v rozmezí cca 17 – 24 MJ/m3, u bioplynu z čističek odpadních vod je to kolem 20 MJ/m3. Obecně platí, že nejméně výhřevný je skládkový bioplyn, nejvýhřevnější je bioplyn z chovu zemědělských zvířat a bioplyn z čističek odpadních vod je zhruba uprostřed.
Pro porovnání: Zemní plyn zpravidla obsahuje 80 – 90 % metanu, až 20 % dalších hořlavých uhlovodíků, tj. etan, propan a butan (tedy dohromady téměř 100 % hořlavých složek), a ostatní příměsi včetně oxidu uhličitého v podílech méně než 1 %, ne však vodní páru. Jeho výhřevnost činí nejčastěji cca 30 – 40 MJ/m3.
Škodlivými kontaminanty v bioplynu jsou zvláště sirovodík a čpavek. Problém však působí i vodní pára, která přispívá ke korozi zařízení používajících bioplyn. Ten je proto zpravidla nutné před dalším využitím sušit, což ve výsledku dále snižuje efektivnost jeho využití jako zdroje energie.
Energetická hodnota bioplynu je tedy v porovnání se zemním plynem zhruba poloviční. Jeho případné vtlačování do veřejné plynové sítě vyžaduje vzhledem k jeho složení technicky náročnou úpravu. Nezřídka se proto bez užitku spaluje, čímž jednak vznikají škodlivé emise, a jednak dochází k plýtvání energií.
Palivočlánkové jednotky od FuelCell Energy mají mnohem menší nároky na kvalitu vstupního média než veřejná plynová síť. Pro použití s bioplynem navíc vyvinul výrobce FuelCell Energy přídavnou technologii SureSource Treatment, která z bioplynu umí odstranit síru a další kontaminanty a průběžně hlídá jeho kvalitu.
Projekt v San Bernardinu
Městská vodárenská společnost City of San Bernardino Municipal Water Department (SBMWD) dodává ročně téměř 60 miliard litrů pitné vody a zároveň provozuje městský kanalizační systém a čističku odpadních vod.
1,4MW palivočlánková jednotka řady SureSource 1500 od FuelCell Energy u SBMWD je ve vlastnictví dodavatele. SBMWD nakupuje elektrickou energii na základě dvacetileté smlouvy o nákupu elektřiny (Power Purchase Agreement – PPA). Náklady na takto vyrobenou elektřinu jsou o 20 % nižší než na elektrickou energii z veřejné sítě.
Jednotka je připojena k bioplynovému hospodářství čističky, které se postará mimo jiné o potřebné monitorování jeho kvality. Elektřina z palivočlánkové jednotky je využívána při úpravě pitné vody. Teplo je použito u procesů v čističce odpadních vod.
Kromě bioplynu může palivočlánková jednotka v případě potřeby využívat i zemní plyn. To je důležité, protože produkce zemního plynu v čističce odpadních vod nebývá stálá. Technologie od FuelCell Energy si přitom umí poradit s proměnlivým složením směsi bioplynu a zemního plynu.
redakce Smartcityvpraxi.cz
Foto © FuelCell Energy
Další informace o projektu v San Bernardinu zde
Zdroje informací o bioplynu a zemním plynu: Bioplyn.cz, Elektrina.cz, Tzb-info.cz a Wikipedie
Přečtěte
si také:
Videozáznamy našich přednášek ke smart city
28.5.2021 Videozáznamy
našich přednášek ke smart city jsou nyní shromážděny na jednom místě v
samostatné rubrice.
Podívejte se zde:
Živá strategie pro chytré město, obec či region: nabízíme naše služby odborného poradenství
22.4.2021 Základem
úspěšného „chytrého“ města, obce či
regionu je
jeho strategie. Aby takováto strategie byla prakticky použitelným a
stále „živým“ dokumentem, k tomu nabízí provozovatel tohoto portálu,
naše konzultační firma Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services,
městům, obcím a dalším zainteresovaným osobám své odborné služby.
Opíráme se při nich o čtvrtstoletí praxe v manažerském poradenství, z
toho téměř sedm let při rozvoji smart citíes v ČR, v neposlední řadě
jako spoluautoři aktualizované oficiální metodiky smart city
nebo
vítězné
strategie smart city Blatná.
Fotoreportáže z našich smart měst a obcí
V
létě 2020 zpracovával provozovatel tohoto portálu, naše firma Ing.
Jakub Slavík, MBA – Consulting Services, analýzu a zhodnocení vybraných
strategií českých smart měst, obcí a regionů.
Smart city v praxi: první kniha českého autora o konceptu smart city a jeho zavádění v každodenním životě
Chytrým
městem, obcí, či regionem, označovaným souhrnně pojmem „smart city“,
rozumíme koncept strategického řízení, při němž jsou využívány moderní
technologie z oblasti energetiky a služeb, mobility a informatiky pro
ovlivňování kvality života ve městě, a následně k dosahování
hospodářských a sociálních cílů. Nejde tedy o pouhé „digitální město“
nebo o nepromyšlené pořizování nákladných moderních technologií pro
potřebu měst a regionů, jak je tento pojem někdy mylně interpretován.
Zhruba stopadesátistránková barevná publikace Smart city v praxi s
bohatým obrazovým doprovodem je přednostně určena jako praktická
příručka těm, pro něž koncept smart city představuje každodenní práci
řídících pracovníků a specialistů při vytváření strategie chytrého
města a při jejím naplňování pomocí projektů moderních
technologií.
Knihu je možné zakoupit v e-shopu vydavatelství Profi Press zde
Cyklus odborných konferencí „Smart city v praxi“ a „Elektrické autobusy pro město“
Konference „Elektrické
autobusy pro město“ se
již od svého prvního běhu v říjnu 2013 vyprofilovala jako zcela
ojedinělá prezentační a vzdělávací akce i jako místo vzájemné výměny
aktuálních zkušeností mezi profesionály z elektrické osobní dopravy.
Díky svému zaměření na konkrétní téma, konkrétní prezentující a
konkrétní publikum se tato konference stala prostředkem přímé
komunikace mezi výrobci elektrobusů a trolejbusů (včetně jejich
komponent a infrastruktury) a jejich provozovateli a uživateli. V
neposlední řadě zde hrají důležitou roli i zástupci institucí, které
rozhodují o financování této dopravy, nebo mají v tomto ohledu aktuální
a spolehlivé informace. Konference „Smart
city v praxi“ jsou
zaměřeny především na ty zástupce měst a obcí a veřejných organizací,
kteří se budou rozhodovat o volbě konkrétních řešení od konkrétního
dodavatele pro definování a naplňování investičních projektů, jimiž je
koncept smart city v daném městě realizován.
Consulting
Services:
Naše odborné služby
Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz a www.proelektrotechniky.cz a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla, vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na konferencích, portálech). Celý článek zde
