Power to gas

Abstract

Tato práce se zabývá problematikou technologie power-to-gas, která slouží k akumulaci energie tím, že přeměňuje přebytečnou elektrickou energii vyráběnou z obnovitelných zdrojů energie na syntetický zemní plyn. Cílem bylo představit aktuální trendy v oblasti power-to-gas a vytvořit model tohoto systému v OpenModelica. V práci jsou uvedeny všechny hlavní části systému power-to-gas: výroba elektrické energie, výroba vodíku elektrolýzou, zachycování a separace uhlíku, Sabatierova reakce a typy metanizace. Nejprve byl modelován denní průběh slunečního záření. Poté byl zpracován submodel přeměny záření na elektrickou energii pomocí FV panelů. Dále byl zpracován střídač DC/AC, distribuční cesta a měnič AC/DC pro napájení elektrolyzérů. Stěžejní částí práce bylo zpracování vlastní metanizační jednotky. Reakce je řešena pomocí van der Waalsovy rovnice reálných plynů. Podle toho je stanovena produkce metanu, který je poté skladován v nádržích. Dále se provádí simulace se dvěma cestami. Za prvé, energie získaná z fotovoltaické elektrárny je přímo vedena přes distribuční soustavu k elektrolyzérům. Za druhé, energie získaná z fotovoltaické elektrárny je přiváděna do 22 kV distribuční sítě, která pak napájí zbytek procesu. Závěrem práce je zhodnocení, které porovnává celkovou efektivitu systému vzhledem k power-to-gas vůči akumulátorovému úložišti energie.

This thesis deals with power-to-gas; an energy storage technology that converts excess electricity produced by renewable energy sources to synthetic natural gas. The objective was to present the current status of this technology and to create a power-to-gas model in OpenModelica. In addition to a detailed description of each part of the system, the model with simulation results and analysis are presented.