Lokalne źródła energii
Transformacja Ciepłownictwa
Biometan, biogaz, wodór i inne technologie pozwalają na budowę generacji ciepła, zimna, kogeneracji, trigeneracji zarówno dla potrzeb komunalnych jak też przemysłu, czy przetwórstwa.
OZE jako źródła energii w postaci głównie paneli fotowoltaicznych nawet w połączeniu z pompami ciepła mają swoje ograniczenia, wynikające zarówno z dostępności energii, kosztów inwestycyjnych, jak też terenu zabudowy. Rozwiązaniem pozwalającym na przejście w pełni do zasilania zeroemisyjnego danego obiektu mogą być żródła OZE w połaczeniu m.in. z układyami kogeneracyjnymi zasilanymi paliwem odnawialnym np. biometanem. Poza kogeneracją opartą o rozwiązania bazujące na procesach spalania jak silniki, turbiny, układy orc czy inne, które mają swoje ograniczenia wynikające m.in. z konieczności zabudowy emitorów, generacji hałasu, ograniczeniu sprawności elektrycznej, wymogów miejsca do zabudowy mamy do dyspozycji technologie wychodzące naprzeciw tym ograniczeniom oparte o ogniwa paliwowe do równoległej produkcji energii elektrycznej i cieplnej.
Transformacja ciepłownictwa to w dużej mierze projekty lokalne, często synergią może być realizacja w okolicy innego projektu transformacji energetycznej np. biogazowoego, który może dostarczać energię w postaci ciepła, gazu, czy energii elektrycznej dla zaspokojenia potrzeb lokalnych odbiorców.
Dane ONZ za 2020 r. wskazują, że budynki odpowiadają za 38 proc. światowych emisji CO2 (Z tego 28 proc. przypada na emisje powstające z eksploatacji budynków, czyli tzw. operacyjny ślad węglowy. Oznacza to, że budownictwo jest kluczowe dla osiągniecia neutralności klimatycznej 2050.
Zerowy operacyjny ślad węglowy oznacza budynki zeroemisyjne nZEB (nett Zero Emission Buildings)
Budynek zero energetyczny to budynek o zerowym zużyciu energii netto i zerowej emisji dwutlenku węgla rocznie. Budynki które wytwarzają nadwyżkę energii w ciągu roku mogą być nazywane „plus-energetycznymi". Zapotrzebowanie na ciepło pokrywają systemy pozyskujące, magazynujące i zarządzające energią promieniowania słonecznego, wiatru, biomasy, geotermii lub paliw odnawialnych.
Zeroenergetyczne budynki często są zaprojektowane tak, aby wykorzystanie energii było dwu-funkcyjne, na przykład użycie lodówki do zrobienia kawy z ekspresu (lodówka dwu-funkcyjna), wyposażenie wentylacji i klimatyzacji w wymienniki ciepła, wykorzystanie ciepła od maszyn biurowych i komputerów i wysokiej temperatury ludzkiego ciała do ogrzania budynku.
Nadmiary energii magazynuje się w warstwach wodonośnych, w odwiertach geologicznych zarówno w podłożach piaskowych, jak i skalnych, dołach wypełnionych żwirem i wodą, czy zalanych kopalniach.
Produkcja niskoemisyjnego wodoru i paliw
Gaz syntezowy (syngaz) jest mieszaniną tlenku węgla, dwutlenku węgla i wodoru.
Syngas może być wytwarzany z wielu źródeł, w tym gazu ziemnego, węgla, biomasy lub praktycznie dowolnego surowca węglowodorowego, w reakcji z parą wodną lub tlenem. Syngas jest kluczowym surowcem pośrednim do produkcji wodoru, amoniaku, metanolu i syntetycznych paliw węglowodorowych.
Produkcja wodoru poprzez zgazowanie biomasy jest technologią, która wykorzystuje kontrolowany proces oparty o wykorzystanie ciepła, pary i tlenu do konwersji biomasy na bogaty w wodór gaz syntezowy bez wystąpienia spalania. Zgazowanie biomasy często zachodzi w wysokiej temperaturze (>700 °C).
Biomasa w postaci płynnej, taka jak glicerol, etanol, metanol i bioolej, może być wykorzystana do produkcji bogatego w wodór gazu syntezowego w procesie reformingu. Reforming biomasy płynnej jest podobny do procesu uzyskiwanego w reformingu gazu ziemnego, który jest powszechnie stosowaną technologią produkcji wodoru.
Piroliza biomasy oznacza zgazowanie biomasy przy braku tlenu. Produkcja wodoru przez pirolizę biomasy jest obecnie przedmiotem zainteresowania badaczy jako prawdopodobna alternatywa dla produkcji wodoru z biomasy. Chociaż jednym z głównych produktów pirolizy biomasy jest bioolej, który może z kolei podlegać pirolizie lub reformowaniu w zakresie temperatur 450–850°C w celu wytworzenia bogatego w wodór gazu syntezowego.
Fermentacyjna produkcja wodoru jest rodzajem konwersji beztlenowej, która obejmuje konwersję surowców biomasy za pomocą bakterii i pierwotniaków z wykorzystaniem enzymów. Produkcja wodoru w procesie fermentacyjnym jest silnie uzależniona od takich czynników, jak rodzaj mikroorganizmów, źródło węgla, źródło azotu, pH i temperatura reaktora.
Zainteresowanie wodorem na rynku Waste-to-Hydrogen jest duże. Około 90% unijnych operatorów zajmujących się przetwarzaniem odpadów w energię zadeklarowało, że albo już rozważają plany produkcji, albo uważnie śledzą temat. Taka postawa jest zgodna z oczekiwanym wysokim popytem w Europie na odnawialny i niskoemisyjny wodór w nadchodzących latach i dowodzi, że jest produkcja wodoru może być kierunkiem rozwoju biznesu Waste-to-Energy w obszarze dekarbonizacji.
Propozycja nowego „pakietu UE na rzecz dekarbonizacji rynków wodoru i gazu” uwzględnia pilną potrzebę przyjęcia wszystkich dostępnych rozwiązań, zwłaszcza wodoru ze źródeł odnawialnych i niskoemisyjnych, w celu przyspieszenia europejskich wysiłków na rzecz dekarbonizacji.
Większe wsparcie dla wytwarzania wodoru pozwoli sektorowi przemysłowemu UE na przyspieszenie odchodzenia w najbliższych latach od paliw kopalnych, w tym gazu ziemnego. Zakłady przetwarzania odpadów na energię mogą wziąć udział w realizacji celów wodorowych, ponieważ są w stanie generować wodór z odpadów nienadających się do recyklingu.
POWER TO X (PtX)
Koncepcja „Power-to-X” obejmuje działania polegające na pobieraniu nadwyżki odnawialnej energii elektrycznej z wiatru, słońca lub wody i przekształcaniu jej w inne nośniki energii („X”), aby móc magazynować energię do późniejszego wykorzystania i absorbować wahania energii .
Pierwszym etapem procesu jest przekształcenie energii odnawialnej w wodór (H2) poprzez elektrolizę. W kolejnym kroku Istnieje kilka różnych sposobów dalszego wykorzystania:
Doprowadzanie wodoru do sieci gazowej lub wytworzenie metanu poprzez proces metanizacji wodoru z CO2 (Power-to-Gas P2G).
Wytwarzanie amoniaku, który może być wykorzystywany jako paliwo (power-to-ammonia, P2A)
Wytworzenie syntetycznych paliw ciekłych (power-to-liquid, P2L) do wykorzystania w konwencjonalnych silnikach samolotowych i odrzutowych (Power-to-Liquids).
Technologie konwersji Power-to-X pozwalają na oddzielenie mocy od sektora elektroenergetycznego do wykorzystania w innych sektorach (takich jak transport czy chemia).
Koncepcje Power-to-X dają prostą, nie wymagającą zmian w samych pojazdach możliwość zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w ciężkich pojazdach transportowych, statkach i przede wszystkim w ruchu lotniczym.
Syntetyczna nafta pozyskiwana z energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych jest paliwem umożliwiającym lot neutralny dla klimatu.
Przyszłość sektora Power to X jest uzależniona od dynamiki rozwoju OZE, ponieważ to nadmiar energii odnawialnej ma być przetransformowany na inne nośniki energii.
Połączenie tradycyjnie wydzielonych sektorów systemu energetycznego, takich jak energia elektryczna, gaz, ciepło i transport, może podnieść efektywność energetyczną i obniżyć koszty inwestycji sieciowych. Jest to znane jako sprzężenie sektorów.
Pierwszym ograniczeniem potencjału Power-to-X są wysokie koszty inwestycyjne.
Kolejnym poważnym ograniczeniem jest wydajności wynikająca ze strat konwersji energii na inny rodzaj nośnika i sama dostępność energii OZE, której coraz więcej potrzebują także inne sektory gospodarki w tym elektromobilość i produkcja wodoru.
Silnik spalinowy w samochodzie w rzeczywistości przekształca w ruch tylko około 20% energii zawartej w paliwie – reszta jest tracona w postaci ciepła. Podobnie elektrownie obracają się średnio w sprawności około 40% dla konwersji energii z węgla na energię elektryczną i 60% dla konwersji energii z gazu na energię elektryczną.
Technologia power-to-X generuje również ciepło stąd użycie energii elektrycznej z baterii daje więcej kilometrów na kilowat niż przekształcenie jej w wodór a następnie zasilanie nim ogniwa paliwowego.
Jeśli zsyntetyzuje się wodór w gaz lub olej napędowy, traci się jeszcze więcej energii, a dzieje się tak, zanim z natury nieefektywny silnik spalinowy zacznie działać. Oznacza to, że napędzanie samochodu osobowego syntetycznym olejem napędowym energetycznie mija się z celem. Stąd zadanie Paliw syntetycznych to ograniczanie śladu węglowego statków i samolotów szczególnie tych już zbudowanych do pracy na kopalnych wersjach tych paliw – pojazdów, które mogą nadal działać przez kolejne 30 lat
Power-to-X może zapewnić paliwo do transportu ciężkiego, statków, ciężarówek i samolotów, które mają ograniczenia lub póki co nie mogą korzystać z energii elektrycznej i akumulatorów. Ponadto Power-to-X jest ważny dla zapewnienia produkcji wielu rzeczy, które są obecnie produkowane z zasobów kopalnych, takich jak lekarstwa, tworzywa sztuczne i farby.
CCU – Carbone Capture and Utilisation
Obecnie każdego roku na świecie zużywa się jako surowca około 230 Mt CO2 /r , głównie do produkcji nawozów (około 125 Mt/rok) oraz do zwiększonego wydobycia ropy (około 70-80 Mt/rok), ale także w ogólnie w przemyśle chemicznym.
Inne komercyjne zastosowania CO2 obejmują m.in.: produkcję żywności i napojów, chłodzenie, uzdatnianie wody i szklarnie.
Nowe sposoby wykorzystania CO2 obejmują m.in:
paliwa (wykorzystywanie węgla w CO2 do przekształcenia wodoru w syntetyczne paliwo węglowodorowe -opisane powyżej Power to X);
chemikalia (wykorzystywanie węgla w CO2 jako alternatywy dla paliw kopalnych w produkcji niektórych chemikaliów);
Materiały budowlane (z wykorzystaniem CO2 w produkcji materiałów budowlanych w celu zastąpienia wody w betonie lub jako surowiec w jego składnikach).
CCU/S dla Produkcji Niebieskiego wodoru umożliwia osiągnięcie redukcji emisji na poziomie >95%. Do 2030 przewiduje się, że 33% światowej produkcji wodoru będzie posiadała instalacje dekarbonizacji.
Produkcja cementu odpowiada za ok 6,5 % światowej emisji dwutlenku węgla. W 2021 roku uruchomiono projekt dekarbonizacji dużych zakładów produklujących cement w Norwegii (ok 400 tys ton dwutlenku węgla rocznie) wyznaczając kierunek dekarbonizacji tej branży.
Uruchomiono także projekt Europejskiego Magazynu CO2 w strukturach geologicznych umieszczonych pod dnem morskim, gdzie wychwytywany dwutlenek węgla może być trwale i bezpiecznie składowany.
Jedną z technologii w rozwoju jest wychwytywanie dwutlenku węgla z atmosfery i bezpośrednie wykorzystanie go do produkcji materiałów budowlanych.
Oferta Green-en dla "zielonych" projektów
Dostarczenie najlepszych lokalizacji dla wskazanej technologii z wykorzystaniem inteligentnych algorytmów GIS, według personalizacji parametrów zdefiniowanych przez inwestora, w zależności od ich dostępności w Polsce, lub
Analiza wskazanej lokalizacji dla realizacji inwestycji transformacji energetycznej.
Prawo do gruntu na zdefiniowanych warunkach.
Koncepcje technologiczną we współpracy z czołowymi biurami technologicznym zarówno dla wskazanej technologii, jak też doboru optymalnych rozwiązań dla wskazanej lokalizacji.
Pełna dokumentacja przedprojektowa m.in środowiskowa, potrzebne warunki przyłączeń dla mediów, służebności, dojazd i wszelki inne niezbędne do realizacji inwestycji w danej lokalizacji.
Pełna obsługa prawna procesu, z zabezpieczeniem ryzyk regulacyjnych.
Przeprowadzenie wymaganych przekształceń planistycznych i uzyskanie niezbędnych do rozpoczęcia realizacji inwestycji zgód administracyjnych w tym pozwolenia na budowę.
Inne wymagane wsparcie inwestora lub właściciela gruntu.