Alles Wissenswertes zu diesem Projekt:
Exelon erforscht Wasserstoffproduktion im Kernkraftwerk!
Ein erstes Projekt seiner Art, das von Exelon, dem größten Atomkraftwerk des Landes, und dem norwegischen Unternehmen Nel Hydrogen geleitet wird, könnte eine integrierte Anlage zur Wasserstoffproduktion, -speicherung und -nutzung in einem bestehenden Kernkraftwerk demonstrieren. Gelingt das Projekt, könnte es neue und potenziell lukrative Einnahmequellen für bestehende Kernkraftwerke aufzeigen und deren wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit und Relevanz auf den organisierten Strommärkten steigern.
Das 7,2-Millionen-Dollar-Projekt ist eines von 29 Projekten, die das Department of Energy (DOE) am 15. August ausgewählt hat , um bis zu 40 Millionen US-Dollar im Geschäftsjahr 2019 für die Weiterentwicklung des H2 @ Scale-Konzepts zu erhalten, das „zuverlässige“ Großprojekte ermöglichen soll. Skalieren Sie die Erzeugung, den Transport, die Speicherung und die Nutzung von Wasserstoff in den USA über mehrere Sektoren hinweg. Exelon wird nun mit dem DOE Verhandlungen über die Vergabe von bis zu 3,6 Millionen US-Dollar an Bundesmitteln aufnehmen, die es für die dreijährige Demonstration aufteilt.
In Zusammenarbeit mit Nel Hydrogen US und mehreren nationalen Laboratorien, darunter das Idaho National Laboratory, das National Renewable Energy Laboratory und das Argonne National Laboratory, plant Exelon, einen Standort auszuwählen, an dem eine Protonenaustauschmembran installiert werden soll ( PEM) Elektrolyseur und ein zugehöriges Wasserstoffspeichersystem sowie eine unterstützende Infrastruktur und ein Steuersystem. Der Standort wird wahrscheinlich in einem organisierten Strommarkt liegen, in dem die Nuklearwirtschaft in letzter Zeit durch die Verbreitung billiger erneuerbarer Energien und Erdgas in Frage gestellt wurde.
Eine Power-to-Gas-Lösung
PEM ist eine beliebte Elektrolyseur-Technologie, die von mehreren Anbietern für industrielle Zwecke kommerziell angeboten wird. So hat Nel Hydrogen kürzlich sein umfangreiches Wasserstoffproduktionsportfolio um die neu entwickelte modulare PEM-Wasserstoffgeneratortechnologie mit 1 MW und 2 MW erweitert, die laut eigenen Angaben für Transport- und erneuerbare Energielösungen weit verbreitet ist.
Ähnlich wie bei Brennstoffzellen werden bei PEM Anoden und Kathoden verwendet, die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Bei PEM ist dieser Elektrolyt jedoch eine dünne, feste, ionenleitende Membran, die anstelle der wässrigen Lösung verwendet wird. Dabei reagiert Wasser an der Anode zu Sauerstoff und positiv geladenen Wasserstoffionen (Protonen); Protonen bewegen sich dann selektiv über die PEM zur Kathode, wo sie sich mit Elektronen aus dem externen Kreislauf verbinden, um Wasserstoffgas zu bilden.
Obwohl PEM kommerziell demonstriert wurde, "wurde es bis zu diesem Zeitpunkt nicht skaliert", erklärte Dr. Uuganbayar Otgonbaatar, Manager für Unternehmensstrategie bei Exelon, POWER am 22. August.
Exelon verfügt bereits über umfangreiche Kenntnisse in der Bedienung der Technologie mit einem kleineren Elektrolyseur in einer fossilen Anlage, und der in dieser Anlage erzeugte Wasserstoff wird vor Ort hauptsächlich zur Kühlung von Turbinengeneratoren verwendet, so Otgonbaatar. Die Zielgröße für das Kernwasserstoffprojekt, bei dem ein Testelektrolyseur von Nel Hydrogen zum Einsatz kommt, beträgt 1 MW.
„Man kann sich 1 MW als installierte Leistung des Geräts vorstellen. Abhängig davon, wie es betrieben wird, wird die Menge an Wasserstoff, die von dieser Einheit erzeugt wird, unterschiedlich sein und so betrieben werden, dass sie dem Bedarf des Kraftwerks entspricht “, sagte er.
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Projekts ist die Demonstration des „dynamischen Betriebs“ des Elektrolyseurs, wie Dr. Lara Pierpoint, Direktorin von Exelon Technology Strategy, feststellte. "In diesem Fall bedeutet dies, dass wir den Elektrolyseur aus der Ferne steuern und zeigen können, dass er im Idealfall schnell hoch- und runterfahren kann und ein Vorteil für Ihre Kernkraftwerke sein könnte", sagte sie.
Wenn sich dies als machbar herausstellt, könnte Wasserstoff, der vor Ort mit Kernkraft erzeugt wird, auf verschiedene vielversprechende Arten genutzt werden, schlägt Exelon vor. Neben der Eigenversorgung vor Ort zum Ausgleich von Betriebs- und Wartungskosten (O & M) könnte es beispielsweise zur Einspeisung in Gaspipelines oder an den regionalen Wasserstoffmarkt verkauft werden, der derzeit industrielle Nutzer umfasst.
Planen Sie jetzt: Wasserstoff-Selbstversorgung
Aufgrund des Umfangs der Demonstration plant Exelon jedoch, den gesamten Wasserstoff vor Ort zu nutzen, und beabsichtigt nicht, ihn zu verkaufen. „Die Idee ist, während der drei Jahre des Projekts so viel wie möglich zu lernen. Und wir hoffen natürlich, dass dies so bleibt - dass der Elektrolyseur vor Ort bleibt und unser Kernkraftwerk auch weiterhin wirtschaftlich mit dem gesamten Wasserstoffbedarf versorgt und sauberen Strom zur Versorgung des Wasserstoffprozesses verwendet traditionelle Methoden zur Gewinnung von Wasserstoff, bei denen in der Regel etwas Kohlendioxid anfällt “, sagte Pierpoint. „Was den nächsten Schritt angeht, denke ich, ist das, was wir tun würden, abhängig davon, wie sich die Dinge in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit und die Fähigkeit, den Elektrolyseur dynamisch zu betreiben, entwickeln.
Zu den Fragen, die beantwortet werden müssten, bevor das Unternehmen seine nukleare Wasserstoffproduktion ausbauen kann, gehören die Bestimmung der richtigen Standorte und das Verständnis der regionalen Wasserstoffmärkte. "Wenn wir also feststellen, dass die Nachfrage nach Wasserstoff in der Nähe eines unserer Kernkraftwerke wächst und dass dies von der Wirtschaftlichkeit und dem Wachstum des Wasserstoffmarktes abhängt, könnten wir überlegen, etwas zu tun, das wie ein größerer Betrieb aussieht", sagte er Pierpoint.
Die Wirtschaftlichkeit der Wasserstofferzeugung werde auch durch eine stärkere Sondierung verbessert, stellte sie fest. „Die Parameter, die wir überprüfen, beziehen sich auf den Endpreis des produzierten Wasserstoffs. Ich denke, das sind die Kosten für den Elektrolyseur und natürlich die Kapitalkosten für die Arbeit, die wir im Laufe des Projekts leisten. Auch der Kapazitätsfaktor der Wasserstoffproduktion. Es ist ein einzigartiger Fall, also werden wir untersuchen wollen, inwieweit wir den Elektrolyseur betreiben und inwieweit sich dies auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt. “
Laut Otgonbaatar wäre die Eigenversorgung mit Wasserstoff aus Kernkraftwerken jedoch immer noch ein beachtlicher Erfolg. Wasserstoff wird hauptsächlich vor Ort in Kernkraftwerken an zwei Orten eingesetzt, sagte er: „Ähnlich wie in fossilen Kraftwerken wird Wasserstoff zur Kühlung des Generators als Kühlgas verwendet, und zweitens - einzigartig in Kernkraftwerken - zur Steuerung von Wasserstoff die Chemie des Kühlwassers sowohl in Druckwasser- als auch in Siedewasserreaktoren. “
Wann das erste Projekt seiner Art tatsächlich startet, hängt auch von einer Reihe von Faktoren ab, unter anderem davon, wann die Preisverhandlungen mit dem DOE abgeschlossen werden, sagte Pierpoint. Das Navigieren in der regulatorischen Landschaft kann ebenfalls Zeit in Anspruch nehmen. „Wir werden… sehr schnell bewerten, welche regulatorischen Rahmenbedingungen genau zutreffen. Dies hängt sicherlich von der ausgewählten Site ab. Das impliziert unterschiedliche mögliche staatliche Vorschriften und ähnliche Dinge “, sagte sie.
Das Versprechen der Innovation
Trotz dieser potenziellen Hürden den Startschuss für das Projekt zu geben, war laut Pierpoint der größte Meilenstein.
Das Demonstrationsprojekt entwickelte sich aus einem „Programm, bei dem wir uns speziell mit unseren Kernreaktoren befassten und uns Gedanken darüber machten, welche anderen Arten von Produkten und Dienstleistungen wir aus Kernkraft außer nur Strom für die Märkte bereitstellen könnten“, bemerkte sie. „Wir haben also schon seit einiger Zeit darüber nachgedacht, aber dies war ein einzigartiger Zusammenfluss von Ereignissen, bei denen wir Wasserstoff als eine wirklich interessante Gelegenheit identifiziert hatten.“ Die Finanzierungsankündigung des DOE gab dem Unternehmen die Gelegenheit, „wirklich zu graben und sehen Sie, wie die Dinge funktionieren könnten “, sagte sie.
Pierpoint ist eine Nuklearingenieurin mit MIT-Abschluss, die einen erheblichen Teil ihrer Karriere damit verbracht hat, die Rolle von Nuklearen in sich entwickelnden Strommärkten und vor einem komplexen politischen Hintergrund zu untersuchen. Sie und Otgonbaatar sind Teil eines technischen Teams innerhalb der Unternehmensstrategie-Gruppe von Exelon, das ständig nach Möglichkeiten sucht, neuen Wert für seine Kunden zu schaffen. „Wir beschäftigen uns intensiv mit Innovationen und investieren in Technologien wie beispielsweise Energiespeicher“, sagte sie.
"Ich bin so begeistert, für eine Organisation zu arbeiten, die nicht nur über Innovation redet, sondern auch den richtigen Weg einschlägt", sagte sie. „Es ist also [aufregend], dass wir die Art von Unterstützung haben, die wir tun, um ein solches Projekt durchzuführen und Partner und DOE-Mittel zusammenzubringen. Es ist wirklich unglaublich, dass wir eine Führung haben, die sich sehr für diese Art von Arbeit einsetzt, um sicherzustellen, dass wir unser Geschäft weiter voranbringen. “
https://www.powermag.com/...-power-plant-hydrogen-production/?mypower |
Thread abonnieren
