Trudno sobie wyobrazić nowoczesną rafinerię bez konieczności wykorzystania wodoru. Do jakich celów wykorzystujemy wodór w rafinerii?
Przede wszystkim, aby spełnić wymagania stawiane nowoczesnym paliwom silnikowym. Głównie w zakresie zawartość siarki (maks. 10 mg/kg) oraz w celu usunięcia związków nienasyconych, które negatywnie wpływają na stabilność paliwa. Wodór jest niezbędny, żeby zwiększyć konwersję ropy naftowej, czyli uzyskać większy uzysk paliw z baryłki ropy. Realizuje się to w procesie hydrokrakingu, gdzie w temperaturze ok. 400⁰C i przy ciśnieniu 160 atm. przerabia się ciężkie destylaty w kierunku komponentów paliw silnikowych. I w końcu w wielu procesach rafinacji produktów naftowych, takich jak: oleje bazowe, parafiny – w celu poprawy ich jakości i stabilności. Poniższy schemat ilustruje cykl produkcji i zużycia wodoru w rafinerii.
Dodatkowo stosuje się metody odzysku wodoru ze strumieni rafineryjnych. Oprócz instalacji adsorpcyjnego odzysku wodoru (PSA) można zastosować też inne metody rozdziału (WOW, czyli Węzeł Odzysku Wodoru), np. rozdział gazów metodą rozdziału na membranach lub metodami niskotemperaturowymi przez wykroplenie pozostałych gazów (głównie LPG).
Wodór w rafinerii jest produkowany i zużywany na bierząco, więc nie buduje się instalacji do jego magazynowania. Obecnie jednak trwają prace koncepcyjne nad możliwością magazynowania wodoru w kawernach solnych. Zromadzony tam wodór teoretycznie mógłby być buforem bezpieczeństwa dla zaopatrywania w wodór rafinerii, ale przede wszystkim stanowiłby olbrzymi rezerwuar energii.
Rafineria to jeden z przykładów wykorzystywania wodoru na olbrzymią skalę. Dla przykładu rafineria Grupy LOTOS w Gdańsku zużywa na godzinę ok. 13,5 tony czystego wodoru. Jednak wodór jest niezwykle istotnym surowcem również w innych sektorach przemysłu. To najważniejszy surowiec do syntezy amoniaku, a następnie produkcji nawozów sztucznych. Jest również niezbędny w syntezie chemicznej, zwłaszcza do produkcji metanolu oraz olbrzymiej palety węglowodorów syntetycznych. Wodór powszechnie stosuje się do utwardzania tłuszczy w przemyśle spożywczym. Przemysł metalurgiczny wykorzystuje wodór do redukcji rud metali, takich jak german, molibden czy wolfram. Często wykorzystywany jest w kosmetyce i farmacji do dokładnego oczyszczania składników preparatów. Jednym słowem, trudno sobie wyobrazić dzisiejszy przemysł bez wodoru.
Archiwum
Pomyślnie zakończyły się testy prototypowego zespołu kogeneracyjnego o mocy 1MW, wyposażonego w system wielopaliwowy Multifuel, umożliwiający produkcję energii elektrycznej i ciepła z wykorzystaniem wodoru, gazu ziemnego lub ich mieszanki. Prototyp jest unikatowy w skali światowej i wykorzystuje autorskie rozwiązanie opracowane przez ORLEN. System wielopaliwowy może być również instalowany w już działających jednostkach wytwórczych, co pozwoli na ich stopniowe przestawienie na zasilanie wodorem. Technologia Multifuel przyspieszy wykorzystanie paliw alternatywnych w energetyce, przyczyniając się do redukcji emisji CO2 w tej branży. ORLEN wystąpił o ochronę patentową swojego wynalazku.
ORLEN, we współpracy ze spółką Horus-Energia, opracował i przetestował pierwszy na świecie system wielopaliwowy (Multifuel), do zasilania jednostek produkujących energię elektryczną i ciepło. Multifuel pozwala na płynną zmianę podawanego paliwa – może to być wodór, gaz ziemny lub ich dowolna mieszanka. Spółka planuje już w przyszłym roku rozpocząć jego komercjalizację.
– Szerokie wykorzystanie paliw alternatywnych, między innymi wodoru, jest niezbędnym elementem transformacji energetycznej i warunkiem osiągnięcia neutralności klimatycznej w perspektywie 2050 roku. Grupa ORLEN wspiera ten proces, m.in. rozwijając technologie pomostowe, które zapewnią płynne przejście od paliw kopalnych do nisko- i zeroemisyjnych gazów. Wykorzystując doświadczenie, zasoby oraz infrastrukturę, jakie wniosło do koncernu PGNiG, opracowaliśmy wyjątkową w skali światowej technologię, której zastosowanie umożliwia produkcję energii z wykorzystaniem gazu ziemnego oraz wodoru, w zależności od dostępności danego paliwa. Elastyczność oferowaną przez technologię Multifuel potwierdziły pomyślne wyniki testów, co otwiera drogę do szybkiej komercjalizacji tego rozwiązania – mówi Iwona Waksmundzka-Olejniczak, Członek Zarządu ORLEN ds. strategii i zrównoważonego rozwoju.
Wysoką efektywność i niezawodność autorskiej technologii ORLEN potwierdziły pomiary kluczowych parametrów operacyjnych prototypowego zespołu kogeneracyjnego wyposażonego w system Multifuel. Podczas testów, z wykorzystaniem ponad 0,5 tony wodoru, w różnych mieszaninach z gazem ziemnym, maksymalna sprawność produkcji energii elektrycznej wzrosła o ponad 5 procent (w odniesieniu do parametrów fabrycznych). Oznacza to, że prototyp wyposażony w system wielopaliwowy wykorzystuje paliwo efektywniej niż jednostki standardowo dostępne na rynku. Testy wykazały także bezpieczeństwo zastosowania mieszaniny wodoru oraz gazu ziemnego w procesach energetycznych.
Cechą wyróżniającą opracowanego systemu Multifuel jest elastyczność. Paliwa – gaz ziemny oraz wodór – są dostarczane do jednostki wytwarzającej energię poprzez dwa niezależne układy, zintegrowane z systemem sterowania i kontroli. Dzięki nim, można dowolnie zmienić proporcje składu mieszanki, czego nie oferuje żadne inne rozwiązanie dostępne na rynku. Dawki paliwa są regulowane automatycznie, bez konieczności redukcji mocy, a zmiana parametrów może nastąpić w ciągu jednego cyklu pracy silnika.
Multifuel zostanie zastosowany komercyjnie już w przyszłym roku. ORLEN będzie go oferował na zasadzie licencji umożliwiającej sprzedaż zespołów kogeneracyjnych z systemem Multifuel jako rozszerzenie oferty specjalnych i konwencjonalnych jednostek wytwórczych. System wielopaliwowy Multifuel będzie mógł być również montowany w pracujących już jednostkach wytwórczych, co pozwoli obniżyć koszty niskoemisyjnej transformacji energetyki. Technologia ta może być z powodzeniem wykorzystywana w jednostkach wytwórczych zasilających zakłady przemysłowe, ciepłownie czy obiekty użyteczności publicznej.
Powszechnemu zastosowaniu systemu Multifuel sprzyja prostota budowy i skalowalność rozwiązania do różnych mocy jednostek wytwórczych. Dodatkowo, technologia Multifuel, umożliwiając wytwarzanie nisko- i zeroemisyjnej energii elektrycznej i ciepła, może wspierać oraz stabilizować Krajowy System Elektroenergetyczny – w tym pracę magazynów energii, hubów elektromobilności i klastrów wodorowych.
Urządzenie zostało zgłoszone do Urzędu Patentowego RP. Opracowywane jest również rozszerzenie ochrony patentowej na terenie Europy i USA.
Źródło: PKN Orlen
Fot. Horus Energia
20 listopada, podczas pierwszego dnia European Hydrogen Week który odbywa się w Brukseli, przewodnicząca Komisji Europejskiej Ursula von der Leyen ogłosiła drugą aukcję Europejskiego Banku Wodoru, a także podpisanie historycznej umowy z brazylijskim stanem Piaui. Ogłoszenie to nastąpiło zaledwie dwa dni przed oficjalnym rozpoczęciem pilotażowej aukcji Banku Wodoru o wartości 800 mln euro.
Wiosną 2024 r. odbędzie się kolejna runda aukcji z budżetem w wysokości 2,2 mld euro, wypełniając tym samym pozostałą część zadeklarowanego budżetu w wysokości 3 mld euro.
"To obietnica, którą złożyliśmy rok temu, a teraz staje się rzeczywistością" - powiedziała przewodnicząca von der Leyen, odnosząc się do swojego orędzia o stanie Unii z 2022 r., w którym po raz pierwszy zapowiedziano powstanie Banku Wodoru - i po raz pierwszy pojawiła się kwota 3 mld euro.
Bank, zapewniając wsparcie dla niektórych z pierwszych dużych europejskich projektów wodorowych, będzie służył przyciągnięciu kapitału prywatnego i zapewnieniu stworzenia odpowiedniego komercyjnego rynku odbioru.
Drugim zapowiedzianym projektem jest ogromna inwestycja w ramach unijnej strategii Global Gateway w zakład produkcji zielonego wodoru o mocy 10 GW w brazylijskim stanie Piaui. Stanowi ona część pakietu o wartości 2 mld euro, mającego na celu budowę brazylijskiego łańcucha wartości wodoru. W ramach projektu czysty wodór i amoniak będą transportowane do Chorwacji, skąd będą dystrybuowane do odbiorców w południowo-wschodniej Europie.
"Wszystko to pokazuje bardziej niż kiedykolwiek, że UE jest nie tylko pionierem w obszarze zielonego wodoru, ale także partnerem w budowaniu światowego rynku wodoru" - powiedziała przewodnicząca von der Leyen.
"Cieszymy się, że przewodnicząca Komisji dotrzymała obietnicy złożonej rok temu, co pomoże w rozwoju branży wodorowej i zapewni Europie dostęp do kluczowego narzędzia dekarbonizacji" - dodał Jorgo Chatzimarkakis, dyrektor generalny Hydrogen Europe.
"Ogłoszenie kolejnej aukcji banku wodoru jest doskonałą wiadomością, ponieważ zapewnia poziom transparentności, którego sektor potrzebuje, aby zaplanować rozwój infrastruktury wodorowej. Możemy teraz rozpocząć współpracę z Komisją w zakresie warunków kwalifikowalności i formy wsparcia" - powiedział Daniel Fraile, dyrektor ds. polityki w Hydrogen Europe.
W dalszej części swojego przemówienia przewodnicząca von der Leyen zobowiązała się również do oceny krajowych strategii wodorowych i ich wdrażania, aby zapewnić, że mogą one wspólnie osiągnąć cele UE. Jest to również niezwykle pozytywna wiadomość, która pomoże zapewnić jednolity i spójny wzrost mocy wodorowych. UE szacuje, że do osiągnięcia celu 10 milionów ton wodoru odnawialnego potrzebne będą inwestycje w wysokości 471 miliardów euro.
