Siemens строит электролизный завод для производства стали, работающий за счет ветряков

Автор оригинала: POWER-ENG
  • Перевод

Процесс «озеленения» металлургии — тренд 2019 года. До последнего времени традиционно выплавка металла считалась процессом который невозможно сделать экологичным, но попытки заменить часть процессов при выплавке на более дружественные окружающей среде начались. Причем заменяется не только газ, но и источник его получения. Подробнее под «катом».

Cсылка на оригинал статьи

С Siemens Gas and Power был заключен контракт на строительство электролизной установки мощностью 2,2 МВт, которая будет работать на ветряных турбинах и в конечном итоге будет производить водород.

Salzgitter Flachstahl GmbH (SZFG) планирует использовать электролизную установку с протонообменной мембраной (PEM) в качестве ключевого шага к производству стали на водородной основе на своем немецком предприятии. Ожидается, что завод будет введен в эксплуатацию в четвертом квартале 2020 года.

Необходимая электрическая мощность будет генерироваться семью ветряными турбинами мощностью 30 МВт. Они будут установлены Avacon AG на площадке Salzgitter Group и также будут введены в эксплуатацию с 2020 года.

«Мы гордимся тем, что являемся пионерами в промышленном применении водорода в сталелитейной промышленности», — сказал председатель правления Salzgitter AG профессор Хайнц Йорг Фурманн. «Как продемонстрировал наш проект SALCOS, мы технологически способны достичь значительного сокращения выбросов CO2 с помощью водорода.
«Проект Salzgitter Wind Hydrogen является важным строительным блоком на пути к экологически чистому производству стали. Теперь настала очередь политиков создать правильные условия для поддержки преобразования в отрасль с низким уровнем выбросов CO2 ».

В Зальцгиттере будет построен завод, который на полную мощность будет производить 400 Нм³ водорода. Технология PEM идеально подходит для использования энергии ветра и солнечной энергии. Высокодинамичный режим работы позволяет станциям реагировать на запросы, возникающие в результате быстро колеблющегося источника питания.

Габриэле Шмидель, исполнительный вице-президент по водородным решениям в Siemens Gas and Power, пояснила: «Сокращение выбросов CO2 во всех отраслях промышленности является основной задачей, если мы хотим достичь среднесрочных и долгосрочных климатических целей. Производство возобновляемой энергии и инновационные технологии, такие как производство зеленого водорода путем электролиза, являются важными компонентами. Мы рады присоединиться к Salzgitter Flachstahl GmbH для продвижения применения зеленого водорода в сталелитейной промышленности ».

P.S. — Похоже в следующем году будет найден ответ на вопрос «сколько нужно ветряков для производства стали?». Возможно будет найден ответ и на вопрос «что делать с пилой генерации?».

Комментарии 30

    +3
      0
      Что-то шибко мощный каркас и крепления-опоры. PEM ячейки разве очень тяжелые?
        0

        Ну, там, скорее всего, промышленное исполнение.

          0
          Обычно вырабатываемый газ находится под давлением. Это улучшает КПД установки и хранится он тоже по давлением, чтобы уменьшить объем. Нет необходимости в компрессоре.
            0
            Обычно там все-таки используют компрессоры. Т.к. давление для хранения водорода обычно используются очень высокие (до 200-700 атмосфер, хотя в крупных стационарных установках поменьше, но тоже обычно не ниже 50 атм), которые сам электролизер отдельно обеспечить не может. Во вторых КПД не факт что выше будет, экономия на работе компрессора есть, но насколько помню работа электролизера под высоким давлением снижает КПД уже самого процесса электролиза. И будет ли в итоге выигрыш по суммарному КПД установки «от воды и электричества до сжатого под большим давлением газа в баках» — не ясно.
              0
              Appleby et al. [31] tried to lower the costs of hydrogen production by creating higher current density conditions in conventional electrolyzers According to their research, high pressure electrolytes
              will consume less power in the process of electrolytic decomposition. The main reason was stated to be the shrinking effect of pressure on the gas bubbles which cause the ohmic voltage drop and power
              dissipation to reduce. Moreover, high pressure electrolysis has less power demand for the phase of product compression.
              Это алкалиновый электролиз, о котором речь. В РЕМ электролизе, правда, будет присутствовать другие факторы, негативно влияющие на эффективность, которые уменьшаются более толстой мембраной, но там можно достигнуть и очень высокое давление (достигается несколько сотен атмосфер при желании) Но это все перекроется в любом случае уменьшением затрат на компрессию. Самая затратная по энергии и капиталовложению первая ступень, когда газ не сжатый. Сжатие его перед компрессором приводит или к удешевлению или вообще ликвидации этой ступени. Чтобы понять затраты, в водородной заправочной станции, половина капзатрат это компрессор.

                0
                Речь в статье не о щелочных электролизерах, а как раз о PEM. Фотки выше тоже PEM электролизера.
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          0

          Так у них там рек много.


          И VW рядом. :)))

            0

            Водородом планируют восстанавливать железо из руды, которая является его оксидом, т.е. соединением с кислородом. При восстановлении кислород из оксида железа будет соединяться с водородом, и, в результате реакции будет получаться вода.
            А вот при электролизе воды при производстве водорода будет образовываться, как побочный продукт, кислород, который либо будут собирать и продавать, либо выпустят в атмосферу, что было бы очень хорошо.

            +2
            Тэкс… опять продираться через дебри гуглоперевода…
            В Зальцгиттере будет построен завод, который на полную мощность будет производить 400 Нм³ водорода
            видимо должно означать «Будет построен завод, который в режиме полной мощности будет способен производить до 400 кубометров (н.у.) водорода в час (в исходной статье не оговорено, что в час)». Ну а раз добрались до кубометров, то сразу переведём их в кВт*ч (как наиболее понятная в электрике энергетическая единица). 33,2 кВт*ч х 400=13280 кВт в час. 13,3 МВт*ч. Дальше у меня чёт крокодилы с попугаями вообще перестали складываться в поиске КПД… Мощность ветряков 30 МВт. Теоретически КПД 13,3/30=44%. Но как в эту схему впихнуть электролизную установку мощностью 2,2 МВт — я уже путаюсь. Может, 2,2 — на один ветряк, а ветряков всего 7? Тогда получается 15,4 МВт. КПД электролиза 13,3/15,4=86%, что достаточно близко к 90% промышленных электролизных установок. Но остаётся вопрос — куда девается ещё 14,6 МВт от ветряков… Можно было бы списать на КИУМ 50%, но в статье изначально говорится о пиковой генерации, может, часть энергии тратится на какие-нибудь насосы/очистку от солей/сжатие/транспортировку водорода или же подобные статьи надо нормально писать (тут претензии уже к исходной статье, а не к переводу) и переводить…
            P.S. В принципе, можно ещё озадачиться вопросом, сколько стали можно получить при помощи такого объема водорода, что делать с расплавленной сталью, если ветер закончился (подозреваю, что или резервирование источников электроэнергии, или водород используется как примесь к обычным газам/углю, недавно читал новость, что в Германии (или Австрии, не помню) водород собираются использовать при плавке стали, в качестве добавки к углю в количестве 20-40%)
              +1
              подозреваю, что или резервирование источников электроэнергии, или водород используется как примесь к обычным газам/углю, недавно читал новость, что в Германии (или Австрии, не помню) водород собираются использовать при плавке стали, в качестве добавки к углю в количестве 20-40%


              Другой производитель стали недавно заявлял вот такое: www.thyssenkrupp.com/en/newsroom/press-releases/world-first-in-duisburg-as-nrw-economics-minister-pinkwart-launches-tests-at-thyssenkrupp-into-blast-furnace-use-of-hydrogen-17280.html

              Вкратце: в обычном дОменном процессе производства чугуна используются кокс и угольная пыль. Последняя впрыскивается в нижнюю часть доменной печи и участвует в реакции как восстановитель (в дополнение к коксу). Специалистам Thyssenkrupp удалось заменить угольную пыль на водород. По очевидной причине это позволило снизить выбросы CO2 (возможно снижение выбросов на 20%).

              Вероятно, Salzgitter Flachstahl GmbH тоже хочет замутить что-то подобное.

              что делать с расплавленной сталью, если ветер закончился


              Вероятно, водород будет накапливаться в хранилище. Возможные перебои с производством будут компенсироваться ранее произведенным водородом. Если производительность электролизной установки выше, чем потребление техпроцессом, то можно одновременно и накапливать водород, и поддерживать процесс.
                0
                Кроме снижения выбросов пишут, что это еще и качество производимой стали позволяет повысить по сравнению с использованием угля.
                Единственный минус — пока это дороже обходится.
                0
                Так крокодилы с попугаями и не должны складываться — либо в попугаях считайте, либо в крокодилах. Иначе при сложении крокодилы всех попугаев слопают и ничего не получится!

                Если серьезно, то 33 кВт*ч как я понял это энергетический эквивалент водорода при сжигании. Только он на 1 кг водорода (~ 120 МДж или ~ 33 кВт*ч), а производительность установки в кубометрах дана. Вот и крокодилы с попугаями.

                КИУМ наземных(не морских) ветряков в Германии около 30%, но все равно энергии будет существенно больше вырабатываться чем нужно для этой электролизной установки. Куда пойдут излишки из статьи не ясно. Толи просто в общую сеть сливаться, толи кроме выработки водорода на заводе еще и другие процессы за счет «зеленого» электричества осуществляться будут типа электродуговой плавки или еще чего-то энергоемкого.
                  +1
                  Излишки водорода планируют пускать на подмешивание с природным газом по другим источникам, но непонятна пропорция (будут делать по норвежской технологии или рискнут подмешивать больший процент к природному газу?).
                  0
                  Потому что не надо умножать на 400. Если 33,2 кВт*ч это затраты на выработку, то эта цифра близка к энергии 1 кг водорода. На практике для килограмма водорода потребуется больше 40 кВт*ч, скажем 45 кВт*ч. Но килограмм водорода это примерно 10-11 м^3. Т.е для 400 кубометров нужно порядка 40 * 45 = 1.8 МВт*ч
                    0

                    А можно увидеть пример промышленной установки с КПД 90%?

                      0
                      Промышленных вроде еще и нет таких. 90% пока только в лабораториях выжимали.
                      Пром установки классическим схем до 80% с небольшим хвостиком дотянули.
                      PEM 70% c небольшим, но зато у них другие существенные преимущества есть.
                        0

                        В лабораториях пока лучшие результаты на уровне 80-82%. 85-86% — голубая мечта, которую надеются достичь в ближайшее десятилетие. 90% — просто пока недостижимая мечта, близкая к теоретическому пределу (~94%).

                    0
                    Но водород — штука опасная… А так идея неплоха
                      0
                      Я правильно понимаю, что водород используется не только для продувки, но и как возможное топливо для генерации электричества, чтобы металлургический завод работал в безветрие? Про металлургию я знаю мало, но помню, что, условно говоря, домны нельзя полностью останавливать.
                      –1
                      Очень хочется проникнуться достижением Зеленого Прогресса, но мешают воспоминания о битвах вокруг Северного потока — 2.
                        0
                        Одно другому не мешает. Вот и развивают различные альтернативы. Кстати кроме водорода планируют так же проводить тесты системы на природном газе, а этот газ так же можно добывать из ветряков (пример-схема для автомобилей, но для металлургии даже проще будет).
                          0
                            0
                            Вот поэтому политически и экономически эту проблему пытаются решить. Скорее всего будет компромисс и частично ветро-парки вырастут у соседей, а поставлять будут как реально, так и виртуально в Германию.
                              –1
                              И зачем это соседям? Отдавать землю, которой и так не много, под ветряки для другой страны? А самим какой энергией пользоваться? У России газ закупать? Замысловато.
                              А Германии? Мало им, что у них киловатт-час один из самых дорогих в мире (как раз, кстати, для компенсации той самой «зелени»), так надо усложнить ситуацию арендными платежами другой стране?
                              Или, может пора уже признать, что вся эта «зеленая энергетика» эффектна, но не эффективна? И можно сколько угодно мечтать про будущий прогресс, но нет и пока не предполагается материалов позволяющих делать хотя бы четырехлопастные ветряки, а значит коэффициент использования энергии ветра так и останется на уровне процента, что бы там не обещали в рекламе. Так что, ветряки это не будущее. Это экстенсивное прошлое.
                              0
                              Последние пару лет в Германии оншорные ветряки (про которое по ссылке) проигрывают почти все тендеры уступая солнечным электростанциями и офшорным (морским) ветрякам. Плюс в последнее время много протестов от местного населения, недовольным «испорченным видом» от установки огромных(с небольшой небоскреб) ветряков и ЛЭП к ним, а общественным мнением в Германии считаются и как минимум откладывают/приостанавливают проекты для повторого рассмотрения и обсуждений или вовсе отменяют полностью.

                              Вот и происходит сейчас в результате спад в темпах роста наземных ветряков. Только общий быстрый рост возобновляемой энергетики при этом продолжается. Просто в данный момент в Германии он смещается от наземных ветряков в пользу морских ветряков и солнечных станций.
                          +1
                          И зачем это соседям? Отдавать землю, которой и так не много, под ветряки для другой страны? А самим какой энергией пользоваться? У России газ закупать? Замысловато.

                          Вроде как этот вопрос можно отнести к всему движению ЕС, на протяжении уже многих лет, по строительству интерконнекторов и линий передач для лучшей взаимной торговли электроэнергией между странами.

                          А Германии? Мало им, что у них киловатт-час один из самых дорогих в мире (как раз, кстати, для компенсации той самой «зелени»), так надо усложнить ситуацию арендными платежами другой стране?

                          Вроде торгуя с Францией они никакой аренды не платят. Взаимный расчет по электроэнергии и все. Опять же Оффшорные ветряные электростанции могут решить этот вопрос.

                          Или, может пора уже признать, что вся эта «зеленая энергетика» эффектна, но не эффективна? И можно сколько угодно мечтать про будущий прогресс, но нет и пока не предполагается материалов позволяющих делать хотя бы четырехлопастные ветряки, а значит коэффициент использования энергии ветра так и останется на уровне процента, что бы там не обещали в рекламе. Так что, ветряки это не будущее. Это экстенсивное прошлое.

                          Вроде проблема лежит не в коэффициент использования энергии ветра, а в проблеме выраженной как «если слишком сильно дует, как сохранить ветряк?». Места под ветер в море вроде достаточно, и главное найти то где не очень много периодов именно сильного ветра.

                            +1
                            Кстати подобные установки не что-то новое, подобное промышленные электролизеры для наработки «зеленого» водорода на практике уже начали использовать еще несколько лет назад — как для хим. промышленности, так и для заправки «водородных» автомобилей.
                            Буквально на днях еще одну подобную установку запустили в работу (а не еще только планируют строить), тоже от Сименс, причем в 3 раза производительнее чем описанная в этой новости выше — на 1200 м3/час:
                            В Австрии начала работу крупнейшая в мире установка по производству зелёного водорода

                            И использование водорода как замена угля при выплавке стали уже обкатывается на практике (выше ссылка на это уже была, но тут переведенный вариант): ThyssenKrupp начал использовать водород в производстве стали

                            Тут новое, только что все три компонента (производство электроэнергии из ВИЭ, производство водорода из воды и этой энергии, сталелитейное производство с использованием этого водорода) объединены в общий технологический процесс на одной площадке принадлежащей одной фирме.

                            И небольшая брошурка на промышленные электролизеры от Сименса используемые в подобных проектах заодно: Siemens SILYZER 300

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое