Hidrogén cseppfolyósítás termodinamikai és energetikai elemzése
A villamos energia piac volatilitása, a megújuló energiaforrások integrációja az energiamixbe, a közlekedés zöldítése, valamint a klímavédelem. Mind olyan okok, melyek lehetőséget biztosítanak a drága, de régóta várt hidrogén technológiák számára. Én ezen belül a cseppfolyósító eljárások vizsgálatára adtam a fejem.
A cseppfolyósítás gyakorlati alkalmazása a jövőben nagy változásokon fog keresztülmenni. Ennek az egyik fő oka a hidrogén felhasználásának változása. Az első ipari cseppfolyósító üzemek mind nagy kapacitásúak voltak és az űrprogramokat szolgálták, rakéta hajtóanyag ellátással. Mára a hidrogén megjelent a polgári közlekedésben. Németországban, Hollandiában és más országokban is töltőállomások létesülnek személyautók és buszok számára. Ezek közlekedési eszközök főleg gázhalmazállapotban tárolják a hidrogént. Vonatok és hajók esetében már üzemelnek cseppfolyósított hidrogént használó járművek. Nagy áttörés lesz, mikor a polgári légi közlekedésben is megjelennek az első cseppfolyósított hidrogént alkalmazó repülők. Az utóbbi időkben is látszódik a tendencia a kisebb egységteljesítményű, néhány tonna per nap kapacitású üzemek létesülésére, főleg Ázsiában. Véleményem szerint a közlekedés miatt a decentralizált töltőállomások ellátására kisebb kapacitású hidrogén cseppfolyósító üzemek létesülhetnek a jövőben.
Az üzemek szabályozhatósága, mint villamos energia fogyasztók, és szabályzásban való résztvevők nagy üzleti előnyt jelenthet majd, mely elősegítheti a termék árának versenyképességét.
Célom, hogy a cseppfolyósító eljárásokat hőséma számítás alapján optimalizáljam. A névleges üzemállapot optimális paramétereinek megkeresését részecske raj intelligenciával végzem. Az optimalizáció célja, hogy az eredményül kapott fajlagos villamos energia fogyasztás egységnyi hidrogénre minimális legyen, így az eredményt [kWhe/kgH2] dimenzióban keresem. A számításokat Excelben végzem, az energiamérlegeket felírva a termodinamikai paramétereket FluidProp adatbázisból kérem le. Az optimalizáló algoritmust, a részecske raj intelligenciát VBA-ban futtatom.
A versenyképes üzleti modellhez szükséges a minél alacsonyabb villamos energia fogyasztás. A szabályzás miatt mindenképpen fontos ismerni ezen folyamatok szabályzási lehetőségeit, részterheléses hatásfokait és terhelési gradienseit. Ezeket a tulajdonságokat megvizsgálva és ismerve meghatározhatjuk a határköltségeket és becsülhetjük az éves bevételeket.
szerző
-
Hajdú Levente Péter
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Szücs Botond
Doktorandusz, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
