Czasopismo | GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA | Rocznik 2024 - zeszyt 9

Prospects for a large-scale green hydrogen storage methods development in Poland – a review

Perspektywy rozwoju metod wielkoskalowego magazynowania zielonego wodoru w Polsce – przegląd

10.15199/17.2024.9.1

nr katalogowy: 150721
10.15199/17.2024.9.1

Streszczenie

Hydrogen is predicted to play a significant role in the economy and in the process of reaching climate neutrality by 2050. Optimiz ing its utilization in the economy necessitates first and foremost the development of a storage system. The core of storing energy in a form of hydrogen, created from renewable energy sources during periods of energy surplus, is its reuse during times of high demand for it. In addition, the stored hydrogen can be used in many industries, such as chemicals, refining, and transportation. This article discusses the possibility for large-scale green hydrogen storage in Poland. The potential of subsurface hydrogen stor age, liquid hydrogen storage, ammonia storage, and the utilization of gas networks for storage are investigated.

Abstract

Przewiduje się, że wodór będzie odgrywał znaczącą rolę w gospodarce oraz w procesie osiągnięcia neutralności klimatycz nej do 2050 roku. Optymalizacja jego wykorzystania wymaga przede wszystkim opracowania wydajnego systemu magazyno wania. Istotą magazynowania energii w postaci wodoru, wytworzonego z odnawialnych źródeł energii, w okresach produkcji jej nadwyżek, jest ponowne wykorzystanie zmagazynowanej energii w okresach wysokiego zapotrzebowania na nią. Zmaga zynowany wodór może być ponadto wykorzystany w wielu gałęziach gospodarki, takich jak przemysł chemiczny, rafineryjny, czy transport. Niniejszy artykuł omawia możliwości wielkoskalowego magazynowania zielonego wodoru w Polsce. Zbadano potencjał podpowierzchniowego magazynowania wodoru, magazynowania ciekłego wodoru, magazynowania amoniaku oraz wykorzystania sieci gazowych do magazynowania.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Arnaiz del Pozo Carlos, Schalk Cloete. 2022. “Techno-economic assessment of blue and green ammonia as energy carriers in a low-carbon future”. Energy Conversion and Management 255: 115312.
[2] Aziz Muhammad, Agung Tri Wijayanta, Asep Bayu Dani Nandiyanto.2020. “Am monia as Effective Hydrogen Storage: A Review on Production, Storage and Utili zation”. Energies 13: 3062.
[3] Baardsen Høines Aurora. 2022. “A concept study on offshore floating hydrogen pro duction, storage and offloading”. Master’s Thesis. University of Bergen. Norway.
[4] Bordbar Gaskare Nima. 2021. “Techno-economic analysis of the production of green liquid hydrogen on offshore platforms from wind Energy to refuel ships”. Master’s thesis. Politecnico di Milano. Italy.
[5] Brodacki Dominik, J. Gajowiecki, R. Hajduk, P. Kacejko, S. Kowalski, E. Matczyńska, R. Miętkiewicz, R. Nowakowski, N. Plaskiewicz, M. Ruszel. 2021. „Zielony Wodór z OZE w Polsce. Wykorzystanie Energetyki Wiatrowej i PV do Produkcji Zielonego Wodoru Jako Szansa na Realizację Założeń Polityki Klimaty czno-Energetycznej UE w Polsce”. Dolnośląski Instytut Studiów Energetycznych, Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej.
[6] Chaczykowski Maciej, Andrzej Osiadacz. 2016. „Technologie Power-To-Gas w as pekcie współpracy z systemami gazowniczymi”. VI Konferencja Naukowo-Tech niczna Energetyka Gazowa.
[7] Clean Hydrogen Monitor. 2022.: https://hydrogeneurope.eu/clean-hydrogen-moni tor-2022/.
[8] Cunanan Carlo James, Carlos Andrés Elorza Casas, Mitchell Yorke, Michael Fowler, Xiao-Yu Wu. 2022. “Design and Analysis of an Offshore Wind Power to Ammonia Production System in Nova Scotia”. Energies 15: 9558.
[9] Czapkowski Grzegorz, Krzysztof Bukowski.2013. „Potencjał zasobowy soli kami ennej i soli potasowych w Polsce a perspektywy jego wykorzystania”. Górnictwo Odkrywkowe 2: 74-84.
[10] Czapkowski Grzegorz, Radosław Tarkowski. 2018. „Uwarunkowania geologiczne wybranych wysadów solnych w Polsce i ich przydatność do budowy kawern do magazynowania wodoru”. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 472: 53–82.
[11] European Hydrogen Backbone. 2022. “A European hydrogen Infrastructure vision covering 28 countries”.: https://gasforclimate2050.eu/wp-content/uploads/2022/04/ EHB-A-European-hydrogen-infrastructure-vision-covering-28-countries.pdf.
[12] European Hydrogen Backbone: https://ehb.eu/page/european-hydrogen-back bone-maps.
[13] Gezerman A. O. 2022. “A critical assessment of green ammonia production and am monia production technologies”. Kem. Ind. 71, 1-2: 57−66.
[14] Ghavam Seyedehhoma, Maria Vahdati, I. A. G. Wilson, Peter Styring. 2021. “Sus tainable Ammonia Production Processes”. Frontiers in Energy Research 9.
[15] Gulati Akash. 2022. “An analysis of green hydrogen to ammonia market opportuni ties”. Master's project. Duke University. USA.
[16] Hassan I. A., Haitham S. Ramadan, Mohamed A. Saleh, Daniel Hissel. 2021. “Hy drogen storage technologies for stationary and mobile applications: Review, analysis and perspectives”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 149: 111311.
[17] Hydrogen Insights. 2021. “A perspective on hydrogen investment, market devel opment and cost competitiveness “.:https://hydrogencouncil.com/wp-content/up loads/2021/02/Hydrogen-Insights-2021.pdf.
[18] Hybrid LNG & Ammonia Infrastructure Report. “Key to a Green Economy”. Available online: https://www.bv.com/perspectives/hybrid-lng-ammonia-infrastruc ture-key-green-economy.
[19] International Energy Agency. 2019. “The Future of Hydrogen: Seizing today’s op portunities”. OECD, Paris Cedex 16.
[20] International Energy Agency. 2022. Report: “Global hydrogen review 2022”.
[21] Jones Daniel, Waheed Al-Masry, Charles Dunnill. 2017. “Hydrogen-enriched natu ral gas as a domestic fuel: An analysis based on flash-back and blow-off limits for domestic natural gas appliances within the UK”. Sustainable Energy & Fuels 2.
[22] Kanellopoulos K., S. Busch, M. De Felice, S. Giaccaria, A. Costescu. 2022. “Blend ing hydrogen from electrolysis into the European gas grid” EUR 30951 EN, Publi cations Office of the European Union, Luxembourg.
[23] Kimman Nick. 2020. “Power-to-gas efficiency of a hydrogen back-up system gov erned by interrupitble sources services”. Master’s Thesis. Delft University of Tech nology. The Netherlands.
[24] Kupecki Jakub, Michał Deuszkiewicz, Aneta Korda-Burza, Jarosław Milewski, Syl wia Pawlak, Grzegorz Rosłonek, Marek Skrzypkiewicz, Konrad Świerczek, Andrzej Teodorczyk, Władysław Wieczorek, et al. 2020. Raport zespołu nr 4 Gospodarka Wodorowa.
[25] Ligęza Klaudia, Piotr Narloch. 2023. „Perspektywy magazynowania wodoru z odnawi alnych źródeł energii w Polsce cz.1”. Nowa Energia 1. 87: 77 – 85.
[26] Machaj K., J. Kupecki, Z. Malecha, A.W. Morawski, M. Skrzypkiewicz, M. Stanclik, M. Chorowski. 2022. „Ammonia as a potential marine fuel: A review”. Energy Strategy Reviews 44: 100926.
[27] Mallouppas George, Constantina Ioannou, Elias Ar. Yfantis. 2022. “A Review of the Latest Trends in the Use of Green Ammonia as an Energy Carrier in Maritime Indus try”. Energies 15: 1453.
[28] Małachowska Aleksandra, Natalia Łukasik, Joanna Mioduska, Jacek Gębicki. 2022. „Hydrogen Storage in Geological Formations – The Potential of Salt Caverns”. Ener gies 15: 5038.
[29] Michalski Jan, Ulrich Bunger, Fritz Crotogino, Sabine Donadei, Gregor-Sonke Schnei der, Thomas Pregger, Karl-Kien Cao, Dominik Heide. 2017. “Hydrogen generation by electrolysis and storage in salt caverns: Potentials, economics and systems aspects with regard to the German Energy transition”. International Journal of Hydrogen Energy 42: 13427-13443.
[30] Miziołek Mariusz, Bogdan Filar, Tadeusz Kwilosz. 2022. „Magazynowanie wodoru w sczerpanych złożach gazu ziemnego”. Nafta-Gaz 3: 219-239.
[31] Nosherwani Shahmir Ali. 2020. “Technological assessment of commercial ammonia synthesis methods in coastal areas of Germany”. Master’s Thesis. University of Lisboa. Portugal.
[32] Portarapillo Maria, Almerinda Di Benedetto. 2021. “Risk Assessment of the Large Scale Hydrogen Storage in Salt Caverns”. Energies 14: 2856.
[33] Publikacja informacyjna 11/I. 2021. „Bezpieczne wykorzystanie wodoru jako paliwa w komercyjnych zastosowaniach przemysłowych” Polski Rejestr Statków S.A.
[34] Riemer Matia, Florian Schreiner, Jakob Wachsmuth. 2022. “Conversion of LNG Ter minals for Liquid Hydrogen or Ammonia Analysis of Technical Feasibility under Eco nomic Considerations”. Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI. 11.
[35] Salmon Nicholas, Rene Bañares-Alcántara. 2022. “A global, spatially granular tech no-economic analysis of offshore green ammonia production”. Journal of Cleaner Pro duction 367: 133045.
[36] Schrotenboer Albert H., Arjen A. T. Veenstra, Michiel A.J. uit het Broek, Evrim Ur savas. 2022. “A Green Hydrogen Energy System: Optimal control strategies for in tegrated hydrogen storage and power generation with wind energy”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 168: 112744.
[37] Shepherd Jack, Muhammad H. A. Khan, Rose Amal, Rahman Daiyan, Iain MacGill. 2022. “Open-source project feasibility tools for supporting development of the green ammonia value chain”. Energy Conversion and Management 274: 116413.
[38] Smart Katie. 2022. “Review of recent progress in green ammonia synthesis. Decarboni sation of fertilizer and fuels via green synthesis”. Johnson Matthey Technol. Rev. 66. 3: 230–244.
[39] Such Piotr. 2020. „Magazynowanie wodoru w obiektach geologicznych”. Nafta-Gaz 11: 794-798.
[40] Szlęk Andrzej, Wojciech Adamczyk, Jolanta Bijańska, Krzysztof Wodarski. 2023. „Amoniak jako nośnik energii”. Nowa Energia 2. 88: 46-5.
[41] Takach Mahdi, Mirza Sarajlić, Dorothee Peters, Michael Kroener, Frank Schuldt, Karsten von Maydell. 2022. “Review of Hydrogen Production Techniques from Water Using Renewable Energy Sources and Its Storage in Salt Caverns”. Energies 15: 1415.
[42] Tarkowski Radosław, Barbara Uliasz-Misiak. 2022. „Towards underground hydro gen storage: A review of barriers”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 162: 112451.
[43] Uliasz-Misiak Barbara, Joanna Lewandowska-Śmierzchalska, R. Matuła, R. Tarkows ki. 2022. “Prospects for the Implementation of Under-ground Hydrogen Storage in the EU”. Energies 15: 9535.
[44] Ulucan Tolga Han, Sneha A. Akhade, Ajith Ambalakatte, Tom Autrey, Alasdair Cairns, Ping Chen, Young Whan Cho, Fausto Gallucci, Wenbo Gao, Jakon B. Grinderslev, et al. 2023. “Hydrogen storage in liquid hydrogen carriers: recent activities and new trends”. Prog. Energy 5: 12004.
[45] Underground Gas Storage facility Damasławek. Available online: https://www. gaz-system.pl/en/transmission-system/investment-projects/damaslawek-ugs.html.
[46] Valle-Falcones Laura M., Carlos Grima-Olmedo, Luis F. Mazadiego-Martínez, A. Hurtado-Bezos, Sonsoles Eguilior-Díaz, R. Rodríguez-Pons. 2022. ”Green Hydrogen Storage in an Underground Cavern: A Case Study in Salt Diapir of Spain”. Appl. Sci. 12: 6081.
[47] Wang Bin, Tao Li, Feng Gong, Mohd Hafiz Dzarfan Othman, Rui Xiao. 2022 “Am monia as a green energy carrier: electrochemical synthesis and direct ammonia fuel cell – a comprehensive review”. Fuel Processing Technology 235: 107380.
[48] Wiącek Alicja, Mariusz Ruszel, Jolanta Stec-Rusiecka. 2022. „Bezpieczeństwo ener getyczne: wybrane zagadnienia”. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej: 21 34.
[49] Yang Christopher, Joan Ogden. 2007. “Determining the lowest-cost hydrogen delivery mode” International Journal of Hydrogen Energy 32. 2: 268-286.
[50] Yüzbaşioğlu Abdullah E., Cemre Avşar, Ahmet Ozan Gezerman. 2022. “The current situ ation in the use of ammonia as a sustainable energy source and its industrial potential”. Current Research in Green and Sustainable Chemistry 5: 100307.
[51] Zacharski Jarosław, Adam Wójcicki, Grzegorz Czapowski. 2022. „Wykorzystanie wy branych struktur geologicznych do podziemnego magazynowania substancji” Państ wowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawaczy. Forum Innowacyjności.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-9 , nr katalogowy 150721 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA- e-zeszyt (pdf) 2024-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	38.00 zł

Prenumerata

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

360.00 zł

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Zeszyt

2024-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma