ORIGINAL PAPER
Evaluation of the economic efficiency of hydrogen production by lignite gasification
1
IGSMiE PAN, Poland
2
AGH Wydział Zarządzania, Poland
Submission date: 2019-08-28
Final revision date: 2019-10-23
Acceptance date: 2019-10-25
Publication date: 2019-12-20
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2019;22(4):21-36
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
Hydrogen as a raw material finds its main use and application on the Polish market in the chemical industry. Its potential applications for the production of energy in fuel cell systems or as a fuel for automobiles are widely analyzed and commented upon ever more frequently.
At present, hydrogen is produced worldwide mainly from natural gas, using the SMR technology or via the electrolysis of water. Countries with high levels of coal resources are exceptional in that respect, as there the production of hydrogen is increasingly based on gasification processes. China is such an example. There some 68% of hydrogen is generated from coal.
The paper discusses the economic efficiency of hydrogen production technologies employing lignite gasification, comparing it with steam reforming of natural gas technology (SMR). In present Polish conditions, this technology seems to be the most probable alternative for natural gas substitution.
For the purpose of evaluating the economic efficiency, a model has been developed, in which a sensitivity analysis has been carried out. An example of the technological process of energy-chemical processing of lignite has been presented, based on the gasification process rooted in disperse systems, characteristics of the fuel has been discussed, as well as carbon dioxide emission issues. Subsequently, the assumed methodology of economic assessment has been described in detail, together with its key assumptions. Successively, based on the method of discounted cash flows, the unit of hydrogen generation has been determined, which was followed by a detailed sensitivity analysis, taking the main risk factors connected with lignite/coal and natural gas price relations, as well as the price of carbon credits (allowances for emission of CO2) into account.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Ocena efektywności ekonomicznej wytwarzania wodoru na drodze zgazowania węgla brunatnego
produkcja wodoru, ocena ekonomiczna, SMR, pozwolenia na emisję CO2, zgazowanie węgla brunatnego
Wodór jako surowiec ma głównie zastosowanie na rynku Polskim w przemyśle chemicznym, jednak coraz częściej są szeroko analizowane i komentowane jego perspektywiczne zastosowania do produkcji energii w układach ogniw paliwowych czy jako paliwa samochodowego.
W chwili obecnej na świecie wodór wytwarzany jest głównie z gazu ziemnego przy wykorzystaniu technologii reformingu parowego lub na drodze elektrolizy wody. Wyjątkiem są kraje dysponujące dużymi zasobami węgla, gdzie jego produkcja jest coraz częściej oparta na procesach zgazowania. Takim przykładem są Chiny, gdzie około 68% wodoru wytwarzane jest z węgla.
Artykuł porusza tematykę oceny efektywności ekonomicznej technologii produkcji wodoru na drodze zgazowania węgla brunatnego odnosząc ją do technologii reformingu parowego gazu ziemnego (SMR). Aktualnie, w warunkach polskich technologia ta wydaje się być najbardziej prawdopodobną alternatywą substytucji gazu ziemnego.
Na potrzeby oceny efektywności ekonomicznej zbudowano model, w którym przeprowadzono analizę wrażliwości, w szczególności zaprezentowano przykładowy proces technologiczny energo-chemicznego przetwarzania węgla brunatnego, bazujący na procesie zgazowania na podstawie układu dyspersyjnego, omówiono charakterystykę paliwa oraz kwestię emisji ditlenku węgla. Następnie szczegółowo opisano przyjętą metodykę oceny ekonomicznej oraz jej kluczowe założenia. Kolejno, bazując na metodzie zdyskontowanych przepływów pieniężnych, wyznaczono jednostkowy koszt wytworzenia wodoru, po czym dokonano szczegółowej analizy wrażliwości, uwzględniając główne czynniki ryzyka, związane z relacją cen węgla i gazu ziemnego oraz ceną pozwoleń na emisje CO2.
REFERENCES (15)
1.
British Petroleum BP: Energy Outlook. [Online] https://www.bp.com/content/dam... [Accessed: 2019-05-27].
2.
Chmielniak et al. 2013 – Chmielniak, T., Ściążko, M. i Sobolewski, A. 2013. Fluidized bed gasification of coal in a CO2 atmosphere (Fluidalne zgazowanie węgla w atmosferze CO2). Karbo 1, pp. 6–15 (in Polish).
3.
Chmielniak, T. 2014. Simulation analyzes of hydrogen production technology in the aspect of CO2 emissions – coal mining, transport and processing (Badania symulacyjne technologii wytwarzania wodoru w aspekcie emisji CO2 – wydobycie, transport i przetwórstwo węgla). Monografia, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej (in Polish).
4.
DOE NETL: Quality guidelines for Energy System Studies: Cost Estimation Methodology for NETL Assessments for Power Plant Performance: DOE/NETL-2011/1455, April 2011.
5.
Kwaśniewski et al. 2014 – Kwaśniewski, K., Kopacz, M., Grzesiak, P. and Kapłan, R. 2014. Assessment of economic effectiveness of selected coal gasification technologies (Ocena efektywności ekonomicznej wybranych technologii zgazowania węgla). Karbo 4, pp. 202–213 (in Polish).
6.
Kwaśniewski et al. 2015 – Kwaśniewski, K. eds., Kopacz, M. eds., Grzesiak, P., Kapłan, R. and Sobczyk, E.J. 2015. Coal gasification – conditions, effectiveness and perspectives for development, AGH, Kraków.
7.
Kwaśniewski et al. 2016 – Kwaśniewski, K., Kopacz, M., Kapłan, R., Grzesiak, P. and Sobczyk, J. 2016. Economic assessments of hydrogen production by coal gasification (Ocena ekonomiczna wytwarzania wodoru przez zgazowanie węgla). Przemysł Chemiczny 95, No. 2, pp. 241–249. Bibliogr. p. 249, Kraków.
8.
Luque, R. and Speight, J. 2015. Gasification for Syntetic Fuel Production. Woodland Publishing Series In Energy 69, Elsevier Ltd. (p. 11).
9.
McHugh et al. 2005 – McHugh, K., Eisele, S. and Nestell, J. 2005. Hydrogen production methods. MPR Associates, Inc. MPR-WP-0001.
10.
Molenda, J. 2008. Hydrogen energetics – technologies and perspectives (Energetyka wodorowa – technologie i perspektywy). Wszechświat vol. 108, No. 04-06 (in Polish).
11.
Regulation (EU) 2019/943 of the European Parliament and of the Council of 5 June 2019 on the internal market for electricity. Bruksela 2019 [Online] https://eur-lex.europa.eu/lega... [Accessed: 2019-06-21].
12.
Prasertcharoensuk et al. 2019 – Prasertcharoensuk, P., Bull, S.J. and Phan, A.N. 2019. Gasification of waste biomass for hydrogen production: Effects of pyrolysis parameters. Renewable Energy Vol. 143.
13.
Surygała, J. 2008. Hydrogen as a fuel (Wodór jako paliwo). Warszawa: Scientific and Technical Publishing House (in Polish).
14.
Taniewski, M. 2012. Syngas and carbon dioxide chemistry. Review of today’s opportunities (Chemia gazu syntezowego i ditlenku węgla. Zarys współczesnych możliwości). Przemysł Chemiczny 91/4 (in Polish).
15.
Yang, J. 2019. Hydrogen as an Energy Carrier: Can China accelerate the path down the learning curve? [Online] https://ihsmarkit.com/research... [Accessed: 2019-10-23].
Share
RELATED ARTICLE
| eISSN: | 2720-569X |
| ISSN: | 1429-6675 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
