Hidrogén elıállításának és energetikai felhasználásának költségelemzése

Átírás

1 DIPLOMATERV (kivonatolt verzió) Hidrogén elıállításának és energetikai felhasználásának költségelemzése Mayer Zoltán technológiai menedzser szakmérnök hallgató BME, január 30.

2 Feladat: - a hidrogén energetika ( gazdaság ) helyzetének áttekintése - adott hidrogén értéklánc kialakítása (kereskedelmi elérhetıség) - technológia- (és költség-) alternatívák felállítása - well-to-tank (Ft/kg) és well-to-wheel (Ft/km) költségelemzés - érzékenység-vizsgálat, ha - akkor..., javaslatok A vizsgált H2 értéklánc: - elıállítás: szél-hidrogén koncepció alapján (rész-alternatívák) - felhasználás: FC buszokban, városi tömegközlekedésben Miért éppen (tömeg)közlekedési célú felhasználás? - közlekedés: 30% a teljes energiafogyasztásból; 2. ÜHG-szektor - FC buszok: központi telephely, szakképzett személyzet, stb. - közfigyelem; PEM FC-k fejlettsége; eddigi tapasztalatok; RES

3 Háttér és hajtóerık - a fosszilis energiahordozók helyzete - forrás-oldali limitációk (Peak Oil, az olajtetızés elmélete ) - nyelı-oldali limitációk (ÜHG kibocsátás, klímaváltozás ) - gazdasági, társadalmi hatások a világkereskedelem áruforgalmának 20%-át adja a kıolaj olajár júl.: 72, júl.: 147,2 USD/hordó centralizált, monopolisztikus, erıszakos rendszerek Miért éppen hidrogén? - (kvázi) korlátlan, diverzifikált elıállítási lehetıség (on-site) - nem: ÜHG, toxikus, rákkeltı, környezetkárosító, radioaktív - jelenleg: ~50 Mt/év; éves ipari gyakorlat - legmagasabb főtıérték (120 MJ/kg), de térfogatra alacsony(!) - jelenlegi elıállítás: dominánsan fosszilis alapon, SMR eljárás - alternatív: szél, nap, biomassza, hulladék, nukleáris, biotech.

4 A vizsgált rendszer (képi illusztrációi) EU: CUTE projekt: 11 város, 33 db H2- FC busz 1 m km, 4 m utas 192 t kitankolt H2 nem volt H-hez kapcsolódó baleset!

5 A vizsgált technológiai- és költség-alternatívák: 1. Szigetüzem 2/A Int. hálózat - SZÉL 3. Kettıs termelés 2/B Int. hálózat - NUKLEÁRIS P szél =P vízbont. =2 MW Teoretikus esetek! P szél-helyben =0 MW P vízbont. =0,4 MW P szél =. 2 MW P vízbont = 0,4 MW felesleg hálózatra táplálása Szélerımő: 625 mft Elektrolizáló: $/kw H2-tárolás: 130 $/kg CG-H2-töltıállomás: $ Zöld áram: 26,4 Ft/kWh Paksi áram: ~10 Ft/kWh

6 Eredmények I. a projekt gazdasági élettartama: 15 év kamatláb: 8% a hidrogén WtT költsége [Ft/kg] ,8 7,7 3,7 Ft/kg EUR/kg 9,4 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 a hidrogén WtT költsége [EUR/kg] 0 1. SZIGETÜZEM 2/A I.H. SZÉL 2/B I.H. NUKLEÁRIS 3. KETTİS TERMELÉS 0,0 jövedéki adó az árban benne van, melléktermékbıl (O2, Pe) bevétel szintén

7 Eredmények II. fontos: a rendszerhatárok (WtW költség-komponensek): 1) üzemanyag 2) karbantartás 3) amortizáció!!! 500 WtW költség [Ft/km] karbantartás üzemanyag 0 1. SZIGETÜZEM 2/A I.H. SZÉL 2/B I.H. NUKLEÁRIS 3. KETTİS TERMELÉS dízel "baseline" dízel: 290 Ft/l

8 Érzékenység-vizsgálat I. WtW költség [Ft/km] csak üzemanyag eredető ktg a = 10,8 kg/100 km b = 15 kg/100 km c = 8,5 kg/100 km "baseline" (dízel) a hidrogén elıállítási költsége (Ft/kg)

9 Érzékenység-vizsgálat II. 400 dízel WtW költség Ft/km USD/kg hidrogén ár mellett 4 USD/kg hidrogén ár mellett Well-to-Wheel költség [Ft/km] csak üzemanyag ktg USD/kg hidrogén ár mellett? dízel üzemanyag ára [Ft/liter]

10 Az eredmények értékelése, következtetések: - a vizsgált rendszer még túlzott mérető (~5-9 FC busz) - technikailag életképes, megbízható, biztonságos, elfogadott - (1),(3) meghatározó költség-komponens: tıkeköltség (55-70%) - nem feltétlenül kell a teljes értékláncban gondolkodni (?) - jövedéki adó fix. 273 Ft/kg; 10-30%-os költség-komponens - költségcsökkenések miatt (US-DOE) 2015-re versenyképes (?) A szél-hidrogén, FC-busz el nem számolt elınyei: - energiafüggıség - forrás-diverzifikáció - ÜHG, NOx, PM10, CO - FC busz csendes üzem - innováció (idegenforgalom?) - ü.a. áringadozások kockázata - jövedelmek helyben maradnak - szabályozási potenciál (VER) - többszörös hasznú intézkedés (RES, NÉS, NFFT, NKP, )

11 Javaslatok: 1. pilot projektek, tanulási folyamatként tekintve 2. hosszú lejáratú hitelkonstrukció, kamattámogatás, NKTH, FP7 3. jövedéki adó kedvezmény/mentesség 4. vízbontó VER rendszerirányítói szabályozásra átadása (2/A.) 5. már megtérült szélerımővekhez telepíteni a vízbontót 6. többoldalú együttmőködés; SM; információk megosztása 7. RES irányelv szerinti Nemzeti Intézkedési Terv (2010.) 8. többlet hidrogén egyéb, pl. főtési célú/chp alkalmazása 9. földgázhoz történı bekeverés lehetısége (v.ö.: városi gáz - 35%!) 10. Paksi Atomerımő felvállalna egy demo projektet (2/B.) 11. Pakson nagyléptékő hidrogéntermelés; dunai szállítás: Budapest, Mohács, Komárom. egy globális léptékő hidrogéngazdaságban: Bécs, Pozsony, Belgrád,...? Gázhálózatba táplálás??

12 A kıkorszak sem azért ért véget, mert elfogyott a kı... Sheikh Zaki Yamani Köszönöm a figyelmet! Mayer Zoltán zmayer@index.hu

13