št. projekta Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo 1111 lil T^i lili ^imjini E p u s L -'JOSILEC J. Aškerčeva 6 1000 Ljubljana, Slovenija telefon.: 01 47712 00 faks: 01 2518567 WMrw:fs.iini-lj.ši e-mail: dekanat@fs.uni-lj.si '■> E N i Vl-0297 i'H zadeve; SPEV - Slovenija in prehod na ekonomijo vodika Zaključno poročilo raziskovalnega projekta Oktober 2008 COBISS.SWD:10705947 Projekt: CRP »Konkurenčnost Slovenije 2006 - 2013« IZVAJALEC: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, nosilka projekta Laboratorij za termoenergetiko doc.dr. Mfl&ael Sekavčhik, vodja projekta Ljubljana, 29. 10.2008 prof.dr. Jo; lovnik, dekan prof.dr. uhovnik, Univerza v Liübliani c 1000 Ljubljana, olovenija Fakulteta za strojništvo telefon.-, oi 47712 00 faks: 01 2518567 ..................................................www.fs.uni-lj.si e-mail: dekanat@fs.uni-lj.si Št. poročila.: 03-16/1-08/MS SPEV - Slovenija in prehod na ekonomijo vodika Zaključno poročilo raziskovalnega projekta Oktober 2008 Avtoiji: doc.dr. Mihael Sekavčnik, univ.dipl.inž.str. Mitja Mori, univ.dipl.inž.str. prof. dr. Viktor Grilc (Kemijski Inštitut Ljubljana) mag. Gorazd Lampič (Elaphe, d. o. o.) mag. Matej Gajzer (TECES) Mateja Mešl Franc Koplan (Magneti, d. d.) © Laboratorij za termoenergetiko Fakulteta za strojništvo Aškerčeva 6, Ljubljana Brez soglasja Laboratorija za termoenergetiko je prepovedano vsakršno razmnoževanje ali prepis v kakršnikoli obliki. Fakulteta za strojništvo ne prevzema odgovornosti za kakršnokoli neposredno, posredno ali posledično škodo, ki bi lahko izvirala iz napačne uporabe informacij ali podatkov ali nezmožnosti uporabe informacij ali podatkov, ki izhajajo iz tega dela. Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne celice Ciljni raziskovalni program »Konkurenčnost Slovenije 2006 - 2013« Projekt Vl-0297 SPEV - Slovenija in prehod na ekonomijo vodika ZAKLJUČNO POROČILO PROJEKTA Datum: September 2008 Namen: Namen projekta SPEV obsega pripravo celovitega interdisciplinarnega pregleda stanja na področju potencialov in razvojnih izzivov ob prehodu na ekonomijo vodika v Sloveniji in sicer na področjih: o izrabe obstoječih, zlasti obnovljivih virov energije v vodikovih tehnologijah - trendi v svetu in potenciali v Sloveniji; o mobilnih aplikacij; o stacionarnih aplikacij; o proizvodnje in shranjevanja vodika; o razvoja in komercializacije komponent perifernih sistemov v slovenski industriji; o potencialov direktnih in multiplikacijskih ekonomskih učinkov na slovensko gospodarstvo. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika F'ri izdehn i üokumcnia so(kio\iiii: - lJn!\erza v I jiibljaiii. F;ikiilleta 7;i stiojništv o. nosilka pmjckui doc.Jr. Mihaci ,Scka\čnik. vodja projckia Milja Mori - Kemijski iiišlitut - Magneti l.juhjiaiia. d. d. -- TECL.S. "rehnolo.škt ceiilcr za električne stroje - I.lni\crza \ Ljubljani, Ekonomska lakiilteta - Doniel. d.d - iskra .Ax loclcktrika. d. d. - Midrin Koiomatika. d. o. o. DRtK.l; - Rlaphe. d. o. o. prof.dr. Viktor Cirdc 1-ranc Kopian mag. Matej Ciajzcr Bojan Slergar prol'.dr Marko .laktič mag. Matjaž Čeniažar Robert Žerjal Mirko Petro\Oič mag. (jorazd Lanipič Mateja Mešl » « V Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne celice Slovenian Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform Pobreška cesta 20, SI-2000 Maribor S +386 2 333 13 50 i +386 2 333 13 51 ^ info@sihfc-si http:/Avww.sihfc.si SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika KAZALO 1 UVOD 2 MEDNARODNE ŠTUDIJE IN ANALIZE NA PODROČJU VODIKOVIH TEHNOLOGIJ _ 3 VODIKOVE TEHNOLOGIJE 3.1 Pridobivanje vodika 9 3.1.1 Reformiranje zemeljskega plina s paro 10 3.1.2 Uplinjanje velenjskega lignita 11 3.1.3 TERMOKEMIČNO uplinjanje lesne biomase 12 3.1.4 PIROLIZA LESNE BIOMASE 13 3.1.5 Kombinirani proces pirolize in uplinjanja lesne biomase 14 3.1.6 Elektroliza 15 3.2 Transport, Logistika IN Shranjevanje vodika 16 3.3 Uporaba vodika 20 3.3.1 Stacionarne aplikacije: Fosfornokislinska gorivna celica (PAFC) 22 3.3.2 Mobilne aplikacije 22 3.4 študije Življenjskih ciklov tehnologije »Life Cycle Assessment« 23 3.4.1 Faze projekta LCA 23 3.4.2 značilnosti in omejitve LCA 27 3.5 Programsko okolje GaBi 4 28 4 ANAI J7.A REZULTATOV LCA ŠTUDIJ OBRAVNAVANIH TEHNOLOGIJ_^ 4.1 Poraba surovinskih virov 31 4.1.1 Poraba neobnovljivih virov 32 4.1.2 Poraba obnovljivih virov 33 4.2 VPLIVI NA OKOLJE 34 4.2.1 Potencial globalnega segrevanja (GWP; metodologija - CML2001) 35 4.2.2 Potencial zakisljevanja okolja (AP; metodologija - CML2001) 37 4.3 ENERGIJSKI IZKORISTEK PRETVORB 38 4.4 Energija porabljena za proizvodnjo 1 kg vodika 40 4.5 LCC (Life Cycle Costing) analiza 41 4.5.1 Cena kilograma proizvedenega vodika po različnih tehnoloških postopkih 41 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 4.5.2 primerjava cen aktualnih energijskih virov s ceno vodika pridobljenega po različnih tehnoloških poteh 43 4.6 Uporaba vodika iz lesne biomase v transportu 45 5 POTENCIAL. INTERES. PROMOCIJA IN IZOBRAŽEVANJE NA PODROČJU TEHNOLOGIJ VODIKA_42 5.1 Metodologija 47 5.2 Poznavanje, Interes in potencial slovenskega gospodarstva 48 5.3 Promocija in izobraževanje 53 5.4 Ciljna publika 54 5.5 PRIPRAVLJENO GRADIVO 54 6 POLITIKE ZA USPEŠNO IMPLEMENTACIJO VODIKOVIH TEHNOLOGU 55 6.1 Izhodišča 55 6.1.1 stanje v sloveniji 55 6.1.2 politike za uvajanje tehnologij vodika 56 6.2 Predlogi za oblikovanje razvojne politike v podporo uvajanju tehnologije vodika v Sloveniji 57 6.2.1 Priprava dolgoročne strategije in programa izvajanja razvojne politike 58 6.2.2 Vzpostavitev organizacije za celovito in usmerjeno izvajanje politik 59 6.2.3 Operativni program za izvajanje strategije - Predlogi za programe in ukrepe razvojne politike v obdobju treh do petih let 60 6.3 Povzetek k poglavju 65 7 LITERATURA 67 8 PRILOGE 74 A. PRILOGA - TEHNOLOŠKE SHEME PROCESOV V OKOLJU GABI4 75 Al A2 A3 A4 A5 A6 Reformiranje zemeljskega plina s paro 75 Uplinjanje velenjskega lignita 76 Termokemično uplinjanje lesne biomase 76 pmoliza lesne biomase 77 Kombinirani proces pirolize in uplinjanja lesne biomase 78 Elektroliza 79 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika B. PRILOGA - REZULTATI PODPROJEKTA PIPI_81 Analiza anketnih vprašanj 81 Izbor podjetij na osnovi prijavljene primarne dejavnosti 85 Primeri dejavnosti na posameznih vsebinskih področjih 88 Gradivo za izobraževanje 89 m SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 1 UVOD Današnji industrijski razvoj in gospodarska rast temelji na intenzivni rabi energije, ki jo pretežno dobimo iz neobnovljivih virov, zlasti fosilnih goriv. Na sliki 1.1. je prikazan porast povpraševanja po električni energiji do leta 2030, kjer je razvidno, da bodo tudi v prihodnjih desetletjih fosilna goriva (kljub absolutnemu povečevanju izkoriščanja obnovljivih virov energije) igrala nosilno vlogo pri energijski oskrbi. Nekateri segmenti gospodarstva, kot je transport, je danes skorajda 100 % odvisen od nafte in njenih derivatov. We, / TWh 4.S00 voda, veter biomasa, sonce jedrska energija premog zemeljski plin nafta 100 o/o Wg, / TW h 35.000 Slika 1.1. Pričakovan porast povpraševanja in struktura proizvodnje električne energije v EU in svetu, vir Eurostat, lAE Odvisnost od fosilnih goriv je problematična z več vidikov: • Zaloge fosilnih goriv so končne. Na primer: od celotnih ocenjenih zalog konvencionalne nafte (2.01310'^ sodčkov nafte) smo jih več kot polovico porabiU do konca leta 2005; presegli smo torej t.i. Hubertov vrh, proizvodnja nafte je dosegla svoj maksimum in bo v prihodnjih desetletjih le še upadala. Povečano povpraševanje po fosilnih gorivih v hitro rastočih gospodarstvih zlasti na Kitajskem in v Indiji bo povzročalo velike cenovne pritiske na trgih energentov. • Fosilna goriva postajajo strateška surovina in so zaradi neenakomerne razporejenosti po zemeljski obli vir političnih in gospodarskih nestabibiosti. • Vplivi izrabe fosilnih goriv in gospodarskega razvoja na degradacijo okolja se čedalje bolj odražajo na spoznanju okoljsko nevzdržnega razvoja. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Razvite države se ob zavedanju zatečenega stanja, ki je na dolgi rok nevzdržno, ozirajo po raziskavah novih paradigem energijske oskrbe, ki morajo biti takšne da: • zmanjšujejo energijsko odvisnost od uvoženih virov energije, • omogočajo trajnostno oskrbo s primarnimi viri energije z nevtralnimi emisijskimi učinki na okolje, • spodbujajo racionahio rabo energije, • temeljijo na energijsko učinkovitih tehnologijah, • omogočajo tehnološko pozicioniranje domačega gospodarstva z veliko dodano vrednostjo, • so socio-ekonomsko sprejemljive. Ekonomija vodika se ponuja kot ena od takšnih paradigm, ki ponuja števihie rešitve na naštete zahteve, pa tudi vrsto vprašanj tako na ravni reševanja problemov pri tehnoloških prebojih, kakor tudi konceptualnih vprašanj celovite energijske oskrbe na nivoju večjih regij- Najrazvitejše države so se reševanja teh vprašanj lotile ob izdatnih vlaganjih že pred desetletjem in danes razpolagajo z delno razvitimi tehnologijami ter izdelanimi strategijami in izvedbenimi načrti za vsebinsko smiselno in časovno optimalno vpeljavo vodikovih tehnologij. Ob tem se je potrebno zavedati mednarodno sprejetih zavez o učinkovitejši izrabi obnovljivih virov energije, zmanjšanju odvisnosti od uvoza fosilnih goriv in zmanjšanju emisij toplogrednih plinov. Prehod na ekonomijo vodika je za Slovenijo pomemben tudi s stališča integritete v EU, energetsko infrastrukturo in razvojnim ter industrijskim potencialom, ki ga imajo domače raziskovalne institucije ter gospodarstvo. Študija SPEV podaja odgovore na osnovna vprašanja o optimabiih tehnoloških poteh pridobivanja vodika in lahko služi v oporo pri snovanju najprimernejših politik. Bistvo prehodna v trajnostno energetiko je različnih možnih izbirah primarnih virov energije, glede na njihovo razpoložljivost v posameznih državah ali lokalnem okolju. Tehnologije vodika in gorivnih celic pa skupaj s pametnimi omrežji omogočajo njihovo zanesljivo uporabo. V pričujoči študiji smo med drugim uporabili metodologijo »analize življenjskih ciklov (angl. Life Cycle Assessment)« s katero smo enotno zaobjeli za Slovenijo najbolj zanimive tehnološke poti pridobivanja vodika iz razpoložljivih primarnih virov energije. Pri tem smo SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika zasledovali podatke kot so npr. poraba posameznih surovin za proizvodnjo enote vodika, energijska učinkovitost posameznih tehnoloških poti pridobivanja vodika, emisije toplogrednih plinov itd. Pokazali smo, da lahko že z današnjimi razpoložljivimi primarnimi viri energije (obnovljivimi in neobnovljivimi) zagotovimo proizvodnjo vodika, kije: • okoljsko vzdržna (kombinacija pirolize in uplinjanja lesne biomase, elektroliza iz HE in JE), • energijsko učinkovita (reformiranje zemeljskega plina, uplinjanje lignita) • ekonomsko zanimiva (reformiranje zemeljskega plina, uplinjanja lignita in elektroliza iz JE). Raziskovalne in gospodarske aktivnosti, ki omogočajo implementacijo tehnologij vodika potekajo tudi v Sloveniji. Interes in potencial podjetij in institucij je velik, manjkajo pa konkretni, celoviti projekti (npr. demonstracijski), kjer bi se znanje lahko združilo v celovit izdelek. Sodelovanje države je ključno za dvig aktivnosti v industriji na nivo, ki bo omogočal prehod od razpršenih prizadevanj posameznih institucij do integriranih izdelkov, s katerimi bomo lahko pokrili domač in tuji trg. Ker gre za ključne tehnologije v energijski oskrbi, je krepljenje domačega znanja nujno. Med ključne aktivnosti v naslednjem obdobju spadajo izdelava nacionahie strategije, organizacija centra odličnosti, izvedba demonstracijskega projekta električnega vozila na vodik, sodelovanje v skupni evropski pobudi, vključitev področja vodika v obstoječe projekte na področju energetike, telekomunikacij in turizma ter modeli spodbujanje razvoja novih trgov. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 2 MEDNARODNE STUDIJE IN ANALIZE NA PODROČJU VODIKOVIH TEHNOLOGIJ Čeprav prve študije na področju vodikovih tehnologij segajo nazaj več kot desetletje, pa pravo veljavo dobivajo v zadnjih nekaj letih zaradi vedno pogostejšega opozarjanja na omejenost zalog z energenti na Zemlji. Kot ene izmed energetsko učinkovitih in okoljsko zelo spremenljivih tehnologij se pojavljajo vodikove tehnologije. Vodilni na področju razvoja so ZDA, Japonka, EU, Kanada. Na področju Evropske Unije je večina raziskovalnih sredstev za tehnologije vodika in gorivnih celic investiranih preko Okvirnih programov. Podpora tehnologijam vodika in gorivnim celicam v zadnjih desetletjih vztrajno raste. Tehnologije vodika in gorivnih celic predstavljajo enega izmed šestih področij, kjer bo Evropska komisija spodbujala javno-zasebna (Joint Technology Initiative, JTI) partnerstva za optimalno spodbuditev tehnološkega preboja, ki ga predlaga Evropska platforma za vodik in gorivne celice, [53]. Predlagani neposredni vložek preko mehanizma Skupne tehnološke pobude (JTI) v ekonomijo vodika v letih 2007 do 2020 je v vrednosti 4 milijarde EUR. Načrt energijske učinkovitosti (Energy Efficiency Action Plan) se na področju spodbud razvoja, ozaveščanja in povečani energijski učinkovitosti povsem sklada s tehnologijami vodika in gorivnih celic. Evropska komisija je zaradi spoznanj o vplivu uporabe fosilnih goriv na pojav globalnega segrevanja, potrebi po vzpostavitvi energijske oskrbe ob pomanjkanju fosilnih goriv in zagotovitvi energijske neodvisnosti sprejela pisno deklaracijo o zeleni ekonomiji vodika. Projekt Hyways je del 6. okvirnega projekta in je financiran s strani Evropske komisije in partneijev iz industrije, [51]. V njem je obravnavana vizija 10 članic EU o vpeljavi vodikovih tehnologij kratko- (1. 2020), srednje- (1. 2030) in dolgoročno G. 2050). Študija temelji na iterativnem "bottom up" modelu, ki bazira na specifikah posamezne države (potencial obnovljivih virov energije, CCS tehnologije, profil investitoijev). Rezultati kažejo, da ni ene same poti za vpeljavo vodikovih tehnologij in izbira je zelo odvisna od specifike posamezne države. Kratkoročno se predvideva proizvodnjo vodika "on-site" na bazi fosilnih goriv (reformiranje ZP, elektroliza), do 2030 bo proizvodnja vodika že deloma decentralizirana (elektroliza z energijo iz vetra, uplinjanje lesne biomase), dolgoročno pa bo dosežena trajnostna proizvodnja vodika na podlagi izkoriščanja obnovljivih virov energije (veter, sonce), fosilnih goriv (reformiranje ZP, uplinjanje SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika premoga) in uplinjanja lesne biomase. Hyways obravnava tudi projekt zajema tudi vzvode, ki jih je potrebno narediti v politiki za čim učinkovitejšo implementacijo tehnologij. V ZDA imajo gorivne celice dolgo zgodovino, saj so se uporabljale že v vesoljskem programu kot tudi v vojaški tehnologiji druge polovice dvajsetega stoletja. ZDA letno v tehnologije vodika od leta 2005 naprej vlagajo vsaj 500 milijonov EUR, vodilna zvezna država pa je Kalifornija. V ZDA predvidevajo vpeljavo ekonomije vodika v štirih fazah, [54]. V prvi fazi so investicije potrebne predvsem za razvoj do faze zadovoljitve potreb kupcev in prvih primerov komercializacije. V drugi fazi so javne investicije potrebne predvsem za postavitev infrastrukture. V tretji fazi morajo biti komercialno dostopni pretvorniki energije na vodik in vozila v najprodomejših okoljih. Četrta faza pomeni razširitev tehnologije po celem območju. Ameriški temeljni motiv za spodbujanje uporabe vodika je zmanjševanje energijske odvisnosti. Priporočila Timmothy E. Lipmana iz University of California, Davis [52] na področju vpeljevanja trajnostne energije obsegajo: o Izdatno financiranje razvoja in raziskav, ki vodi do ekonomsko realnih projektov komercializacije tehnologij vodike, OVE in URE. o Demonstracije uporabnosti tehnologij vodika in gorivnih celic v kritičnih aplikacijah kot so telekomunikacije in zasilni sistemi energijske oskrbe, o spodbuda jasnih povezav med OVE in tehnologijami vodika, o Vlaganja v nišne aplikacije, kjer bodo tehnologije vodika in gorivnih celic zaradi tehnoloških ali ekonomskih prednosti brez nadaljnjih vlaganj izpodrinile klasične tehnologije. To vodi do samostojnega učenja ob uporabi in širšega sprejemanja javnosti. o Vnaprej sprejeta zakonodaja, ki omogoča enostavno vpeljavo novih tehnologij, o Pospešiti privatna vlaganja s primernimi davčnimi olajšavami, o Promocija prednosti tehnologij v najširši javnosti. Kanada je med vodilnimi državami v razvoju tehnologij vodika in gorivnih celic. Naravni resursi in visoka podpora javnosti za čiste tehnologije omogočajo igranje vodilne vloge pri preboju v ekonomijo vodika. Kanada pričakuje resno vpeljavo ekonomije vodika na svetovnem nivoju do leta 2050, vendar le če začnemo danes. Njihova strategija temelji na štirih korakih, [55]: o Postavitev nacionalne strategije uvajanja ekonomije vodika, o »Ustvariti« vlagatelje v ekonomijo vodika. o Vzpostaviti program ekonomije vodika kot dolgoročni strateški cilj. o Kratkoročni plan komercializacije. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika V Sloveniji se je raziskovalno delo na področju tehnologij vodika in gorivnih celic s financiranjem prvih raziskovalnih projektov začelo v letu 1996. Nadaljevalo se je v 4. Okvirnem programu, velik napredek pa je bil dosežen po letu 2000. Za koordinacijo projektov tehnologij vodika in gorivnih celic so zainteresirane raziskovalne institucije in podjetja ustanovila tehnološko platformo za vodik in gorivne celice (SIHFC) s sedežem v Mariboru, [46]. Platforma ima funkcijo koordinacije priprav na projekte, preprečevanja podvajanja raziskav, informiranje, izobraževanje in podporo razvojnemu delu. SIHFC ima tudi vizijo kompetenčnega centra za udejanjanje javno-zasebnega partnerstva pri demonstracijskih projektih. V okviru Platforme za vodik in gorivne celice je bil v letu 2006 pripravljen opomnik predsedniku vlade za področje tehnologij vodika, prijavljenih in izpeljanih pa je bilo tudi nekaj raziskovalnih in demonstracijskih projektov, [45]. V izhodiščnih dokumentih SIHFC so predstavljene vrednost projektov, ki jih je fmancirala Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) ter projekte, ki so jih slovenske raziskovalno-razvojne ustanove in podjetja pridobila v 6. Okvirnem programu, [42]. V okviru projekta trajnostne energije je bila v letu 2007 ustanovljena vladna skupina za vodik, ki deluje pod okriljem Ministrstva za okolje in prostor. Skupino sestavljajo predstavniki ministrstev, raziskovalnih institucij in industrije. Nekateri delujejo tudi v okviru SIHFC. Skupina za vodik ima nalogo priprave in izvajanja strategij za vpeljavo ekonomije vodika v Slovenijo. Prve aktivnosti so povezane s postavitvijo infrastrukture in demonstracijskimi projekti. Že v letu 2007 je predvidena postavitev treh črpalnih mest za vodik, ki ga v obliki javno-zasebnega partnerstva izvajajo podjetja in država. Skupina za vodik tudi pripravlja promocijsko gradivo za informiranje in izobraževanje širše javnosti, [77]. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 3 VODIKOVE TEHNOLOGIJE s skupnim pojmom »vodikove tehnologije« označujemo zelo raznolike tehnologije na področjih: • pridobivanja in čiščenja vodika iz razpoložljivih naravnih virov energije (elektroliza, reformiranje zemeljskega plina,...), • logistike vodika (shranjevanja in transporta), • uporabe vodika kot energijskega vektoija (elektrokemični pretvorniki energije -gorivne celice; toplotni stroji - motoiji z notranjim zgorevanjem,...) in • spremljajočih tehnologij (varnost, zanesljivost, periferni sistemi in komponente v prenosnih, mobilnih in stacionarnih aplikacijah,...) Mnoge naštete tehnologije so že dobro poznane in uporabljene na industrijski ravni, ostale pa so v fazi intenzivnega razvoja in pripravah na masovno proizvodnjo ter integracijo v sisteme. Med že uveljavljene tehnologije spadajo na primer reformiranje zemeljskega plina, elektroliza vode za pridobivanje industrijskega vodika ter v velikem obsegu tudi spremljajoče tehnologije. Tehnologije, ki so zlasti povezane z uporabo vodika (npr. v gorivnih celicah) in shranjevanjem, pa so v zadnjih dveh desetletjih predmet intenzivnih raziskav, katerih rezultati kažejo na njihovo skorajšnjo tehnično zrelost. Najtežji del naloge prehoda na novo tehnologijo je povezati tako heterogene vsebine v celoto tako, daje dosežen doprinos k: • energijski učinkovitosti rabe primarnih virov energije (v celotni verigi energijskih pretvorb) na vseh področjih uporabe (stacionarne, mobilne in prenosne aplikacije), • zmanjševanju vplivov rabe energije na okolje (optimalna izbira tehnoloških poti pridobivanja vodika in tehnologij za končne pretvorbe energije); • socio-ekonomskemu razvoju družbe (vpeljava tehnologij vodika kot priložnost za razvoj družbe in prevrednotenja njenega odnosa do ekosistema). Zavedamo se, da predstavljajo vodikove tehnologije le enega od sestavnih sklopov energijske oskrbe v prihodnji, ti. nizkoogljični družbi in predstavlja vmesni člen pri zagotavljanju zanesljivega in učinkovitega delovanja celega sistema trajnostne energetike, temelječe na obnovljivih virih energije. Vsebinsko smiselna in časovno ustrezna umestitev vodikovih tehnologij omogoča: • učinkovito in zanesljivo izrabo obnovljivih virov energije, • transformacijo centralne proizvodnje električne energije in toplote v razpršeno. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika • razvoj pametnih omrežij (ang. smart grids) z vso potrebno informacijsko podporo, • reševanje okoljsko vzdržne mobilnosti brez škodljivih emisij in hrupa, • postopno spremembo obstoječih življenjskih navad, ki so pripeljali do pretiranega izčrpavanja okolja, k novi ekocentrični umestitvi človeka v družbo in okolje. Slika 3.1 prikazuje vodik kot energijski vektor, ki ga je mogoče pridobivati iz širokega nabora primarnih virov energije ter gorivne celice kot obetajočo tehnologijo pretvorbe vodika v električno energijo. vir poraba gorivo uporaba Slika 3.1: Vodikove tehnologije: uporaba primarnih virov energije, pretvorniki energije in uporaba vodika, [50]. Vodik je plin brez barve, okusa in vonja. Je najenostavnejši in najlažji element v vesolju, ki ga sestavljata proton in elektron. Je najpogosteje zastopan element, saj več kot 80 % vesolja sestavlja vodik. Na Zemlji vodik najdemo v zemeljski skoiji (0,88 %). V majhnih deležih nahaja v vulkanskih plinih, zemeljskem plinu, mineralih, kameninah. Veliko več je vezanega vodika, saj predstavlja 11 % vode na Zemlji. Je sestavni del fosilnih goriv in živih bitij. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 3.1 PRIDOBIVANJE VODIKA Večino vodika (več kot 80 %), ki se ga proizvaja kot surovino za tehnološke potrebe (npr. proizvodnja amoniaka, kemična in petrokemična industrija), se pridobi z reformiranjem zemeljskega plina ali drugih ogljikovodikov fosilnega izvora. Pri najstrožjih zahtevah po čistoči vodika, ga že sedaj pridobivamo tudi z elektrolizo vode. V obeh primerih je za proizvodnjo potrebna energija. V prvem primeru energijo črpamo v obliki toplote, ki jo pridobimo z oksidacijo (zgorevanjem) dela primarnega nosilca energije samega, ki je hkrati tudi vir vodika. V drugem pa porabljamo električno energijo za razcep vode na vodik in kisik, ki sta osnovna gradnika. Poznamo tudi še tretji način razcepa vode in sicer termokemični razpad pri visokih temperaturah, kar je posebej zanimivo za uporabo tehnologij kot je npr. jedrska tehnika ali koncentriranje sončne svetlobe. Od vrste tehnoloških poti pridobivanja vodika se študija posebej ukvaija s tistimi načini pridobivanja vodika, ki so zanimivi za Slovenijo z vidika primarnih virov energije in razvoja energetske infrastrukture. Kot potencialni viri vodika so na voljo lesna biomasa, zemeljski plin, lignit, vodni potencial ter jedrska energija. V primeijalno študijo so bile zajete tehnologije pridobivanja vodika: • s pretvorbo kemično vezane energije: - reformiranje zemeljskega plina, - uplinjanje velenjskega lignita, - piroliza lesne biomase, - uplinjanje lesne biomase, - kombinacija pirolize in uplinjanja lesne biomase; • z elektrolizo vode z električno energijo iz: - elektroenergetskega omrežja - slovenska energijska mešanica električne energije (SI-MIX), - jedrske elektrarne v Krškem (NEK) - malih in velikih hidroelektrarn, - iz termoelektrarn na premog. Za vsako tehnologijo je bila v sodelovanju s Kemijskim inštitutom Ljubljana pripravljena blokovna tehnološka shema, ki služi kot podlaga za postavitev bilančne sheme. Pri vsaki tehnologiji pridobivanja vodika smo na koncu želeli imeti vodik enake čistosti in tlaka. Z ustreznimi tehnološkimi postopki smo dosegli čistost vodika 99,99 %, ki je bil stisnjen do tlaka 440 bar. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 3.1.1 Reformiranje zemeljskega plina s paro Metode pridobivanja vodika iz zemeljskega plina so dobro poznane, saj se z reformiranem s paro ogljikovodikov v zemeljskem plinu v svetu trenutno proizvede več kot 50 % vsega vodika. Reformiranje zemeljskega plina s paro ponuja učinkovito in ekonomično rešitev energetske preskrbe v bližnji prihodnosti tudi zaradi ustrezno razvite infrastrukture distribucije zemeljskega plina. Izkoristek procesov reformiranja s paro je med 65 % in 75 % in spada med učinkovitejše med trenutno komercialno razpoložljivimi tehnologijami. Zemeljski plin, ki ga v glavne sestavlja metan, ima zelo ugodno razmeije med številom atomov vodika in ogljika in sicer 4:1 (CH4). Sestava zemeljskega plina, ki je trenutno na voljo v Sloveniji je: metan 98,44 %, etan 0,43 %, drugi ogljikovodiki 0,13 %, dušik 0,9 % in ogljikov dioksid 0,1 %. Zemeljski plin Električna energija Hladilna voda Komprimiranje, razžvepljevanje gorivo za gorilce Demi voda REFORMER Reformiranje s paro (na gorilce) sintezni . plin KOTELNl SISTEM Ohlajanje dimnih in procesnega plina VT konverzija "Shift - reaction" Ohlajanje Vezava, ločevanje CO, para dem i voda višek pare dimni plini voda -► CO, tanek čiščenja vodika Čiščenje H, - očiščen Komprimiranje L-J PSA vodik ' Slika 3.2: Tehnološka shema pridobivanja vodika z reformiranjem zemeljskega plina s paro, [75] Reformiranje zemeljskega plina s paro sestavljata dva osnovna koraka. V prvem koraku metan in ostali ogljikovodiki v zemeljskem plinu reagirajo s paro pri 750 °C - 850 in tvorijo sintezni plin (mešanica vodika - H2 in ogljikovega monoksida CO), Ker je CO škodljiv, je potreben še drugi korak in sicer vodno-plinska pretvorba (water gas shift 10 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika reaction), kjer se ogljikov monoksid z uporabo vodne pare v prisotnosti katalizatorja pretvori v vodik in ogljikov dioksid. Če želimo zagotoviti čistost vodika 99,99 %, moramo v nadaljevanju uporabiti še procese čiščenja: izločiti CO2 in dokončno očistiti vodik v PSA-ju (Pressure Swing Absorption). 3.1.2 Uplinjanje velenjskega lignita Proizvodnja vodika z uplinjanjem premoga poteka z uporabo kisika pri temperaturi okoli 1300 °C in tlaku 3 bar. Visoko temperaturo dosežemo z dovajanjem pare, ki reagira z ogljikom v gorivu. Pri uplinjanju nastane plin, ki ga v večini sestavljata vodik in ogljikov monoksid. Nastali plin je potrebno očistiti, da dobimo vodik primerne čistosti. V Sloveniji so največje zaloge lignita v Šaleški dolini, kjer ocenjujejo, da je v velenjskem rudniku mogoče izkoristiti še 80 mio ton lignita. Pri dosedanjem povprečnem letnem izkopu 4 mio ton ima velenjski rudnik zalog lignita še za vsaj 20 let, [74]. Sestava velenjskega lignita, ki ima kurilno vrednost približno 10 MJ/kg, je 24 % ogljika, 37 % vlage, 18 % pepela, 3 % vodika, 15 % kisika, 2 % žvepla in 1 % dušika. Tehnologija pridobivanja vodika iz lignita je sistem visokotemperaturnega uplinjanja Winkler (HTW, [3]), ki uporablja t.i. vodno posteljo, ki zaseda spodnjo tretjino uplinjevalne naprave, kjer predhodno zmlet (< 9 mm) in osušen lignit reagira skupaj s kisikom in vodno paro. Za sušenje in mletje potrebujemo toploto in električno energijo, ki jo je potrebno dovajati v sistem. Ker na porabo mehanskega dela pri mletju premoga bistveno vpliva vsebnost vlage v lignitu, sta porabljena toplota za sušenje in električna energija za mletje medsebojno povezani. Premog vsebuje 40 % kemično vezane vlage, ob padavinah pa še dodatno vlaži (deponija). Nad vodno posteljo se v uplinjevalno napravo še enkrat vbrizgata para in kisik, da se lahko uplini še preostali ogljik, ki v vodni postelji ni reagiral. V zgornjem delu uplinjevalne naprave ima plin prostor za dokončno reakcijo. Ostanek reakcije se izloči v obliki pepela. Sintezni plin, ki zapušča uplinjevalno napravo, ima temperaturo okoli 900 °C, zato lahko to toploto v prenosniku toplote izkoristimo za proizvodnjo pare, ki jo potrebujemo za proces uplinjanja. Na tehnološki blokovni shemi (Slika 3.3) vidimo, da je potrebno sintezni plin v nadaljevanju še dodatno ohladiti in očistiti. Sintezni plin, ki zapušča uplinjevalno napravo, je sestavljen iz ogljikovega monoksida (31,7 %), ogljikovega dioksida (24,9 %), vode (36,5 %) ter vodika (2,3 %), ostalo predstavljajo dušik, žveplov dioksid, katran ter prašni delci. Z mokrim in suhim čiščenjem lahko iz sinteznega plina odstranimo prašne delce, katran in žveplov dioksid. Ogljikov monoksid pa lahko z vodno-pamo pretvorbo pretvorimo v vodik in ogljikov dioksid. Količina vodika se v tem koraku podvoji. Z uporabo PSA-ja se lahko iz preostalega sinteznega plina dokončno izloči čisti vodik. Ostanek je CO2, ki ga lahko z 11 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika nadaljnjimi postopki še dodatno očistimo in shranimo. V analizi obravnavanega sistema nas zanima le odstranitev CO2 emisij iz produkta in jih kot take tudi obravnavamo. iDemi voda t^- Eiektrična energija Toplota smtezni plin Kisik : lignita Uplinjanje para Pepel plin smtezni Čiščenje in hlajenje plina sinteaiil plin i para Shift reakcija sinteaii plin Čiščenje H, - PS,A. očiščen i vodik _______I_ Komprimiranje H , pralna voda ./'Odpadni voda ^Odpadni'^ plin Slika 3.3: Tehnološka shema pridobivanja vodika z uplinjanjem lignita, [75] 3.1.3 termokemično uplinjanje lesne biomase Kar 57,7% površine Slovenije pokriva gozd. S tem namenom je v primerjavo vključeno tudi pridobivanje vodika z reformiranjem lesne biomase. Proces je zelo podoben procesu uplinjanju lignita. Na blokovni shemi (Slika 3.4) vidimo, da pri termokemičnem uplinjanju lesne biomase ne potrebujemo mokrega in suhega čiščenja sinteznega plina kot pri reformiranju lignita. V prenosniku toplote namreč vodna para kondenzira in s seboj hkrati odnese vse prašne delce in ostale frakcije, ki niso v plinastem agregatnem stanju. Les namreč vsebuje mnogo več hlapnih organskih snovi, ki bodisi oksidiraj o v CO2 ali pa razpadejo v H2. Poleg tega je v sinteznem plinu prisotno nekaj presežne vodne pare kot posledica njenega dodajanja na vstopu v uplinjevalno napravo in vlage v lesu [3]. Toploto za prizvodnjo pare črpamo iz kalorične notranje energije sinteznega plina na izstopu uplinjevalnika (800 °C). Pri tem moramo na strani vode upoštevati kemično pripravo vode (demineralizacija). Proizvedena para presega potrebe sistema, zato lahko del te pare obravnavamo kot stranski produkt (za potrebe tehnološke pare, ogrevne ali tehnološke toplote). 12 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Slika 3.4: Tehnološka shema pridobivanja vodika z uplinjanjem lesne biomase, [75] 3.1.4 piroliza lesne biomase Piroliza lesne biomase poteka brez prisotnosti kisika ob dovajanju toplote pri povišani temperaturi in tlaku. Pirolizne procese delimo glede na časovno trajanje in glede na temperaturo v piroliznem reaktorju. Električna energija Lesna biomasa Zrak Demi voda Sušenje lesa Piroliza Zgorevanje oglja sintezni plin para Shift reakcija Fazni separator pu. ^ Reforming olje para "Oglje^ 4)imm'-plini_ 'odni*^ destilat Zgorevanje odp. plinov Komprimiranje Vodik /Dimni^ plini Slika 3.5: Tehnološka shema pirolize lesne biomase za pridobivanje vodika, [75] 13 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Razvoj je usmerjen v procese, kjer je temperatura pirolize od 400 °C do 420 °C. Produkti so sintezni plin in pirolizno olje (katrani) ter trdni ostanek oglja. Pirolizno olje z reformiranjem z vodno paro pretvorimo v sintezni plin in ga mešamo z nastalim pri pirolizi. Sintezni plin vodimo v vodno-plinsko „shift" reakcijo, kjer ogljikov monoksid reagira z vodno paro in nastane zmes bogata z vodikom. Vodik ločimo iz zmesi s PSA (Pressure Swing Adsorption) postopkom. Za potek pirolize, ki je endotermna reakcija, moramo zagotoviti dodatno toploto, ki jo zagotovimo z zgorevanjem dela nastalega oglja. Ostanek oglja lahko uporabimo v druge namene. 3.1.5 Kombinirani proces pirolize in uplinjanja lesne biomase Pri kombiniranem procesu pirolize in uplinjanja nastalo oglje po pirolizi uplinjamo. Potrebe po toploti za pirolizo in reformiranje piroliznega olja zagotovimo z zgorevanjem lesne biomase. Količino vodika na enoto lesne biomase povečamo z uplinjanjem nastalega oglja, ki poteka ob dovodu kisika in vodne pare. Približno tretjina oglja pri tem zgori, iz preostalih dveh tretjin pa se tvori sintezni plin, pretežno ogljikov monoksid. Sintezni plin iz pirolize, reformiranja piroliznega olja in uplinjanja olja mešamo in vodimo v vodno-plinsko „shift" reakcijo, kjer ob reakciji ogljikovega monoksida in vodne pare nastaneta ogljikov dioksid in vodik. Vodik čistosti 99,99 % ločimo iz zmesi s PSA postopkom. Električna energija Demi voda sintezni plin para Shift reakcija Fazni separator pir. ^ Reforming olje Slika 3.6: Tehnološka shema kombinacije pirolize in uplinjanja lesne biomase za pridobivanje vodika, [75] 14 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 3.1.6 Elektroliza Pri elektrolizi vode pride do elektrokemičnega razpada vode na vodik in kisik pod vplivom enosmernega električnega toka, s katerim dovajamo električno energijo. Energija električnega toka se pri tem pretvori v kemično vezano energijo vodika. Razvidno je, da niti vodik niti električna energija nista primarna vira energije. Pri elektrolizi je učinkovitost verige pretvorb in posledično ekološka sled pridobivanja vodika zelo odvisna od načina, kako do električne energije pridemo. V tej študiji smo upoštevali tehnologije, ki so pomembne pri oskrbi z električno energijo v Sloveniji: • energijska mešanica elektroenergetskega sistema Slovenije (SI-mix); dobljena iz strukture proizvodnje električne energije; • jedrska elektrarna (JE); • hidroelektrarna (HE) in • termoelektrarna (TE). Slika 3.7: Tehnološka shema proizvodnje vodika z elektrolizo vode, [3] Slika 3.7 prikazuje osnovno tehnološko blokovno shemo elektrolize. Pri elektrolizi vode za 1 kg vodika potrebujemo 8,05 kg vode in 162 MJ električne energije, [3]. Pri razcepu vode dobimo še 7 kg kisika O2 in 0,05 kg vodne pare. 3.1.6.1 Elektroliza z elektriko iz omrežja - slovenska energijska mešanica v elektroenergetskem sistemu SI-mix Slovensko elektroenergetsko mešanico poleg že omenjenih hidroelektrarn in jedrske elektrarne (zagotavljanje pasovne energije) dopolnjujejo še termoelektrarne (trapezna energija - sekundama regulacija). Poleg tega so v sistem vključene tudi plinska termoelektrarna (pokrivanje konične energije) in različni manjši kogeneracijski sistemi. Pri upoštevanju proizvodnje vodika iz energijske mešanice slovenskega elektroenergetskega sistema se torej vplivi na okolje porazdelijo sorazmerno z deležem v celotni proizvedeni energiji za določeno opazovano obdobje. 15 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 3.1.6.2 Elektroliza z elektriko iz jedrske termoelektrarne JE Jedrska energija pokriva približno 16 % svetovnih potreb po električni energiji [1]. Eden ključnih razlogov za podaljševanje življenjske dobe jedrskih elektrarn in načrtovanje novih je tudi spoznanje, da je problematiko izpustov toplogrednih plinov v ozračje mogoče reševati s povečano uporabo nuklearne energije. Seveda pa je potrebno za celovito vrednotenje tovrstne proizvodnje vodika upoštevati vse emisije, ki nastanejo pri izgradnji objektov ter razgradnji po končani življenjski dobi elektrarne in emisijah pri pridobivanju goriva od pridobivanja uranove rude pa vse do izdelave gorivnih elementov. 3.1.6.3 Elektroliza z elektriko iz hidroelektrarn - HE Vodna ali hidro energija (velike in male HE) pokriva v grobem tretjino potreb po električni energiji v Sloveniji; obstaja pa še določen neizkoriščen energijski potencial. Hidroelektrarne v Sloveniji v glavnem proizvajajo električno energijo glede na pretok vode in velikost posameznega akumulacijskega zbiralnika nadvodno od hidroelektrarne. Na ta način se lahko deloma izravnava razlika med potrebo po električni energiji in proizvodnjo. Na dlani je ideja, da bi ob nižjem povpraševanjem po energiji, npr. ponoči, izkoriščali vodne vire za proizvodnjo vodika, ki bi ga lahko v času večjega povpraševanja izkoriščali za proizvodnjo elektrike, ali pa bi vodik kot energent uporabljali v transportnem sektorju. 3.1.6.4 Elektroliza z elektriko iz termoelektrarne na lignit - TE V Sloveniji kar okoli 40% električne energije proizvedemo v termoelektrarnah [1]. Glavni predstavnik te skupine je Termoelektrarna Šoštanj, ki za svojo proizvodnjo pridobiva lignit iz bližnjega rudnika Velenje. V študiji smo preučili učinke proizvodnje vodika z elektrolizo, pridobljeno iz TE na lignit, kjer smo se že vnaprej zavedali slabih rezultatov zaradi slabega skupnega izkoristka celotne verige energijskih pretvorb in okoljsko problematičnega goriva. 3.2 TRANSPORT, LOGISTIKA IN SHRANJEVANJE VODIKA 3.2.1.1 Transport, Logistika Pri prehodu na ekonomijo vodika ni pomembna le proizvodnja vodika, ampak tudi vprašanje logistike oz. transporta vodika do končnega uporabnika. Samo pridobivanje vodika bo sprva najverjetneje temeljilo na učinkovitejšem izkoriščanju fosilnih goriv, kjer se ponuja možnost centralizirane ali decentralizirane proizvodnje (rafinerije, kemične tovarne) in lokalno proizvodnjo z elektrolizo v kombinaciji z obnovljivimi viri energije. Možnosti za logistiko vodika so naslednje: 16 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika O za kratkoročne/trenutne potrebe po vodiku: pridobivanje vodika iz obstoječih vodikovodov, rafinerij in kemičnih postrojenj z ustreznim čiščenjem razpoložljivega vodika in pripravo za uporabo na črpalkah; o pridobivanje vodika direktno na črpalkah s pomočjo elektrolize v manjših elektrolitskih reaktoijih in priprava plina do ustrezne/uporabne oblike; o pridobivanje vodika direktno na črpalkah iz zemeljskega plina v manjših postrojenjih in priprava plina do ustrezne/uporabne oblike; o proizvodnja in kondicioniranje vodika ob plinovodih v večjih postrojenjih z nadaljnjim transportom do črpalk (srednje ročno transport po cestah, dolgoročno transport po cevovodih); o pridobivanje in kondicioniranje vodika na samem črpališču zemeljskega plina (utekočinjenje ali komprimiranje) in nadaljnji transport v Evropo do črpalk; Seveda morajo biti opisani postopki pridobivanja in transporta vodika ovrednoteni z upoštevanjem energijske učinkovitosti pretvorb, sproščenih emisij v okolico in cene na enoto goriva. 3.2.1.2 Shranjevanje Medtem, ko je področje proizvodnje in uporabe vodika že dodobra raziskano, pa predstavlja učinkovito shranjevanje vodika večji izziv. Tehnično gledano ločimo tri glavne tehnologije shranjevanja vodika (Slika 3.8). Pri visoko tlačnih rezervoarjih oz. rezervoaijih za utekočinjen plin gre predvsem za vprašanje energijske gostote shranjenega vodika ter znižanja stroškov in porabe energije na enoto shranjenega vodika. Pri rezervoaijih, v katere se vodik veže v trdno snov s pomočjo povi^inske in volumenske absorpcije, pa je kljub številnim raziskavam še vedno dosti neraziskanega in trenutno sistemi še niso zreli za serijsko proizvodnjo. Gre predvsem za področje nano-fizike in nano-tehnologije, kjer lahko aplikativne preboje pričakujemo v naslednjem desetletju. 17 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika I kt)\()\1l.l \ \ (H)lk \ PROIZVODNJA Komprimiranje -400-700bär - normalna ali nizka temperatura - visok enet^jski vložek - SMIs \ \\ PORABA Utekočinjen plin ,-253'stC;>: - visok tlak ali normalna temp. - visok euergij ski vložek . . Slika 3.8: Trije stebri ekonomije vodika v prihodnosti, [19] Najvišje zahteve pri tehnologiji shranjevanja vodika ima avtomobilska industrija. Ameriška agencija za energijo DOE (Department for Energy) je postavila cilje/zahteve za trdnine, ki se uporabljajo za shranjevanje vodika za naslednje desetletje iz 40 na 80 kg vodika na m^ rezervoaija in iz 6 na 9 % teže rezervoaija. Pri teži in volumnu je upoštevan celoten sistem za shranjevanje vodika (Slika 3.9). 18 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika OD c3 I • «■H Cfl C «J Ö D "öb ffi CÖ M CC 200 150 - 100- 50- TiH, LaNi o Ö o H) (l> A kisik ali zrak voda in izpušni plini anoda elektrolit katoda Slika 3.10: Splošna zgradba gorivne celice Med anodo in katodo nastane enosmerna električna napetost, ki jo lahko koristno uporabimo. Gorivne celice se razlikujejo po vrsti elektrolita, uporabljenih materialih in delovnih temperaturah. Glede na delovno temperaturo ločimo nizko-temperatume (od 60 °C do 200 °C) in visoko-temperatume (od 600 °C do 1000 °C) gorivne celice. Uveljavljenih je pet glavnih tipov gorivnih celic, ki so prikazani v tabeli 3.1. 20 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Tabela 3.1: Glavni tipi uporabljenih gorivnih celic r.ORIN N\ ( M K \ AFC alkalna gorivna celica PEMFC, DMIX polimerna gorivna celica PAFC fosfomo-kislinska gorivna celica MCFC karbonatna gorivna celica SOFC keramična gorivna celica I liklinlit r({ran'ss«;rtirani iun i) kalijev lüg (OH-);;:; polimerna, membrana ^ " fosforna kislina ■V;.'V -alkalijev;.' v;;': karbonat : '' , " v keramika l l\ n •čisttvodik ' - : .,, 'vodik , ;.mötanor , ■ zemeljski plin""'' ,. vodik zemeljski plitf '' : ■■ vodik'/■■;''■■■ ' uplinjerii premog' zemeljski plin^.; ■"'vodik-'''"", .uplinjeni premog" ; zemeljski plin'" fi'iiipi i.iiiii 80 °C ,200 X. 650,°C lOOO^G. |iiii .iIM transport, prenosniki,. .tra"nsi»rt,/p;renpsniki hišna kogeneracija. manje kogeneracije, manjše kogenćrabije. mahjše^kogerieraćije ■ . večje stäciorame enote transport.. Hišna kogeneracija mahje kpgeher^ćijje • : . ..večjestacibriame: enote.; 'vodik se pridobiva s pomočjo rafiniranja iz metanol ali zemeljskega plina. ' zemeljski plin mora biti predhodno razžvelen, vrednost morajo biti pod Ippm. ' možno je rafiniranje znotraj gorivne celice. Prednosti gorivnih celic so visoki energijski izkoristki, nizka temperatura delovanja (elektro-kemični proces ni omejen s Camotovim procesom), nizka stopnja hrupa in ekološke prednosti. S povezovanjem več gorivnih celic v blok lahko izdelamo sisteme za različna napetostna območja, ob uporabi čistega vodika pa je emisija le voda para, torej je vodik s stališča emisij čisto gorivo. Električni izkoristki gorivnih celic so prikazani v spodnjem diagramu na sliki 3.11. Ob uporabi nastale toplote pa so celotni izkoristki gorivnih celic okoli 90 %. M 1. Identifikacij a bistvenih parametrov 2.Vrednotenje glede na: - obseg - občutljivost - združljivost - ostalo Zaključki, priporočila in poročila Neposredna uporaba: - razvoj produktov - načrtovanje strategije - marketing - ostalo Slika 3.12: Elementi LCA analize, [9] 3.4.1.1 Definicija ciljev in obsega projekta Prvi in zelo pomemben korak pri LCA analizi je definicija in uskladitev ciljev, obsega in območja projekta znotraj delovne skupine. Definicija cilja mora vsebovati vzrok in namen raziskave, predvidene aplikacije in partneije, ki bodo sodelovali pri projektu. Nujno je potrebno opredeliti celoten obravnavan sistem v smislu njegovega delovanja in tako postaviti meje obravnavanega sistema. Opis obsega projekta naj vsebuje tudi metodo s katero se bo naredila ocena vplivov na okolje in nadaljnja interpretacija rezultatov. V primeru študije je uporabljena metodologija CML 2001, ki so jo razvili na Inštitutu okoljskih znanosti Univerze v Leidnu {Institute of Environmental Sciences of the Leiden University) na osnovi predpisov v ISO standardih, [9] - [14]. 3.4.1.2 Analiza inventarja - LCI Analiza inventaija predstavlja ključni korak pri LCA študijah. Količinsko je potrebno definirati vstopne energijske in materialne tokove ter izstopne emisije, odpadke in ostale izhodne tokove v življenjskem ciklu izdelka ali procesa. Slika 3.13 prikazuje korake, ki jih je potrebno upoštevati pri analizi inventaija. Prvi korak predstavlja definiranje ciljev in 24" SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Želenih rezultatov, na podlagi katerih se lahko začne pridobivanje konkretnih podatkov. Ker so zbirke podatkov pridobljene iz različnih virov, je zelo pomembno zagotoviti enotno in dosledno razumevanje obravnavanega sistema. V ta namen je priporočljivo narediti „flow" diagrame, podrobne opise posameznih procesov in seznam področij, ki se jih vsak proces dotika. Slika 3.13: Postopek analize inventarja, [10] V principu naj bi LCA analiza obravnavala vse tokove od ^'od vrtine do kolesa", vendar v praksi vseh tokov ne moremo opisati s popolno natančnostjo. Nekaj tokov je zato potrebno ali oceniti ali zanemariti, oziroma odpisati (cut - off kriterije). Namen "cut-off' kriterija v prvi vrsti ni zanemarjanje tokov, temveč dobra ocena manjkajočih podatkov. V kolikor • • • ^ * lahko, je potrebno pomanjkanje podatkov čim bolj omejiti in se temu izogmti. Ce to m mogoče, se lahko naredi približke: o Neznani proces približno ocenimo in prevedemo glede na podoben znan proces; 25 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika O Tok, pri katerem so manjkajoči podatki, primešamo s podobnim že znanim tokom in na podlagi primerjave ocenimo, ali je vseeno potrebno zbrati podatke, oziroma je lahko tok zanemaijen; o Če ocena ni mogoča, je naslednji korak ocena kvalitativnega in kvantitativnega pomena toka; o Če nobena od zgornjih možnosti ni mogoča, se tokove z nepopolnimi podatki vidno označi in zanemari; 3.4.1.3 Ocena vplivov - LCIA Cilji ocene vplivov sistema (angl. Life Cycle Impact Assessment - LCIA) na okolico so v razumevanju in vrednotenju okoljskih vplivov, na podlagi podatkov iz stopnje pridobivanja in analiziranja inventaija sistema, kot je definirano v projektu. Glavni cilj ocene vplivov sistema (LCIA) je pretvorba kvantitativnih podatkov iz analize inventaga (LCI), na osnovi znanstvenih odkritij, v kvalitativno oceno vplivov. Osnovni koraki LCIA obsegajo, [11]: 1. Izbor in definicija vrste vplivov - določitev ustreznih vplivov na okolje (npr. globalno segrevanje, zastrupljanje okolja...). 2. Razvrščanje podatkov iz LCI v skupine vplivov, ki jih povzročajo. 3. Karakterizacija vplivov - na osnovi znanstvenih spoznanj določimo utežnostne faktoije za pretvorbo posameznih vplivov (npr. določitev faktoijev za vpliv metana in ogljikovega dioksida na globalno segrevanje). 4. Normalizacija - izražanje vplivov na način primerljivosti med posameznimi povzročitelji (npr. vpliv obravnavanega sistema primeijamo z istim vplivom, ki je v enem letu kumulativno povzročen na Zemlji). 5. Razvrščanje indikatorjev (npr. razvrščanje vplivov glede na geografski položaj,...). 6. Poudaijanje najpomembnejših potencialnih vplivov - to ni znanstveni postopek, zato moramo metodo določanja jasno predstaviti. 7. Vrednotenje in prikaz rezultatov LCIA, [6]. Koraki pod točkami 1., 2., 3. in 7. so obvezni v vsaki analizi, medtem ko se za ostale odločimo na osnovi ciljev analize. Uveljavljenih je več metodologij določanja LCIA vplivov, kot so CML2001, EI99, EDIP 1997, itd. Metodologije so potijene s strani različnih znanstvenih ustanov, zato je karakterizacija vplivov drugačna. Posledica so odstopanja med rezultati ob uporabi različnih metodologij, vendar na te v postopku raziskave ne moremo vplivati. Za lažjo interpretacijo so razvili metodologije, ki okoljske vplive predstavijo z eno številko. To je doseženo z utežnostnimi koeficienti za posamezne vplive na okolje, kot so 26 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika potencial globalnega segrevanja, potencial zakisljevanja okolja, itd. Ta postopek navadno izvedemo v povezavi z normalizacijo (npr. glede na okoljske vplive povzročene v enem letu na prebivalca). 3.4.1.4 Interpretacua Interpretacija je zadnja stopnja LCA analize, kjer je potrebno dognati, določiti, preveriti in oceniti rezultate LCI in LCIA. Pri tem je potrebno rezultate obeh korakov smiselno povezati in tolmačiti. Po ISO standardih [9]-[13] mora interpretacija obsegati analizo rezultatov, sklenjene zaključke, razložene omejitve in podane predloge ter smernice za nadaljnjo raziskavo. Vse navedeno mora biti transparentno predstavljeno z zastavljenimi cilji in izvorom podatkov. V primerjalnih analizah ni vedno mogoče enoznačno določiti boljšega izdelka ali procesa, vendar to ne pomeni, da z analizo nismo dosegli cilja. Rezultati nam kljub vsemu podajo vplive na okolje in zdravje ljudi posamezne tehnologije. Tako lahko ugotovimo pozitivna in negativna področja obeh. 3.4,2 Značilnosti in omejitve LCA Glavne značihiosti in prednosti metodologije LCA, ki jih je vedno potrebno upoštevati, so naštete na spodnjem seznamu, [7]: o LCA študije morajo sistematično in dosledno upoštevati vse vplive na okolje obravnavanega sistema, od izkopa surovin do končnega uničenja, o Podrobnost študije in časovni okvirje potrebno določiti z definicijo ciljev in obsega projekta. o Obravnavano področje, predvidevanja, opis kvalitete podatkov, metode in rezultati morajo biti skozi študijo LCA transparentno predstavljeni, o V nekaterih primerih je potrebno paziti na zaupnost podatkov, o Rezultati naj bodo predstavljeni na široko, saj je zaradi različnosti sistemov nemogoče rezultat predstaviti v obliki ene številke, o Metoda LCA dopušča zelo prilagodljiv pristop k vsakem primeru posebej. V standardih so začrtane le glavne smernice metode. Podobno kot večina metod ima tudi LCA študija nekaj slabosti, kijih je potrebno omeniti: o Vsaka študija LCA bo vsebovala določene predpostavke in subjektivne ocene. Vsako predpostavko je potrebno podrobno preučiti, saj se lahko končni rezultati prav zaradi teh predpostavk močno razlikujejo. Zato je potrebno biti zelo previden pri podajanju končnih ocen. 27 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika O Velik problem študij LCA je razpoložljivost, dostopnost in kvaliteta podatkov. V pridobivanje podatkov je zato potrebno vložiti veliko znanstvenega in metodološkega dela. V zadnjem času se v ta namen sestavljajo velike baze podatkov, ki jih je potrebno pravilno uporabljati, oziroma pravilno prilagoditi obravnavanemu sistemu, o Omeniti je potrebno, da je LCA le ena izmed metod gospodarenja z okoljem in zato je za vsak primer potrebno preveriti, ali je LCA tisti trenutek res najprimernejša metoda, o Ob hitrem razvoju tehnologij so lahko baze podatkov hitro neprimerne, če niso pogosto posodobljene. 3.5 PROGRAMSKO OKOLJE GABI 4 Programski paket GaBi 4, [15] Je namenjen izdelavi ekobilanc življenjskih ciklov. S svojo široko bazo podatkov, ki so rezultat večletnih raziskav in zbiranja podatkov na področju tehnoloških procesov, je postal univerzalno orodje za izračun in oceno okoljskih vplivov različnih procesov in izdelkov skozi celotno življenjsko dobo. Poleg okoljskih je mogoče z dodatnimi funkcijami oceniti tudi ekonomske, sociološke in tehnološke vplive sistemov. Program omogoča natančno razčlembo sistema na manjše podsisteme, ki so sestavljeni iz osnovnih procesov. Na sliki 3.14 je prikazana shema sistema za termokemično uplinjanje lesne biomase modelirana v programskem okolju GaBi 4. Procesi so definirani z vhodnimi in izhodnimi masnimi in energijskimi tokovi. Celoten sistem dobimo, ko procese, ki predstavljajo posamezen segment le-tega, povežemo med seboj z vhodnimi in izhodnimi tokovi. Dobljeni sistem obsega glavne tokove (produkti), stranske tokove, emisije v okolje in odpadke. Z natančnimi podatki o tokovih in razmerij med njimi dosežemo veliko točnost rezultatov. GaBi 4 vsebuje že veliko število definiranih procesov in tokov v bazi podatkov'^, ki jih lahko uporabimo pri analizah, če predhodno ocenimo, da ustrezajo našim zahtevam. Osnova za izdelavo bilančnih oz. blokovnih shem so tehnološke sheme procesov. Procese, ki jih v bazi podatkov ni, moramo samostojno definirati in ustvariti. ** Gabi 4 Database: Široka paleta pokriva področja kovin, organskih in anorganskih vmesnih produktov, plastiko, mineralne materiale, oskrbo z energijo, reciklažo, premaze, gradbene materiale, obnovljive materiale, elektroniko ter tekstihie procese. Poleg tega program omogoča uporabniku, da sam kreira nove procese ter masne ali energijske tokove in s tem popiše vsako tehnologijo, sistem ali proces, ki si jih zamisli. SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Uplinjanje tesne biomase z zgorevanjem obp. plinov DE:Watsrdeloniz«dPE GaBI 4 process plan:Ref«rance quanlitias The names of The baefc processes are shown 36,474 kg 44,737 kg iMIe^ BI susenje iesa p|i •Prenosnik toptote 21.342 kg 42,684 kg lUpinjanj» l»sa pig^' 36.474 kg ■Shift reakc^ m 9,2Skg 30,592 kg 5.8947 kg 21.329 k9 Vsek pais 29,592 kg 1E-010 MJ 1kg EO-1S:LubiKantsat i^' lefinaiy PE DE: Kaptiiagne production PE 0,00091921 kg 0.0002S534 kg Slovenska mešanica S elekbicne eneig^e 5221 MJ DE; H2 conpraesor p^r" (diaiAragrrB) PE Ibj 28,596 MJ 0,44504 Nm3 'glO: Corrpiessed alr7 bar (kiw power consunptton) 0,1522MJ pE[b] Slika 3.14: Primer sheme v programskem okolju GaBi 4: shema sistema za termokemično uplinjanje lesne biomase Obsežna podatkovna baza pokriva področja kovin, umetnih materialov, kemikalij, proizvodnje goriv, oskrbe z energijo, gradbenih materialov, ravnanja z odpadki, itd. Z definiranjem in ustvarjanjem novih procesov vsak uporabnik širi lastno bazo podatkov. Pri tem je potrebna natančnost in doslednost ob zbiranju podatkov. Priporočljivo seje opirati na najnovejšo strokovno literaturo in tehnološke podatke iz industrije. Pri tem so nam v pomoč poizvedbene tabele, ki jih predpisuje standard ISO, [9]-[14]. Na podlagi izdelanih blokovnih shem, definiranih masnih in energijskih tokov ter razmerij med njimi, program izračuna bilance posameznih sistemov. Znotraj projekta SPEV je bilo v programskem okolju modeliranih več različnih tehnoloških metod pridobivanja vodika (poglavje 3.1), katerih modeli so prikazani v prilogi A. Pridobivanje vodika predstavlja »well-to-tank« analizo. Da bi naredili »well-to-wheel« analizo, pa potrebujemo še porabnika vodika, ki je v našem primeru fosfomokislinska gorivna celica (poglavje 3.3.1). Pri izdelavi sheme, ki je prikazana na sliki so uporabljeni podobni kompatibilni procesi (skladno s standardom ISO) proizvodnje določenih materialov iz baze podatkov programa GaBi 4. Za podatke, ki jih proizvajalec ni 29 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika podal zaradi varovanja tehnoloških podatkov (omenjeno tudi v ISO standardu), je bil uporabljen »cut-off« kriterij in niso bili upoštevani. Gorivna celica-elektroliza SI grid mix GaBi 4 process plan:R&rer9nc» giiantities i of the basic processes are showr). OE Stainless sleel cold 105 PE D& Steel cold rated P£ D& Steel COM rofedPE RER:AIuiTinum Ingot BUWAL DE Copper trix^,' JJpylene granulate ^ BUWAL (unspectficHJtos (PEI) PE [bj 0,00020062 MJ •DE Rastic inlectlon p^' : nuukiing part 3,0203S-00S kg 1,629EOC "J"' ____... 1,597&005kg (unspectncHJros (PP) PE it>] 0,00010608 MJ 8,9363 kg 6,0407E-006 kg 0,00029636 kg 3,0807E-OOS kg 0,09321 MJ .1,6289E-00Skg 0.00016932 kg 10.12837 MJ 'siiTTieimal energy from j^;' natural gasPE[pl] 'Ptoevedena elektrtena eneig^a-PAFC 'Proizvedena toplot»PAFd^ Pn^izvedena voda 'CH: Alunlmim BUWAL '^'t CH; Glass BUWAL 'CH; Polyethylene ' teraphttialate BUWAL CH; Polypropyfene ipP) ■ BUWAL 'CH: Polyethylene (PE) ig: BUWAL Slovenska mešanica E^' eiektilcneenergje 0,09S03MJ 10,0029121 kg SI: Natural gas nfx (Copy)i§r;' PE Slika 3.15: Shema obravnavane gorivne celice v GaBi 4 30 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 4 ANALIZA REZULTATOV LCA STUDU OBRAVNAVANIH TEHNOLOGIJ Tehnološke sheme pridobivanja vodika so detajlno predstavljene v poglavju 3.1. Pri pridobivanju vodika so bili zahtevani naslednji robni pogoji: o Zahteva po čistosti vodika 99,99 %. o Komprimiranje vodika v primeru vseh tehnoloških postopkov na 440 bar. o Izračuni so normirani na 1 kg pridobljenega vodika. 4.1 PORABA SUROVINSKIH VIROV Na sliki 4.1 je prikazana poraba obnovljivih in neobnovljivih surovinskih virov ter vode, ki predstavljajo glavni delež surovin pri proizvodnji 1 kg komprimiranega vodika. Na diagramih na slikah 4.2 in 4.3 je nadalje prikazana poraba neobnovljivih in obnovljivih virov energije pri proizvodnji 1 kg komprimiranega vodika. Na podlagi diagramov lahko zaključimo: o Poraba obnovljivih virov energije je prisotna v glavnem pri pridobivanju vodika iz biomase (piroliza, uplinjanje, kombinacija). V ostalih primerih je poraba obnovljivih virov energije posledica porabljene električne energije, ki je proizvedena iz obnovljivih virov energije. o Poraba vode je v vseh primerih upoštevana za potrebe v procesu, le v primeru uplinjanja lesne biomase je poraba upoštevana tudi za ohlajanje sinteznega plina. Nastalo paro lahko vodimo iz sistema in jo uporabimo v druge namene npr. proizvodnje električne energije s parno turbino. o Poraba neobnovljivih virov energije je najvišja pri tehnologijah pridobivanja vodika iz lignita kot glavnega neobnovljivega vira energije (uplinjanje lignita, elektroliza z el. energijo iz TE). Visoka je tudi pri elektrolizi z električno energijo iz slovenske energijske mešanice. 31 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Slika 4.1: Poraba obnovljivih, neobnovljivih virov in vode za proizvodnjo Ikg komprimiranega vodika za vse obravnavane tehnologije (poglavje 3.1) 4.1.1 Poraba neobnovljivih virov Pri porabi neobnovljivih virov (slika 4.2) je potrebno poudariti, da je pri proizvodnji vodika iz pretežno obnovljivih virov, kjer je glavna surovina biomasa, prisotna poraba tudi neobnovljivih virov kot so uran, nafta, črni premog in ostali neobnovljivi viri le zaradi porabljene električne energije iz električnega omrežja, ki pa je mešanica električne energije proizvedene iz različnih virov (JE, TE, HE). Ugotovljeno je bilo naslednje: o Poraba neobnovljivih virov je manjša pri uplinjanju lignita kot pri elektrolizi z električno energijo iz TE, saj že sam izkoristek termoelektrarne ob upoštevanju prenosa električne energije v omrežju ne presega 40 %. Nadalje nastanejo še izgube pri elektrolizi. o Pri elektrolizi z električno energijo iz jedrske energije (JE) je poraba urana 0,0013 kg. Večina porabe ostalih neobnovljivih virov (približno 1 kg) nastane pri proizvodnji materialov in pridobivanju urana. o Pri reformiranju zemeljskega plina (ZP) je poraba neobnovljivih virov prisotna zaradi porabe električne energije (slovenska energijska mešanica), dodatno pa 32 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika nastopa tudi poraba zemeljskega plina za samo refomiiranje za pridobivanje vodika (približno 3,7 kg). Slika 4.2: Poraba le neobnovljivih virov energije za proizvodnjo Ikg komprimiranega vodika za vse obravnavane tehnologije pridobivanja vodika (poglavje 3.1) o Pri elektrolizi z električno energijo iz HE je nastala poraba neobnovljivih virov pri izgradnji objekta, saj so pri samem obratovanju te zanemarljive. 4.1.2 poraba obnovljivffl virov Pri porabi obnovljivih virov (slika 4.3) v prvi vrsti obravnavamo lesno biomaso kot osnovno surovino pri štirih tehnologijah. Poraba obnovljivih virov v ostalih primerih (elektroliza, reformiranje) je prisotna zaradi porabljene električne energije iz slovenske energijske mešanice (SI-MEX), katere delež predstavljajo tudi obnovljivi viri. Ugotovljeno je bilo: o Pri uplinjanju lesne biomase je največja poraba lesa: pri zgorevanju lesa se sprošča veliko toplote, ki je ne uporabimo za končni produkt (vodik). Pri ohlajanju sinteznega plina dobimo kot stranski produkt vodno paro, ki jo lahko vodimo ven iz sistema in je uporabna v druge namene - možnost proizvodnje električne energije s parno turbino. 33 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika O Pri pirolizi trden ostanek (oglje) vodimo iz sistema: vhodni les tako ne izrabimo do končne mere in zato je poraba lesa večja. Oglje pa ostane kot dodaten, uporaben stranski produkt. o Pri kombinaciji pirolize in uplinjanja oglja je poraba lesa najmanjša, saj vhodni vir izrabimo do končne mere. o Pri vseh primerih je skoraj v celoti poraba obnovljivih virov v obliki lesa. 45 40 35 30 25 20 ' 10 5 - - Bl^ (biomasa) Pifoliza lesoe biomDse UpliajoDje lesae biomase Elekirolizo - JE It M m 'MM i 1 m 'm m Elckiroliza - TE Slika 4.3: Poraba obnovljivih virov energije pri proizvodnji Ikg komprimiranega vodika za vse obravnavane tehnologije pridobivanja vodika (poglavje 3.1) 4.2 VPLIVI NA OKOLJE Po standardu ISO 14040, ki opisuje metodo LCA, je v nadaljevanju potrebno obravnavati in oceniti vplive različnih tehnologij za pridobivanje vodika na okolje. Predstavljeni bodo rezultati različnih vplivov na okolje. To so: emisije potencial globalnega segrevanja (GWP) in potencial zakisljevanja okolja (AP). Rezultati predstavljajo emisije in potenciale onesnaževanja okolja, ki se pojavijo pri posameznih procesih normaliziranih na 1 kg proizvedenega vodika. 34 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 4.2.1 Potencial globalnega segrevanja (GWP; metodologija -CML2001) Potencial globalnega segrevanja (GWP) povzročajo nadnaravno velike koncentracije toplogrednih plinov v ozračju. Ti plini zaradi svoje molekulske zgradbe absorbirajo del infrardečega sevanja, ki ga izseva segreta površina Zemlje. To sevanje ima večjo valovno dolžino od sončnega sevanja, ker je temperatura površine Zemlje veliko nižja od temperature površine Sonca. Absorbirano energijo nato izsevajo nazaj v vse smeri in del jo tako vrnejo nazaj proti površini Zemlje, del pa v Vesolje. Ta pojav je sicer nujen za ohranjanje primerne temperature za življenje na Zemlji, saj bi bila brez njega povprečna temperatura za 33 stopinj niga kot je sedaj. Z nenaravnim povečevanjem koncentracije toplogrednih plinov pa se povečuje delež toplote, ki ni izsevana nazaj v Vesolje še povečuje. Posledica je porast temperature na površini. Vpliv plinov na pojav globalnega segrevanja je odvisen od valovne dolžine absorbiranega sevanja, zmožnosti absorpcije in od obstojnosti plina v atmosferi. Ob upoštevanju vseh parametrov so določeni utežni faktorji za posamezni plin. Enota za izražanje je CO2 ekvivalent, kar pomeni, da so vplivi vseh plinov izraženi relativno glede na vpliv, ki ga povzroči ogljikov dioksid. S stalnimi raziskavami na tem področju se spreminjajo tudi faktoiji. Potencial globalnega segrevanja se izraža za obdobje 20,100 in 500 let, največkrat se uporablja vrednost za obdobje 100 let, ki jo bom uporabil za analize. Na področju raziskovanja klimatskih sprememb ima vodilno vlogo IPCC {angl Intergovernmental Panel on Climate Change). Tabela 4.1: Vrednosti potenciala globalnega segrevanja 2007 IPCC AR4, [82] Časovna obstojnost v letih GWP za obdobje 100 let C02 1 CH4 12 25 Didušikov oksid (N2O) 114 298 HFC-23 270 14.800 Zveplov heksafluorid (SFe) 3.200 22.800 *opomba: Tabela prikazuje vrednosti samo za nekatere toplogredne pline. Analiza potenciala globalnega segrevanja je narejena po metodologiji CML2001, ki so jo razvili na Inštitutu okoljskih znanosti Univerze v Leidnu (Institute of Environmental Sciences of the Leiden University) na osnovi predpisov v ISO standardih. 35 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 8 ffi 90 70 - 60 50 40 30 20 10 Piioliza lesne biomase Uplinjanje lesne biomase Kombinacija pirolize in uplinjanja lesne Uplinjanje lignita Reformiranje zemelj skesa plina Elektroliza - HE Elektroliza - JE Elektroliza - SI mix Elektroliza - TE iaGWP(kgC02ekv.) 23.51 35,57 23,11 26,03 12.31 3.11 32.30 Slika 4.4: Potencial globalnega segrevanja pri proizvodnji Ikg komprimiranega vodika za vse obravnavane tehnologije pridobivanja vodika (poglavje 3.1) Na podlagi diagrama na sliki 4.4 je razvidno: o Najmanjši potencial globalnega segrevanja (GWP) povzroča elektroliza iz HE, sledi ji elektroliza iz NEK. o Največji GWPpovzroča elektroliza iz TE. o Največji povzročitelj (ni pa edini) pri vseh tehnologijah je CO2. Povzročitelj je tudi metan (pri reformiranju ZP malo nad 11 % celotne vrednosti), ter dušikov oksid (smejalni plin). o Najmanjšo vrednost GWP med postopki pridobivanja vodika z uplinjanjem oz. reformiranjem iz obnovljivih in neobnovljivih virov ima reformiranje ZP. Razlago za to lahko najdemo v tem, da ima ugodno masno razmerje C:H=1:4 (na kg pridobljenega vodika so tako manjše emisije CO2 v primeijavi z ostalimi viri z večjim deležem C); o Potrebno je poudariti, da ima CO2 iz lesne biomase v okviru trajnostne rabe nično vrednost glede na potencial globalnega segrevanja (GWP). Tako bi se tudi 36 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika GWP za pirolizo, uplinjanje in kombinacijo obeh za lesno biomaso ob tej predpostavki bistveno zmanjšal. o Glede na proizvodnjo električne energije v Sloveniji za leto 2006 je pridobivanje vodika z uplinjanjem lignita manjši povzročitelj GWP kot elektroliza iz slovenske energijske mešanice (SI grid mixa). o Elektroliza iz TE povzroča več kot Sx večji GWP kot ga uplinjanje lignita. 4.2.2 Potencial zakisljevanja okolja (AP; metodologija -CML2001) S potencialom zakisljevanja okolja (AP) skušamo popisati vpliv, ki ga povzroča „kisel" dež. Izraža se v enotah kg SO2 ekvavilent, ki služi za določitev utežitev faktoijev. Povzročitelji so kemijske spojine s kislim značajem, ki v ozračju z vodno paro tvorijo kisline. Tabela 4.2: Utežni faktorji potenciala zakisljevanja okolja Utežni faktor Žveplov dioksid (SO2) 1 NOx 0,7 Amonijak (NHs) 1,88 Klorovodikova kislina (HCl) 0,88 Celotni AP potencial dobimo z vsoto produktov utežnih faktoijev in masnih deležev posameznih povzročiteljev. Iz diagrama na sliki 4.5 je razvidno, da: o Največji AP povzroča elektroliza iz TE, sledi ji elektroliza iz SI grid mix. o Med postopki uplinjanja biomase in reformiranja največji AP povzroča uplinjanje lesne biomase. 37 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 2,0 1,8 1,6 1,4 4 1-2 0 1 0,6 0,4 0,2 0,0 - Pirotiza lesne biomiise Uplinjanje lesae biomase Kombuaciia IM 10 II XU III upimjaiij.i it'siio Uplinjanje Uipiita Reformuanie 2cincliskega plina Elektroliza - HE Elektroliza - JE Elekuoliza - S1 mix Elektroliza-TE DAP (kg S02ckv.) 0.1320 0.1773 0.1248 0,1248 0.1163 0.0089 0.0167 0.6550 1.9880 Slika 4.5: Potencial zakisljevanja pri proizvodnji Ikg komprimiranega vodika za vse obravnavane tehnologije pridobivanja vodika (poglavje 3.1) 4,3 ENERGIJSKI IZKORISTEK PRETVORB Energijski izkoristek pretvorbe osnovne surovine oz. goriva v 1 kg vodika je definiran glede na kurilno vrednost osnovne surovine (tabela 4.3), porabljene električne energije pri obravnavanem tehnološkem postopku (v MJ) in kurilni vrednosti vodika, ki zn^a 121 MJ/kg. Pri izračunu je upoštevan tudi izkoristek pretvorbe energetskih virov (lignit, ijavi premog, uran, vodni padec) v električno energijo, ki jo pri tehnoloških postopkih potrebujemo v različnih količinah. V obliki enačbe lahko energijski izkoristek pretvorbe za tehnološke postopke pridobivanja vodika zapišemo kot: ^pretvorba m+ Vel. (1) V enačbi 1 je Hm kurilna vrednost vodika, m masa in /fv/r kurilna vrednost osnovnega energetskega vira za proizvodnjo vodika (lignit, ZP, biomasa), Wei je porabljena električna energija v določenem tehnološkem postopku in r]ei. je celotni izkoristek pretvorbe energetskega vira v električno energijo. 38 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Tabela 4.3: Kurilne vrednosti uporabljenih surovinskih virov Zemeljski plin 49,165 Velenjski lignit 10,5 Biomasa (vlažnosti 40-50 %) 12 Nafta (Ekstra lahko kurilno olje) 41,2 a» •e o --B ž o u > B. > -g iS s 'S 2? s 60% 50% - 40% 30% 20% 10% 0% -47,1% i .38,2%. 40,0% 24,5% 18,4%. i? i o?- 50,7% 21,6% 20,3% Ävt ys- yy -27,1% f i ¥ • <0 UPORABLJENE TEHNOLOGIJE Slika 4.6: Energijski izkoristek pretvorbe energijskega vira v vodik Na podlagi rezultatov, ki so prikazani na diagramu na sliki 4.6 lahko ugotovimo naslednje: o Najvišji energijski izkoristek je pri pridobivanju vodika z elektrolizo z električno energijo iz hidroelektrarn. o Energijski izkoristki pri elektrolizi se razlikujejo glede na osnovni energetski vir in uspešnost pretvorbe njegove energije najprej v električno energijo. Postopek pridobivanja vodika pa je v vseh štirih primerih enak. Visok energijski izkoristek je pri reformiranju zemeljskega plina, ki bo v bližnji prihodnosti najaktualnejši postopek pridobivanja vodika. 39 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika O Izmed tehnoloških procesov, ki kot osnovno surovino za pridobivanje vodika uporabljajo biomaso, ima pričakovano najvišji energijski izkoristek kombinacija pirolize in uplinjanja. o Glede na zaloge velenjskega lignita je pozitivno visok energijski izkoristek pri uplinjanju velenjskega lignita. 4.4 ENERGIJA PORABLJENA ZA PROIZVODNJO 1 KG VODIKA Vedno se poraja vprašanje ali je vpeljava določene tehnologije sploh smiselna, saj v nekaterih primerih v proizvodnem procesu porabimo več energije, kot jo na koncu dobimo v obliki nekega energetskega vira. Diagram na sliki 4.7 prikazuje vloženo energijo za proizvodnjo 1 kg vodika, ki ima energijska vrednost 121 MJ. 200 180 160 140 120 100 J 60 40 -20 O Meja energijske vrednosti VODIKA - 121 MJ -52^ 31,7 .35,8. 38,9 190,8- Reformiranje Uplinjanje Uplinjanje lesne Piro!iza lesne Kombinacija zemeljskega plina velenjskega biomase biomase pirolize in lignita uplinjanja lesne biomase Uporabljena tehnologija Elektroliza Energija lkgH2 Slika 4.7: Električna energija porabljena za 1 kg vodika pridobljenega po različnih tehnoloških poteh Iz diagrama na sliki 4.7 vidimo, da pri elektrolizi porabimo več energije, kot jo ima pridobljen vodik (121 MJ/kg). To pomeni, da tehnično gledano ta metoda sicer ni sprejemljiva, je pa kljub vsemu potrebna za vmesno tranzicijsko obdobje ekonomije vodika ter dolgoročno za učinkovito uporabo obnovljivih virov energije v sistemih pametnih 40 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika omrežij. Med ostalimi zanimivimi tehnološkimi potmi ni bistvene razlike. Pri vseh je poraba med 31 in 40 MJ električne energije za 1 kg pridobljenega vodika. Najmanj električne energije potrebujemo pri reformiranju zemeljskega plina in uplinjanju lignita, ki sta za Slovenijo v bližnji prihodnosti zelo interesantni tehnologiji pridobivanja vodika. 4.5 LCC (LIFE CYCLE COSTING) ANALIZA 4.5.1 Cena kilograma proizvedenega vodika po različnih tehnoloških postopkih Analizirali smo specifične stroške proizvodnje 1 kg komprimiranega vodika z uporabo različnih tehnologij, ki so podane v poglavju 3.1. Skupni specifični stroški (slika 4.8) proizvedenega 1 kg vodika so odvisni od fiksnih (strošek investicije) in variabilnih (strošek surovinskih in energijskih virov). Variabilni stroški so ves čas enaki, fiksni pa so odvisni od cene in izkoriščenosti postrojenja. Ker podatkov o cenah postrojenj za vsako tehnologijo posebej in njihovih izkoriščenosti (števila obratovalnih ur na letni ravni) nismo imeli, smo v tej faz študije naredili primerjalno analizo le na podlagi variabilnih stroškov (surovinski in energetski viri). t / h 8760 Slika 4.8: Prikaz porazdelitve skupnih specifičnih stroškov Cene električne energije in surovinskih virov, ki so zbrane v tabeli 4.4 smo pridobili iz različnih virov: lastne cene električne energije na podlagi podatkov Ministrstva za 41 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika gospodarstvo [70], cene biomase, lignita, zemeljskega plina in vode pa na podlagi cenikov ponudnikov in intemih virov. Tabela 4.4: Cene električne energije in energentov uporabljene v LCC analizi Vir Cena Voda (DEMI, Slana) 0,43 EUR/m^ Električna energija iz SI-MEX 36,48 EUR/MWh Električna energija iz HE (Soča, Drava, Sava) 29,248 EUR/MWh Električna energija iz TE (TET, TEB, TES, TE-TOL) 62,543 EUR/MWh Električna energija iz NEK 20,3 EUR/MWh Zemeljski plin 0,0931 EUR/Sm' Lignit 2,57 EUR/GJ Biomasa 28 EUR/nm' Na podlagi porabe energijskih virov za proizvodnjo 1 kg vodika, ki smo jo dobili iz LCA analize in cen električne energije ter surovinskih virov (tabela 4.4), smo izračunali lastno ceno pridobljenega 1 kg vodika za različne tehnološke poti. Rezultati so prikazani v tabeli 4.5 in na diagramu na sliki 4.9, kjer je cena 1 kg pridobljenega vodika prikazana v deležih. In sicer kolikšen delež končne lastne cene predstavlja: strošek energetskega vira, - strošek porabljene električne energije in strošek vode. Tabela 4.5: Cena 1 kg proizvedenega in komprimiranega vodika pridobljenega po različnih tehnoloških postopkih Uporabljena tehnološka pot Cena / C/kgHz Reformiranje zemeljskega plina 0,84 Uplinjanje velenjskega lignita 0,97 Uplinjanje lesne biomase 4,34 Piroliza lesne biomase 3,25 Kombinacija pirolize in uplinjanja lesne biomase 1,91 Elektroliza - HE (hidro) 1,55 - TE (termo) 3,32 - NEK (nuklearna) 1,08 - SI-MIX (slovenska energijska mešanica) 1,94 42 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 5.0 1 4,5 4,0 3,5 «s ^ 3.0 ■a > S ec ^ Ji v 2.5 > es 3 2.0 1.5 1,0 0,5 Q voda 0.vff oz. surovm ' 0.84 € 0^7 € 434 € te g -3,25^ 332 € 1,91 € i » » P t S 1,08 € .1,94 € Refbnniranje Uplinjanje Uplinjanje lesne Piroliza lesne Kombinacija Elektroliža HE Elektroliza TE Heklroliza NEK Elektroliza SI-zemeljskega velenjskega biomase biomase piiotize in MIX plina lignita uplinjanja lesne biomase Uporabljen tehnološki postopek Slika 4.9: Cena proizvodnje vodika iz različnih primarnih virov Iz rezultatov (slika 4.9) je razvidno: o Najnižja lastna cena 1 kg proizvedenega vodika je po metodi reformiranja zemeljskega plina, ki je v bližnji prihodnosti najaktualnejša tehnologija pridobivanja vodika. o Nizko ceno ima tudi metoda uplinjanja velenjskega lignita, kar je pozitivno glede na zaloge (80 mio ton) v šaleški dolini. o medtem, ko je cena vodika visoka pri pirolizi in uplinjanju lesne biomase, pa se znatno zniža, če ti dve metodi kombiniramo. o Pri elektrolizi sta pričakovano konkurenčni metodi elektroliza z električno energijo iz jedrske in hidro energije. 4.5.2 Primerjava cen aktualnih energijskih virov s ceno vodika pridobljenega po različnih tehnoloških poteh Če želimo med seboj primeijati cene različnih energetskih virov, moramo narediti primerjavo, ki vključuje tudi energijsko vrednost na kilogram vira. Tako primerjamo ceno 43 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika V evrih na 1 MWh energije. Primerjava med ceno vodika pridobljenega po različnih tehnoloških postopkih in ceno ostalih konvencionahiih energetskih virov (nafta, zemeljski plin, les, lignit), ki so najpogosteje uporabljeni v energetske namene je prikazana na sliki 4.10. 140 -120 • f 100 60 40 20 129,1 97.1 25,0 93 25,0 28,9 10,0 96,7 98,7 yODIK 57,6 46^ J' r J' nT / Energetski vir •OPOMBE: Pri ekstra lahkem kurilnem olju je upoštevana maloprodajna cena 1 €/liter. Pri lesu je upoštevana maloprodajna cena 25 €/MWh. Pri zemeljskem plinu pa maloprodajna cena za velike odjemalce 0,0931 €/Sm^. Pri lignitu je upoštevana nabavna cena li^te. Slika 4.10: Primeijava cene vodika s cenami ostalih konvencionalnih energetskih virov Na podlagi rezultatov lahko ugotovimo naslednje: o Vodikove tehnologije so cenovno zelo konkurenčne konvencionalnim energijskim virom kot sta nafta in les in lignit. o Odstopanja cen med tehnologijami vodika in zemeljskim plinom in lignitom so majhne. Pri zemeljskem plinu pa lahko pričakujemo tudi povišanja cen na globalnih trgih, pri lignitu pa strožje »penale« zaradi onesnaževanja okolja. To daje vodiku konkurenčen potencial tudi v primerjavi s tema viroma. o Med vodikovimi tehnologijami izstopata uplinjanje lignita in reformiranje zemeljskega plina zaradi ugodne cene osnovne surovine. 44 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika o Cenovno ugodna je tudi elektroliza iz jedrske energije zaradi nizke cene električne energije iz jedrskih elektrarn. o Med tehnologijami, ki kot osnovni energetski vir uporabljajo lesno biomaso je pričakovano najugodnejša kombinacija pirolize in uplinjanja. o Za cenovno zelo neugoden energetski vir se še enkrat pokaže nafta oz. ekstra lahko kurilno olje, ki je sicer z upoštevanjem maloprodajne cene cenovno skoraj najmanj ugoden energetski vir. 4.6 UPORABA VODIKA IZ LESNE BIOMASE V TRANSPORTU Vodik je zelo zanimiv za avtomobilsko industrijo, saj ga lahko uporabljamo kot gorivo tako v nekoliko prirejenih motogih z notranjim zgorevanjem (nižji izkoristek energijske pretvorbe), kot tudi v pogonskih sistemih, katerih energijska pretvorba temelji na gorivnih celicah (višji izkoristek energijske pretvorbe). Poleg tega je vodik zelo primemo gorivo s stališča okolje varstva, zato so se prve aplikacije pogonskih sistemov na vodik pojavile v prav javnem transportu v večjih mestih, ki imajo praviloma resne težave z izpusti škodljivih plinov v ozračje. Poraba vse energije v prometu za Slovenijo je znašala v letu 2004 61.698.000.000 MJ [73]. Trajnostna izraba lesne biomase v Sloveniji znaša 3.023,125 ton / leto, [72]. Od tega nekaj za lesno predelovalno industrijo, za energetske namene pa ostane 2.380.000 ton [72]. Če biomaso namenjeno v energetske namene izkoristimo za pridobivanje vodika po obravnavanih tehnologijah (poglavje 3.1) vidimo, da lahko nadomestimo od 10 do 26 % vse porabljene energije v prometu v sedanjih sistemih motorjev z notranjem zgorevanjem. Ob implementaciji sistemov z gori vrti mi celicami pa se bi ta procent še bistveno zvišal. Poleg tega je treba poudariti, da izkoriščanje lesne biomase v okvirih trajnostne rabe pomeni ničelno emisijo toplogrednih plinov v okolico. Tabela 4.6: Vodik pridobljen na podlagi trajnostne rabe lesne biomase Uporabljena tehnologija Masa vodika / kg Energetska vrednost / MJ Procent glede na celotno porabo v 2004 / % Uplinjanje lesne biomase 53.199.812 6.437.177.281 10,4 Piroliza lesne biomase 70.805.938 8.567.518.520 13,9 Kombinacija pirolize in uplinjanja lesne biomase 132.068.143 15.980.245.269 25,9 45 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 7,0E+10 6.0E+i0 - n 5,OE+!0 S 4,0E+10 3,0E+10 2,0E+10 1,0E+10 O.OE+00 - □ Energija iz vodika pri uplinjanju lesne biomase □ Energija iz vodika pri pirolizi lesne biomase □ Energija iz vodika pri kombinaciji pirolize in uplinjanja lesne biomase 0 Poraba energije v prometu v letu 2004 6.437.177.281 10,4 % 13,9 % Energija iz vodika pri Energija iz vodika pri pirolizi uplinjanju lesne biomase lesne biomase Tehnologije Energija iz vodika pri kombinaciji pirolize in uplinjanja lesne biomase Poraba energije v prometu v letu 2004 Slika 4.11: Primeijava vse porabljene energije v prometu z energijo, ki bi pridobili iz vodika pridobljenega iz lesne biomase in porabljenega v klasičnem sistemu z motogem z notranjim zgorevanjem 46 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 5 POTENCIAL, INTERES, PROMOCIJA IN IZOBRAŽEVANJE NA PODROČJU TEHNOLOGIJ VODIKA V okviru projekta SPEV smo izvedli tudi podprojekt PIPI (Potencial, Interes, Promocija, Izobraževanje) na področju vodika in gorivnih celic, s katerim smo raziskali možnosti za sprejetje novih tehnologij v Sloveniji ter izboljšanju možnosti za njihovo učinkovito vpeljavo. Analizirali smo interes in potencial domačih podjetij za vsebinsko področje tehnologije vodika in gorivnih celic, obenem pa smo to tematiko tudi predstavili širši javnosti.. 5,1 METODOLOGIJA Projekt je vseboval več povezanih sklopov aktivnosti: o Anketiranje, na osnovi katerega smo izbrali zainteresirana podjetja S presekom osnovnih dejavnosti v bazi slovenskih podjetij in naborom dejavnosti, ki so vsebinsko blizu tehnologijam vodika in gorivnih celic (Priloga B) smo evidentirali 6005 podjetij, ki bi jih tematika lahko zanimala. Vrnjenih je bilo preko sto anket s čimer smo prišli do osnovnih ugotovitev o interesu, potencialu, trenutnih aktivnostih in poslovnih ter vsebinskih možnostih za vključitev posameznih podjetij na področje vodika. o Organizacija promocijsko - ozaveščevalno - izobraževalnega dogodka in vabila podjetjem za diskusijo o možnem vključevanju k tehnologijam vodika Promocijski dogodek ČEVELJ (Čista Električna Vozila za Ekološko ozaveščene LJudi) je bil organiziran kot promocija in izobraževanje, kjer smo s podjetji vključenimi v projekt iskali optimalne načine vključevanja in seznanjanja s tehnologijami vodika in gorivnih celic. o Pregled stanja in priprava predlogi za konkretne aktivnosti na posameznih vsebinskih področjih in mestih v vrednosti verig Na osnovi širšega poznavanja tehnologij, globalnih trendov in dogajanja v Sloveniji smo v matrični obliki kvalitativno opisali tekoče aktivnosti v svetu in doma ter predlagali načine za izboljšanje stanja na posameznih področjih. Področja delovanja so razdeljena po tehnoloških vsebinah od OVE do končnih sistemov aplikacij ter po pozicioniranju v vrednosti verigi od razvoja do prodaje. 47" SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 5.2 POZNAVANJE, INTERES IN POTENCIAL SLOVENSKEGA GOSPODARSTVA Rezultati anket kažejo na obstoj pripravljenosti domačega gospodarstva za vključevanje na področje vodikovih tehnologij (priloga B). Več kot 70 % anketirancev je namreč izrazilo interes, 8 % pa jih pa na tem področju že aktivno dela. Vrzeli se pojavljajo predvsem pri pomanjkanju konkretnih projektov in okolja, kjer bi nastajale ideje podjetja lahko vključevala v svoje poslovne dejavnosti. Temelji za nadaljnje korake so tudi mednarodni projekti in sodelovanja. Poznavanje tehnologij vodika in gorivnih celic je v posameznih primerih podjetij in institucij že na visokem nivoju, kar nam kažejo njihovi podatki o aktivnostih na tem področju. Večinoma gre za institucije in podjetja, ki so tudi že vključena v Slovensko platformo za vodik in gorivne celice SIHFC (dva inštituta, 16 podjetij, 4 fakultete, tehnološka mreža in tehnološki center). K povečanju zanimanja podjetij za tehnologije vodika je pripomogla tudi vladna Resolucija o nacionalnih razvojnih projektih za obdobje 2007 - 2023, [78], kjer imata trajnostna energija in ekonomija vodika vidno mesto. Na podlagi dogodka ČEVELJ, [77], ki je potekal kot del podprojekta PIPI, smo ugotovili, da je seznanjenost o tehnologijah vodika in gorivnih celicah na dobrem nivoju. Dejavniki kot so število izpolnjenih anket in v njih izkazan interes, število organizacij vključenih v SIHFC in veliko zanimanje medijev (Priloga B) kažejo, da bo poznavanje tehnologij vodika v Sloveniji v prihodnosti vedno večje.. Na drugi strani pa obstaja, kljub dobremu poznavanju, pomanjkanje konkretnih projektov znotraj katerih bi se podjetja ukvaijala neposredno s temi tehnologijami. Zdi se, da je poznavanje tehnologij v mnogih podjetjih bolj domena radovednih posameznikov, kot pa celotnega strateškega ali upravnega telesa podjetja. To je lahko tudi osnovni teren za nekatere nove podjetniške ideje, ki posledično pripeljejo do ustanovitve podjetij s področja tehnologij vodika in gorivnih celic. Zaključimo lahko, da so ljudje na osebnem nivoju seznanjeni s tehnologijami vodika, tudi v primerih, ko to ni primarno področje delovanja njihovih institucij, za konkretno izvajanje poslovnih aktivnosti pa v večini primerov še ni napočil ustrezen trenutek. Interes za sodelovanje v razvoju in implementaciji vodikovih tehnologij je med subjekti, ki so odgovorili na anketo zelo velik, nekaj jüi pa že tudi aktivno deluje. Vsi interesenti skupaj bi približno enakomerno pokrili vsa mesta v vrednostni verigi, tako razvoj in proizvodnjo, kot tudi v prodajo posameznih sklopov ali celih sistemov. Tovrstna razporeditev kaže zdravo naravno osnovo za razvoj tega področja. Glede na vsebinska 48" SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika področja delovanja pa je največji interes pri obnovljivih virih energije in pri končni integraciji sistemov. Izraženega je bilo tudi veliko zanimanja za pridobivanje nadaljnjega znanja o tehnologijah. Podjetja in posamezniki bodo lahko le tako dobro izkoristili svoj potencial. Ljudje bi produkte na osnovi tehnologij vodika in gorivnih celic že kupovali, vendar je med bazično znanostjo in trgom še prevelik razkorak, tako da izdelki pravzaprav še niso naprodaj, razen za zelo posebne aplikacije. Za uporabo manjka tudi infrastruktura kot je npr. polnilna mesta za osebne avtomobile na vodik. Analiza potenciala temelji predvsem na osebnem poznavanju domače industrije in institucij, ki se že ukvaijajo s tehnologijami vodika in tistih, ki bi se lahko priključila v prihodnje. Vsebinsko gledamo naslednjih šest temeljnih področij, ki so ključnega pomena za delovanje ekonomije vodika. Označimo jih s šestimi zaporednimi številkami, pri čemer vrstni red približno odraža zaporedje v vsebinskem smislu »od vrtine do kolesa«: 1. Obnovljivi viri energije (sončnih celice, vetrne elektrarne, biomasa, itd.) 2. Pridobivanje vodika (različni tehnološki postopki - poglavje 3.1) 3. Shranjevanje in distribucija vodika (komprimiranje, ukapljevanje, shranjevanje v trdnine, distribucija v cisternah, vodikovodi) 4. Gorivne celice (razvoj, izdelava posameznih delov gorivnih celic) 5. Periferni sklopi (razvoj in izdelava perifernih sistemov: električni pogoni, črpalke, itd.) 6. Končne aplikacije (sistemi za električno in toplotno oskrbo stanovanjskih hiš, pogonski sistemi za vozila, itd.) Pri vsakem vsebinskem področju so aktivnosti lahko pozicionirane v različnem delu vrednostne verige, npr. v razvoj, proizvodnjo, prodajo ali uporabo. To pozicijo povezujemo z aktivnostjo podjetja tako da samo področje delovanja podjetja določajo vsebine in aktivnosti. Dodatni primeri posameznih vsebinsko-aktivnostnih sklopih so napisani v prilogi B. V naslednjih tabelah podajamo več ocen glede dogajanj v posameznih vsebinsko-aktivnostnih sklopih. Gre za okvirne ocene na podlagi osebnega poznavanja svetovnih in domačih dogodkov in trendov s katerimi želimo pokazati le nekatere poglede razvoja novih tehnologij. S tem si bomo lažje predstavljali, kakšen je trenutni položaj Slovenije, kakšen bi bil lahko v prihodnje in kateri so najprimernejši ukrepi. Vsebinsko-aktivnostne sklope bomo analizirali s stališča naslednjih tematik: o trenutno dogajanje v svetu o ocena uspešnosti Slovenije pri sledenju svetovnemu dogajanju o predlogi za izboljšanje stanja Ä9 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika V naslednjih treh tabelah je pregled intenzitete aktuahiega svetovnega dogajanja na področju ekonomije vodika (tabela 7), dogajanja v Sloveniji (tabela 8) in predlogi za izboljšanje (tabela 9). Gre za okvirne opisne ocene na osnovi osebnega poznavanja tehnologij, svetovnih trendov in domačih aktivnosti. Namen teh tabel je vizualizirati okvirno stanje in izpostaviti posamezna potencialno zanimiva področja Tabela 7: Dogajanje na področju tehnologij vodika v svetovnem merilu Razvoj Proizvodnja Prodaja Uporaba OVE Intenziven razvoj na vseh področjih (fotovohaika, vetrna energija, geotermalna energija...) Proizvodnja na nekaterih področjih ne dohaja potreb trga (npr. vetrne elektrarne) Prodajne verige so večinoma še kratke. Široka uporaba cenovno dostopnih izdelkov in uporaba v demonstracijsko izobraževalnih projektih Pridobivanje vodika Intenziven razvoj različnih tehnologij za proizvodnje vodika Proizvodnja enot za pridobivanje vodika je še bolj v prototipnih serijah Prodaja sistemov za pridobivanje vodika je še omejena na nišne aplikacije in demo projekte Široka uporaba še ni vzpostavljena, uporaba je večinoma omejena na industrijsko rabo in demonstracijske projekte. Shranjevanje in distribucije Intenziven razvoj materialov in sistemov za različne načine shranjevanja vodika (trdno, tekoče, plinasto agregatno stanje) Proizvodnja enot za prototipe in posebne aplikacije Proizvodnja sistemov za polnilno infrastrukturo Prodaja za posebne aplikacije in prodaja pri pilotnih infrastrukturnih projektih. Uporaba v industrijskih procesih in testnih projektih. Gorivne celice Intenziven razvoj različnih tipov gorivnih celic, materialov, postopkov za industrializacijo in znižanje cene Proizvodnja za nišne aplikacije (viličarji, stacionarni sistemi, izobraževalni modeli), testne in pilotne projekte... Prodaja poteka večinoma preko spleta in v primerih nišnih projektov preko vzpostavljenih distribucijskih mrež, Uporaba v nišnih aplikacijah in demo projektih.. Periferni sklopi Intenziven razvoj na vseh področjih. Razvoj poteka tako v smislu inkrementalnih kot radialnih inovacij. Proizvodnja v zelo velikem obsegu, saj gre v veČini primerov za uveljavljene tehnologije, ki so prilagojene za uporabo v sistemih z gorivnimi celicami. Prodaja med različnimi industrijskimi partnerji. (B2B) Uporabniki so večinoma sistemski integratoiji. Končne aplikacije Intenziven razvoj za nišne aplikacije in pilotne projekte. Masovna in butična proizvodnja v hitrem vzponu. Stroški proizvodnje se nižajo. Prodaja končnih produktov podjetjem in tudi že končnim uporabnikom. Uporaba v nišnih aplikacijah, izobraževalnih programih, pilotnih projektih, pri testiranju in razvoju. Svetovno dogajanje pokriva vse vsebinske in aktivnostne sklope, kar pomeni, da gre za organsko rastočo revolucionarno tehnologijo in ne za kratkotrajno modno muho. Poleg razvojnih aktivnosti so v teku tudi že proizvodnja, prodaja in uporaba, ki se iz nišnih aplikacij širi tudi na najširša industrijska področja. 50 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Tudi druga tabela je nastala na osnovi osebnega poznavanja dogajanja v Sloveniji s strani avtorjev. Namen te tabele je grafično ponazoriti področja, kjer smo že aktivni in kjer obstajajo vrzeli. Tabela 8: Dogajanje v Sloveniji na področju vodikovih tehnologij in gorivnih celic Razvoj Proizvodnja Prodaja Uporaba OVE Pokrita je večina podroCij, a projekti niso povezani in vedno ne segajo do celovitih aplikacij. Vzpostavljena le na nekaterih področjih OVE Vzpostavljena tako prodaja na široko kot maloprodaja. Hitra rast uporabe ekonomsko učinkovitih izdelkov. Pridobivanje vodika Čiščenje vodika kot stranskega produkta, teoretične študije LCA. Izdelani prototipni sistemi. Še ni povpraševanja po enotah za proizvodnjo. Predvsem za lastne namene v industriji in priprave za polnilno infrastrukturo za vozila. Skladiščenje in distribucije Teoretične študije in Ni vzpostavljena. Uvoz in prodaja podje^em ali državi za postavitev polnilne infrastrukture. Uporaba za industrijske procese, v pripravi tudi za pobijenje vozil. razvoj nanornaterialov. Gorivne celice Dolgoleten razvoj nekaterih jedrnih tehnologij in materialov. Ni vzpostavljena. Uvoz in prodaja za izobraževalne namene ali testiranja. Uporaba v testiranjih in pri izobraževanju. Periferni sklopi Intenziven razvoj na širokem področju tehnologij, ki lahko predstavljajo periferne sklope. Masovna proizvodnja je vzpostavljena. Večinoma izvoz na tuje trge. Uporaba v polizdelikih in končnih izdelkih. Končne aplikacije Ni konkretnih razvojnih projektov. Ni masovne proizvodnje. Prodaja uvoženih izdelkov je vzpostavljena v manjši meri. Tehnologije počasi prihajajo v uporabo. Trenutno jih je največ v razvojno izobraževalnih projektih. Pojavljajo se prve ponudbe za uporabo v sistemih za zagotavljanje električne energije v primeru izpada omrežja. Tudi v Sloveniji pokrivamo mnoga vsebinsko področja v različnih delih vrednostne verige. Najmočnejši smo v bazičnem razvoju posameznih podkomponent ali materialov, pri teoretičnih študijah in pri masovni proizvodnji perifernih sklopov. Uvaja se tudi že uvoz in prodaja tujih artiklov za nišne aplikacije. 51 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika V naslednji tabeli so zapisani osnovni predlogi, s katerimi bi morda lahko spodbudili dogajanje na posameznih vsebinskih področjih v različnih delih vrednostne verige. Tabela 9: Predlogi za izboljšanje stanja Razvoj Proizvodnja Prodaja Uporaba OVE Povezati razpršene razvojne projekte v večje, celovite in industrijsko naravnane projekte. Spodbujati gospodarstvo k proizvodnji izdelkov z največjo dodano vrednostjo in potencialom uporabe domačega znanja. S subvencijami ali davčnimi olajšavami omogočati konkurenčnost cenejšim a okolju bolj škodljivim tehnologijam. Izobraževati širšo javnost 0 pomenu uporabe okolju prijaznih tehnologij. Pridobivanje vodika Na osnovi LCA analize iz projekta SPEV razviti postopek proizvodnje vodika, ki bo za Slovenijo dolgoroCno najprimernejši. Spodbuditi proizvodnjo enot za pridobivanje vodika na osnovi doma razvitih tehnologij. Prodaja teh izdelkov na tuje trge. Prepustiti trgu in učinkovito pril^ajati zakonodajo. Skladiščenje in distribucije Na osnovi svetovnüi trendov spodbujati razvoj teh tehnologij in partnerstev v mednarodnih projektih. Spodbujati proizvodnjo izdelkov ali polizdelkov. Prepustiti trgu, poskrbeti za vpeljavo mednarodnih varnostnih standardov. Prepustiti trgu in skrbeti za vamostne zahteve in učinkovito prilagajanje zakonodaje. Gorivne celice Intenzivno spodbujati razvoj jedrnih tehnologij, njihovo pravno zaSCito, Vlagati v izobraževanje. Finančno spodbuditi morebitno proizvodnjo doma razvitih tehnologij že v začetnih fa7ah. Prepustiti trgu, subvencionirati v primeru velikih okoljskih prednosti v posameznih aplikacijah. Spodbujati uporabo z ozaveščanjem širše javnosti. Periferni sklopi Intenzivno spodbujati razvojne projekte s potencialno visoko dodano vrednostjo in možnostjo aktivne vključitve k tehnologijam vodika. Spodbujati proizvodnjo predvsem najzahtevnejših izdelkov. Pomagati podjetjem osvajati tuje trge. Prepustiti trgu, kije že dobro vzpostavljen. Končne aplikacije Zasnovati en ali dva skrbno premišljena celovita projekta končnih aplikacij na osnovi mednarodnih trendov in doma obstoječega znanja. Prepustiti trgu, subvencije za prve izdelovalce. Integracija izdelkov v javni sektor (če je to mogoče) in pomagati pri osvajanju tujih trgov Prepustiti trgu, skrbeti za učinkovito prilagajanje zakonodaje, subvencije za prve uporabnike.. Na področju razvoja se kaže nepovezanost posameznih razvojnih projektov, potrebe po večji celovitosti in združitvi bazičnega znanja. Pri prodaji in uporabi pa se vidi potencial, ki ga ponujajo subvencije in spodbude prvim uporabnikom. Prvi primeri in infrastruktura so ključni za hitrejšo, širšo in uspešnejšo implementacijo. 52 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 5,3 PROMOCIJA EV IZOBRAŽEVANJE V okviru projekta SPEV v sodelovanju s Slovensko tehnološko platformo za vodik in gorivne celice je bilo organizirano večje število promocijskih in izobraževalnih dogodkov: o Konferenca Slovenske tehnološke platforme za vodik in gorivne celice (SIHFC), 28.10.2005, Gospodarska zbornica Slovenije, Dimičeva 13, Ljubljana, 2005 o seminar: Gorivne celice = osebna energetska samostojnost, 10. november 2005, Sintal, d.d., Litostrojska cesta 40, Ljubljana, 2005 o Mednarodni posvet Sustainable Energy and Hydrogen Economy v Ljubljani, 18. in 19.10.2006, GZS in Parlament RS, Ljubljana, 2006 o Predstavitev SIHFC na 8. konferenci slovenskih elektroenergetikov v Čatežu, 28.05. - 01.06.2007, Terme Čatež, 2007 o ČEVELJ - Čista električna vozila za ekološko ozaveščene ljudi. Izobraževalno -promocijski dogodek, Inštitut Jožef Štefan, Ljubljana, november 2007 Projekt ČEVELJ je bil zadnji v nizu promocijsko-izobraževalnih dogodkov, na katerem smo predstavili tehnologije vodika in gorivnih celic, s testnimi vožnjami pa tudi električna in hibridna vozila. Dotaknili smo se globalno tehnoloških in družbenih trendov na področju transporta. Sam dogodek je med mediji zbudil veliko zanimanja, saj je bil omenjen tudi v osrednji televizijski dnevno-informativni oddaji ter v več kot desetih tiskanih medijih. Javnosti in medijem smo želeli predstaviti nove tehnologije in jim omogočiti, da se z njimi spoznajo na čisto praktičnem nivoju (testne vožnje električnih vozil, nazorna demonstracija delovanja tehnologij vodika...). Kot konkreten dokaz, da so te tehnologije prisotne že na cestah je vozilo na vodik, ki ga je predstavilo podjele TP J, Proizvodnja in prodaja tehničnih plinov Jesenice d.o.o.. Prikazali smo delovanje takega vozila, od vožnje do ponovnega polnjenja vodika v rezervoar. Predstavljeni so bili hibridni pogoni, ki vsebujejo motoije z notranjim izgorevanjem in tako predstavljajo prehodno stopnjo do popolnoma električnih vozil. V naslednjih razvojnih stopnjah hibridov lahko pričakujemo zamenjavo motorja z notranjim izgorevanjem z gorivno celico, sekundami vire energije pa bodo akimiulatoiji ali kondenzatorji. Toyota Prius hibrid, Honda Civic hibrid, Espace na elektriko, električni skuteiji in kolesa so še ostala vozila, ki so jih obiskovalci lahko testirali in si jih dodobra ogledali. Gospod Andrej Pečjak pa je bil s svojim E-Espacom, kot edinim v Sloveniji na elektriko predelanim avtomobilom, deležen velikega občudovanja vseh prisotnih. 53 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Vse te nove oblike naprednih tehnologij in vozil so med seboj povezane in vodijo do ekološko sprejemljivejšega transporta. Vsekakor pa je vzporedno z razvojem novih tehnologij pomembna postavitev ustrezne infrastrukture, ki pa obenem zahteva visoka finančna vlaganja in pripravljenost ljudi do sprememb ter seveda visoko družbeno odgovornost ljudi do okolja. 5.4 CILJNA PUBLIKA V prvem delu (analiza interesa in potenciala) smo predvidevali, da so podjetja najprimernejša ciljna publika za uveljavljanje tehnologij vodika in gorivnih celic. Kasneje ugotavljamo, da so posamezniki morda bolj primerni, saj gre za novosti, ki jih večina podjetij še ni sposobna integrirati v svoj delovni program. Na dogodku ČEVELJ je bilo veliko vprašanj o možnostih za konkretno vključevanje, vendar na voljo še ni dovolj konkretnih tematik, kjer bi posamezniki lahko na organiziran in finančno pokrit način prispevali svoj delež k uveljavitvi tehnologij vodika. Na osnovi ankete in dogodka ČEVELJ torej lahko sklepamo, da se mnoga podjetja k vpeljavi tehnologij vodika, kljub velikemu interesu, še niso sposobna vključiti. Na drugi strani je velik interes tudi s strani posameznikov, ki lahko nastopajo kot potencialni uporabniki tehnologij ali pa sodelujejo pri razvoju. Na tem mestu se skriva velik še neizkoriščen potencial. 5.5 PRIPRAVLJENO GRADIVO V sklopu promocije in izobraževanj smo zbrali in pripravili gradivo, ki je zajemalo področja: 1. Pregled globalnih trendov v energetiki; 2. Opis delovanja gorivnih celic; 3. Pregled aplikacij za tehnologije vodika in gorivnih celic; 4. Promocijski materiali; Gradivo je namenjeno samoizobraževanju podjetij, ki imajo interes, da si znotraj posameznih vsebin poiščejo svoje poslovne priložnosti. Opis pripravljenega gradiva je zbran v prilogi B. Gradivo je postavljeno tudi na strežniku slovenske tehnološke platforme za vodik in gorivne celice (SIHFC) in dostopno preko povezave: http://www.sihfc.si/prikazi.asp?vsebina=gradivo%2Fgradivo.asp. 54 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 6 POLITIKE ZA USPESNO IMPLEMENTACIJO VODIKOVIH TEHNOLOGIJ 6.1 IZHODIŠČA Izhodišča za pripravo predloga programov in ukrepov razvojne politike za implementacijo vodikovih tehnologij predstavljajo izdelane analize stanja, potenciala in organiziranosti na tem področju v Sloveniji ter politike EU in izkušnje nekaterih drugih držav. 6.1.1 Stanje v Sloveniji Ocena trga, možnosti in interesa gospodarstva ter potenciala znanja v Sloveniji je bila izdelana v posebnem podprojektu inje predstavljena v poglavju 6.2.3. Ključne ugotovitve in zaključki so: o Vlaganja v R&Đ naraščajo. Obseg vlaganj v RR na področju vodika in gorivnih celic se po letu 2000 hitro povečuje (34% rast letno). Dosega približno 0,5 €/prebivalca, kar je polovico manj kot v povprečju EU (1€) ter nekajkrat manj od Japonske (2€) ali Kanade 4€). Prepoznan je pomemben potencial v znanju posameznikov in raziskovalnih skupin, tako v gospodarstvu kot v RR sektoiju. o Prepoznana je potreba po vključevanju v razvoj znanja na tem področju. Ustanovljena in delujoča je Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne celice (SIHFC). Preko platforme podjetja in raziskovalne institucije koordinirajo pripravo projektov, raziskav, informiranje ter izobraževanje. Ustanovljena je Vladna skupina za vodik, ki v okviru strateškega programa trajnostne energije pripravlja nacionalni razvojni projekt. Vlada RS je za pripravo osnov v okviru programa Ciljnih raziskovalnih programov naročila tudi izdelavo projekta SPEV. o Interes gospodarstva po učenju in vključevanju v razvoj ter aplikacijo znanja je izražen. Izdelana analiza interesa in potenciala v gospodarstvu v okviru projekta SPEV je pokazala, da je v industriji izkazan velik interes po učenju, zlasti na področju energetike in avtomobilske industrije. Širša skupina podjetij ima motivacijo in tudi potencial za vključitev v razvojne projekte, vendar dejanskih iniciativ ni, ker na širšem trgu še ni povpraševanja, saj integracija sistemov v fazi razvoja in prvih implementacij. Znane so prve zasebne iniciative za vlaganje v razvoj perifernih tehnologij, podjetniške aktivnosti na področju aplikativnega razvoja jedrnih komponent in postavitev demonstracijskih sistemov. 55 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Prepoznane prednosti in priložnosti Slovenije za uvajanje tehnologije vodika, na katerih je potrebno graditi strategijo nadaljnjega razvoja so torej v znanju in dosežkih RR dejavnosti, kompetencah slovenske industrije (avtomobilska industrija, elektroindustrija...) in prvih aplikacijah na področju razvoja perifernih tehnologij ter že vzpostavljeni organiziranosti in povezanosti nosilcev znanja v tehnološki platformi. 6.1.2 Politike za uvajanje tehnologij vodika V predhodnem poglavju so povzete tudi informacije o pristopih, usmeritvah in programih politik Evropske skupnosti ter nekaterih držav, ki na področju uvajanja tehnologij vodika izstopajo (ZDA, Kanada, Japonska). Skupna izhodišča politik, pomembna tudi za oblikovanje Slovenske nacionalne politike so: o Dolgoročna usmerjenost in sistematičen pristop. Sprejete so nacionalne strategije, ki so usmegene v izpolnjevanje dolgoročnih okoljskih ciljev ter vključujejo strateško usmeijene programe in ukrepe, ki se medsebojno dopolnjujejo. o Celovitost in procesna usmerjenost. Strategije in politike zajemajo enakovredno ukrepe in vlaganja tako v razvoj tehnologij, oskrbo z vodikom kot tudi v izgradnjo infrastrukture. Vlaganja držav v razvoj sistematično in enakovredno pokrivajo celoten proces razvoja in uvajanja tehnologij prihodnosti tako temeljna raziskovanja, aplikativne raziskave, demonstracijske projekte in nišne aplikacije, postavitev infrastrukture kot tudi promocijo, izobraževanje in prilagajanje zakonodaje. o Povezovanje. Programi in ukrepi za spodbujanje razvoja tehnologij temeljijo na instrumentu javno-zasebnega partnerstva, ki s povezovanjem javnega in zasebnega interesa ter vlaganj zagotavlja usmerjenost v tržne aplikacije z najhitrejšim doseganjem konkurenčnosti ter najširšim učinkom na uvajanje vodikovih tehnologij. o Prilagojenost nacionalnim potencialom in kompetencam. Države pospešeno vlagajo v razvoj znanja in nišne aplikacije na področjih, kjer imajo potenciale za vključitev v mednarodni razvoj znanja in hkrati za hitre tržne aplikacije. Cilji, ki jim politike teh držav sledijo so vključevanje v razvoj temeljnega znanja (jedrne tehnologije), vlaganja v razvoj perifernih tehnologij glede na kompetence industrije (demonstracijske možnosti za učenje) ter podpora hitri industrializaciji z izgradnjo ustreznega okolja, infrastrukture in prilagajanjem standardov. 56 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Nacionalni programi so zastavljeni na dolgi rok, v več fazah in so prilagojene globalnim trendom in pričakovanjem glede razšiganja ekonomije vodika. Izvajanje politik poteka s kombinacijo različnih instrumentov, ki zagotavljajo optimalni razvojni in spodbujevalni učinek; od financiranja raziskav in razvoja (direktno financiranje znanosti in državne spodbude za projekte zasebnega sektorja), davčnih olajšav (za vlaganja v RR, za investicije v okoljske tehnologije, za izobraževanje, ...), skupnih investicij po načelu javno zasebnega partnerstva (izgradnja javne infrastrukture, demonstracijski projekti) do prilagajanja izobraževanja, zakonodaje in standardov. 6.2 PREDLOGI ZA OBLIKOVANJE RAZVOJNE POLITIKE V PODPORO UVAJANJU TEHNOLOGIJE VODIKA V SLOVENIJI Predlogi za oblikovanje nacionalne politike izhajajo iz rezultatov dosedanjih študij in iniciativ kot tudi iz ocene potencialov in možnosti za bolj sistematičen pristop k uvajanju ekonomike vodika, v skladu z globalnimi trendi razvoja na tem področju. Temeljijo na treh ključnih tezah, kijih potijujejo tudi izkušnje drugih držav: o Za uspešno vključevanje v razvoj vodikovih tehnologij potrebujemo celovito strategijo države. Sedanja vlaganja v raziskave in razvoj so parcialna in iniciative nepovezane. Osnove in elementi strategije so že izdelani v okviru razvojnih iniciativ, tehnološke platforme in vladne skupine za pripravo strategije trajnostnega razvoja. o Implementacija strategije zahteva ustrezno organizacijo in vzpostavitev struktur, ki bodo zagotavljale skladno in sistematično izvajanje programov na vseh različnih področjih, od razvoja tehnologij do aplikacij in izgradnje infrastrukture. Tehnološka platforma in v njej povezane razvojne skupine že predstavljajo osnovo za vzpostavitev izvajalske strukture po načelu javno zasebnega partnerstva. o Strategija mora zajemati operativni program za začetna vlaganja na ključnih področjih s kombinacijo različnih instrumentov razvojne politike. Vlaganja v raziskave in razvoj, spodbude na področju energetike, spodbude za tehnološke projekte podjetij in druge razpoložljive instrumente države je potrebno povezati in usmeriti v skladu s sprejeto strategijo. 57 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 6.2.1 Priprava dolgoročne strategije in programa izvajanja razvojne politike Namen strategije je zastaviti dolgoročno usmeijen in sistematičen pristop k razvoju znanja in uvajanja novih tehnologij. Predstavljati mora odločitev države na najvišjem nivoju» kar zagotavlja edino celovito in koordinirano izvajanje ukrepov vseh različnih politik, ki se na tem področju srečujejo. Dolgoročni cilj je razvoj znanja in ustvaganje okolja za prehod v ekonomijo vodika. Strategija mora biti usmerjene v oblikovanje politik, ki bodo podpirale razvoj na vseh ključnih področjih razvoja tehnologij, oskrbe z vodikom in razvoja infrastrukture, to pa so razvojno raziskovalna, tehnološka, izobraževalna politika in politike za trajnostni razvoj. Usmeritve za področje razvojno raziskovalne politike in vlaganja v razvoj znanja morajo biti usmerjene v: o Pospešeno vlaganj e v raziskave in razvoj na za Slovenij o prepoznanih perspektivnih področij kot so pridobivanje vodika, razvoj komponent gorivnih celic in sodobnih pogonskih sistemov o Stalno spremljanje trendov in razvoja najnaprednejšega znanja v svetu z vključevanjem v mednarodne projekte in strateška partnerstva. Podlaga za oblikovanje razvojno raziskovane politike je že v strateškem načrtu tehnološke platforme, ki opredeljujete prioritetna področja raziskav skladno s potencialom znanja in možnostmi aplikacije v Sloveniji. Tehnološka razvojna politika kot naslednji pomembni element celovite strategije mora biti usmerjena v podporo aplikacijam z demonstracijskim učinkov za razvoj trga in osvajanje tehnologij, saj prehod na ekonomijo vodika pomeni sočasno razvoj znanja in trga. Prioritetna usmeritev mora biti razvoj končne aplikacije ki: o temelji na definiranih sposobnostih in potencialih Slovenije, o predstavlja celovit sistem za učenje in razvoj tehnologij, o ima najširši demonstracijski učinek na razvoj trga, spodbujanje povpraševanja in nadaljnje učenje ter o povezuje največ industrijskih in raziskovalnih partnerjev v Sloveniji za razvoj komponent in tehnologij glede na strukturo slovenske industrije. Razvoj in aplikacije znanja zahtevajo sočasno izgrajevanje okolja za uveljavljanje novüi tehnologij, učenje in prenos znanja, uvajanje novih standardov in izgrajevanje 58~ SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika infrastrukture. Vlaganja v izgrajevanje okolja so predmet različnih državnih politik za trajnostni razvoj, od izobraževalne, energetske, okoljske politike, ki morajo biti usmeijene v: o Organizacijo izobraževanja in promocije, razširjanja znanja - izobraževalni programi za razvoj strokovnega kadra, široko javno ozaveščanje o prihajajočih tehnologijah. o Postavitev infrastrukture na področju energetike, telekomunikacij in transporta, o Prilagoditev zakonodaje in standardov, stimuliranje in omogočanje uporabe novih tehnologij ter uveljavljanje novih standardov. Skupna strategija države za prehod na ekonomijo vodika, ki povezuje vse te različne politike, mora biti usmerjena na dolgo rok. Hkrati pa mora vključevati tudi operativne programe in ukrepe za pričetek izvajanja, vključno z vzpostavljanjem primerne izvedbene organizacije. Predlogi za način organiziranosti in operativne programe so predstavljeni v nadaljevanju. 6.2.2 Vzpostavitev organizacije za celovito in usmerjeno izvajanje politik Uspešna realizacija strategije in skladno izvajanje različnih politik zahteva vzpostavitev primerne organizacije za usmeijanje, implementacijo in spremljanje uresničevanja strateških ciljev. Strategija mora biti sprejeta in vodena centralno, na nivoju Vlade RS. Pri vladi že deluje Svet za trajnostni razvoj, ki obravnava strateške teme na tem področju. Prav tako že deluje vladna skupina za prehod v ekonomijo vodika za pripravo strateškega razvojne projekta (v okviru Resolucije o nacionalnih razvojnih projektih do 2025). Tehnološka platforma SIHFC že predstavlja institucionalen okvir za usmeijanje in izvajanje strategije po načelu javno zasebnega partnerstva. Povezuje ključne nosilce znanja in zainteresirane partnerje tako s področja gospodarstva kot znanosti. Za celovito in uspešno izvajanje politik pa ni primerno organizirane izvajalske strukture. Razvojno raziskovalni programi in projekti se izvajajo nepovezano v različnih skupinah, prav tako parcialni ukrepi na področju osveščanja in izobraževanje, spodbujanja razvoja in uporabe alternativnih energetskih virov. Vzpostaviti je potrebno osrednjo organizacijo za usmerjano izvajanje raziskav in razvoja, mednarodno povezovanje ter razširjanje znanja in koordinacijo demonstracijskih projektov ter projektov izgradnje _ SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika okolja, infrastrukture. Predlagana je ustanovitev Centra odličnosti za tehnologije vodika, ki je predstavljen v nadaljevanju. 6.2,3 Operativni program za izvajanje strategije - Predlogi za programe in ukrepe razvojne politike v obdobju treh do petih let Predlagani so programi in ukrepi razvojne politike, ki lahko predstavljajo prve korake k operacionalizaciji strategije oz. strateških usmeritev. Zastavljeni so na štirih prioritetnih področjih aktivnosti, kot izhajajo iz ocene stanja in potencialov v Sloveniji. 1. Raziskave in razvoj o Oblikovanje strateškega raziskovalnega programa. o Vzpostavitev Centra odličnosti za tehnologije vodika in gorivnih celic. 2. Tehnološki razvoj in razvoj produktov o Oblikovanje demonstracijskega projekta za razvoj vozila kot končne aplikacije. o Podpora podjetjem pri izgradnji skupne infrastrukture za razvoj specifičnih znanj in tehnologij (tehnološki centri, specializirani inkubatoiji). 3. Vključevanje v mednarodne iniciative in strateška partnerstva o Vključitev v skupno evropsko tehnološko iniciativo in strateške projekte nosilcev razvoja. 4. Pospeševanje razvoja trga o oblikovanje programa ^^Lead Market^ za stimuliranje povpraševanja in učenja ter prilagajanje zakonodaje in standardov, po vzoru EU 5. Izgradnja javne infrastrukture o postavitev stacionarnih sistemov (energetika) in mobilnih sistemov (javni transport, obramba) za namene učenja in razvoja trga, v povezavi z demonstracijskimi projekti. Predlogi so pripravljeni na osnovi analize obstoječih programov, ukrepov in instrumentov razvojne politike Slovenije, ki so realno izvedljivi tako z vidika organizacije kot tudi virov financiranja. Predstavljajo kombinacijo naslednjih obstoječih vladnih programov in instrumentov: o Raziskave in razvoj - programsko financiranje znanosti, sofinanciranje usmeijenih raziskovalnih projektov, program razvoja tehnoloških centrov in centrov odličnosti, program mladi raziskovalci, program za spodbujanje vključevanja v mednarodne projekte, programi za promocijo znanosti in izobraževanja, itd. 60 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika O Spodbujanje tehnološkega razvoja in vlaganj gospodarstva - ciljni raziskovalni projekti, sofinanciranje raziskovalnih in investicijskih projektov gospodarstva, program spodbujanja tehnoloških investicij, program razvoja gospodarske razvojne infrastrukture. o Izgradnja energetske in okoljske infrastrukture - javna naročila za izgradnjo javne infrastrukture, javno-zasebno partnerstvo v izgradnji infrastrukture in izvajanje dejavnosti v javnem interesu. Ključni nosilci programov in politik so Ministrstvo za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo, Ministrstvo za gospodarstvo, Ministrstvo za okolje in prostor ter Ministrstvo za obrambo, v posameznih programih pa so vključena tudi druga ministrstva. Viri sredstev za izvajanje programov so proračim RS za izvajanje naštetih programov, sredstva EU za izvajanje kohezijske politike v Sloveniji za obdobje 2007-2013 ter razvojni programi in iniciative Evropske skupnosti. 6.2.3.1 Področje: Raziskave in razvoj Ukrep 1: Oblikovanje strateškega raziskovalnega in razvojnega programa V skladu s sprejetim Nacionalnim raziskovalnim in razvojnim programov RS za obdobje 2006-2015 država oblikuje določena prioritetna področja in skupine za izvajanje znanstvene in raziskovalne dejavnosti in zagotavlja financiranje iz javnih sredstev za obdobje petih let (instrument MVZT - Programsko financiranje znanosti). Predlog je, da se oblikuje samostojno programsko področje za tehnologije vodika za obdobje 2008-2013, v okviru strateške teme trajnostni razvoj. To zagotavlja povezovanje vseh znanstvenih in raziskovalnih skupin, ki izvajajo raziskave na različnih področjih, povezanih s tehnologijo vodika, koncentracijo znanja in bolj usmerjeno izvajanje projektov. Raziskovalne skupine, ki so že pomembno prisotne na tem področju delujejo v okviru večjih RR institucij kot so Kemijski institut. Fakulteta za elektrotehniko, Inštitut Jožef Štefan in Fakulteta za strojništvo ter v prodornih manjših podjetjih, ki se ukvarjajo s tehnološkim prebojem na posameznih nišnih aplikacijah. Ukrep 2: Ustanovitev Centra odličnosti za tehnologijo vodika in gorivnih celic Državni razvojni program za koriščenje sredstev Evropske kohezijske politike v Sloveniji za obdobje 2007-2013 kot eno izmed razvojnih prioritet izpostavlja konkurenčnost SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika gospodarstva in raziskovalno odličnost. V okviru te prioritete je zastavljen program razvoja t.i. centrov odličnosti, za katere namenja preko 80 M € v tem obdobju (Instrument MVZT: Razvoj centrov odličnosti). Program centrov odličnosti se je pričel že v prejšnjem finančnem obdobju, v Sloveniji je bilo v tem okviru že postavljenih enajst centrov na različnih tehnoloških področjih. Predlog: Vzpostavitev Centra odličnosti za tehnologije vodika na eni izmed nosilnih institucij, ki bo predstavljal osrednjo razvojno institucijo za to področje in bo koordiniral izvajanje različnih ukrepov. Program centrov odličnosti omogoča povezovanje znanja in kompetenc različnih inštitucij in podjetij, nabavo potrebne raziskovalne opreme in usmeijeno izvajanje skupnih strateških projektov. Vzpostavitev centra odličnosti poteka po naslednjih korakih: o Oblikovanje skupine RR institucij in podjetij. o Priprava programa za oblikovanje centra, nabavo opreme in postavitev infrastrukture. o Priprava večletnega programa temeljnih in aplikativnih raziskav s potencialom industrializacij e. o Vzpostavitev organizacije za izvajanje programa, koordinacijo in usmerjanje celotne strategije ter izobraževanja in razšiijanja znanja, o Priprava in izvajanje ciljnega raziskovalnega programa za spremljanje trendov, razvoja znanja in tehnologij v svetu ter vzpostavljene mednarodnih povezav. 6.2.3.2 Področje: Tehnološki razvoj in razvoj produktov Ukrep 1: Oblikovanje strateškega demonstracijskega projekta za razvoj vozila kot končne aplikacije Sredstva Evropske kohezijske politike v Sloveniji za obdobje 2007-2013 so namenjena tudi ukrepom za podporo povezovanju podjetij in RR institucij za razvoj novih produktov (Instrument MG; Spodbujanje skupnih raziskovalnih projektov in tehnoloških investicij). Predlog je priprava strateškega projekta razvoja vozila kot končne aplikacije, ki bo povezoval institucije znanja ter podjetja, ki razvijajo komponente pogonskega sistema. Obstoječi instrument MG se izvaja preko javnih razpisov. Program EU omogoča tudi izbor in pripravo strateških razvojnih projektov. Za realizacijo tega ukrepa je potrebno prilagoditi obstoječi instrument MG tako, da bo omogočal predhodni dogovor in skupno pripravo strateškega projekta kot demonstracijskega projekta za raziskave in SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika industrializacijo novih produktov z najširšim učinkom na razvoj znanja in uvajanje tehnologij vodika v Sloveniji. Ukrep 2: Podpora podjetjem pri izgradnji skupne infrastrukture za razvoj specifičnih znanj in tehnologij Državni razvojni program za obdobje 2007-2013 zajema tudi ukrepe za podporo razvoju gospodarske razvojne in inovacijske infrastrukture, kot so tehnološki centri, parki, inkubatorji (Instrument MG: Razvoj gospodarskih razvojnih središč). Predlog: Priprava projektov razvoja tehnoloških centrov v podjetjih, ki so (potencialni) nosilci razvoja novih produktov in končnih aplikacij v celotnem sistemu. Iniciative gospodarstva so že izražene, potekajo prva vlaganja v razvoj perifernih sistemov za uporabo v transportu in energetiki, (primer: Domel Železniki). Obstoječi instrument MG za izgradnjo gospodarskih razvojnih središč ne ustreza v celoti temu namenu. Potrebne so prilagoditve instrumenta in celotnega sistema izvajanja programa tako, da bodo vlaganja države v izgradnjo razvojne infrastrukture strateško določena glede na prioritetna tehnološka področja in potencialni dolgoročni gospodarski učinek ter da bodo pri izboru projektov upoštevane kompetence in interesi podjetij kot tudi dolgoročen širši učinek na uvajanje tehnologij prihodnosti. Predhodno je v sklopu strategije potrebno definiranje potencialov in potreb za razvoj inovacijske infrastrukture v povezavi z zastavljenimi projekti za periferne sisteme in končne aplikacije v gospodarstvu. 6.2.3.3 Vključevanje v mednarodne iniciative in strateška partnerstva MVZT že izvaja instrument sofinanciranja priprav za vključevanje v mednarodne projekte in strateške programe EU. Sedaj je instrument prioritetno usmerjen v podporo pripravi projektov za EU programe Eureka in 70P. Predlog: Vzpostavitev novega instrumenta za podporo vključevanju skupin v strateške mednarodne iniciative in razvojna partnerstva na prioritetnih tehnoloških področjih. Aktivnosti zajemajo pripravo predloga za prilagoditev obstoječega instrumenta sofinanciranja priprave projektov aktivnemu vključevanju Slovenije v strateške povezave EU kot so skupne tehnološke pobude (Joint Technology Initiatives) ter razvoj skupne raziskovalne infrastrukture (ESFRI in EIT). Konkretno to pomeni oblikovanje konzorcija 63 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika podjetij in institucij za vključitev v Skupno evropsko tehnološko pobudo za vodik in gorivne celice (JTI) ter konzorcija za vključitev v izgradnjo evropske infrastrukture za razvoj tehnologij vodika. 6.2.3.4 Pospeševanje razvoja trga Evropska skupnost je vzpostavila nov instrument za pospeševanje razvoja trga. Lead Markets^ ki je usmeijen v stimuliranje povpraševanja in učenja za uvajanje novih tehnologij na trgu. Instrument zajema sofinanciranje skupnih dolgoročnih projektov za razvoj tehnologij in hkrati prilagajanje zakonodaje ter standardov, ki zagotavljajo ustvarjanje stimulativnega okolja za tržno uveljavljanje le-teh. Predlog: Oblikovanje programa in novega instrumenta za spodbujanje razvoja novih trgov na področju energetskih sistemov (kogeneracije, rezervni sistemi,...) in transporta (javni prevoz, posebni sistemi,...) z uporabo vodika in gorivnih celic. Nov instrument mora biti horizontalne narave in povezovati ukrepe različnih politik, zlasti še: o Prilagoditev obstoječih programov za spodbujanje uvajanja novih rešitev na področju trajnostne energije (programi URE in OVE) o Usmeritev javnih nabav na področju javnega transporta v uporabo novüi tehnologij o Prilagoditev programov in razpisov za razvojne projekte na področju turizma, obrambe in energetike, ki bodo sthnulirali uvajanje novih tehnologij o Priprava Ciljnega raziskovalnega programa za izdelavo načrta potrebnega prilagajanja zakonodaje ter standardov, ki bodo omogočali in dodatno stimulirali uvajanje novih tehnologij. 6.2.3.5 Izgradnja javne infrastrukture V pripravi so že projekti za postavitev potrebne infrastrukture za pričetek demonstracijskega uvajanja tehnologij vodika v transportu in energetiki. Projekti niso del celovite strategije, ki bi zagotavljala sistematičen pristop na tem področju in postopno izgrajevanje ustrezne mreže. Predlog: Izdelava načrta za izgradnjo javne infrastrukture v podporo demonstracijskim projektom za nišne aplikacije na področju stacionarnih in mobihiih sistemov, skladno s sprejeto strategijo. 64 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Program izgradnje infrastrukture se tesno navezuje na predhodne programe, zlasti program za razvoj novih trgov in program spodbujanja demonstracijskih projektov za nišne aplikacije. Infrastruktura v tej fazi je zlasti podpora demonstracijskim projektom, učenju in uvajanju tehnologij prihodnosti. Zato mora izgradnja potekati povezano z aplikacijami, po načelu javno zasebnega partnerstva. Znane so izkušnje in dobre prakse drugih držav pri povezovanju projektov tehnoloških aplikacij in izgradnje infrastrukture kot na primer: o Pilotno uvajanje stacionarnih in mobilnih sistemov na področju obrambe (javne nabave in sistem protidobav). o Povezovanje gospodarstva in lokalnih skupnosti na področju javnega transporta in sistemov daljinskega ogrevanja, o Povezovanje projektov razvoja turističnih destinacij in pilotnih postavitev alternativnih energetskih sistemov. 63 POVZETEK K POGLAVJU Predlog nadaljnjih korakov pri oblikovanju politik za uspešno uvajanje tehnologij vodika na osnovi dosedanjih študij in ocen v letih 2008-2010: 1. Izdelava nacionalne strategije in programa za ekonomijo vodika (2008-2009) Osnova: Rezultati projekta SPEV, izdelana strategija tehnološke platforme SIHFC, začeti projekti in raziskave. Nosilci: Vladna skupina za ekonomijo vodika in Tehnološka platforma SIHFC. Nosilna institucija: Služba Vlade RS za razvoj. Obravnava: Svet Vlade RS za trajnostni razvoj. 2. Ustanovitev Centra odličnosti (razpis MVZT 2008) Osnova: Izdelana strategija in prioritete za raziskave in razvoj v okviru Tehnološke platforme SIHFC. Nosilci: Tehnološka platforma SIHFC in sodelujoče RR inštitucije Aktivnosti: o Priprava predloga za prilagoditev razpisa in povezovanje s programom SPEV. o Oblikovanje skupine in določitev nosilca, o Oblikovanje programa in definiranje področij delovanja centra, o Oblikovanje strateškega raziskovalnega in razvojnega programa. 65 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 3. Oblikovanje strateškega demonstracijskega projekta za razvoj vozila kot končne aplikacije (razpis MG 2009) Aktivnosti. o Preverjanje interesa in oblikovanje skupine partneijev o Priprava projekta o Priprava predlogov za prilagoditev instrumentov razvojne politike o Ustanovitev konzorcija partneijev za izvedbo projekta 4. Vključitev v Skupno evropsko tehnološko pobudo (2009) Aktivnosti: o Potrditev interesa podjetij, priprava načrta projekta za vključevanje slovenskih partneijev na nišnih aplikacijah. Prilagoditev instrumenta MVZT za sofinanciranje vključevanja v strateške evropske projekte. 5. Vključitev v projekte na področju energetike, telekomuniiiacij in turizma (razpisi različnih ministrstev 2009-2010) Aktivnosti: o Priprava predloga dodatnih kriterijev za razpise in javna naročila različnih ministrstev, ki bodo stimulirali uvajanje tehnologij. 6. Priprava programa za spodbujanje razvoja novih trgov po vzoru EU (2009- 2010) 66 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 7 LITERATURA KNJIGE [1] Turna, M.; Sekavčnik, M.: Energetski Sistemi, Ljubljana, 2004 [2] O'Hayre, R.; Cha. Suk-Won; Colella W.; Prinz F. B.: Fuel Cell Fundamentals, Hoboken, New Yersey, John Wiley & Sons,Inc., 2006, ISBN-13 978-0-471-74148-0 [3] Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7th edition, elektronski vir; Weinheim: J. Wiley, Release 2005 [4] P. Franki, F. Rubik; Life cycle assessment in industry and Business - Adoption patterns, applications and implications. Springer, 2000, ISBN 3-540-66469-6 [5] M. Pehnt; Life-cycle analysis of fuel cell system components; Handbook of Fuel Cells — Fundamentals, Technology and Applications, Volume 4, Part 13, pp 1293-1317, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, 2003 [6] Curran, M. A: Life Cycle Assessment - Principles and Practice; National Risk Management Research Laboratory, Cincinnati, Ohio, May 2006 [7] Franki, P; Rubik, F: Life cycle assesment in industry and Bxisiness - Adoption patterns, applications and implications. Springer, 2000, ISBN 3-540-66469-6 [8] Barday, J. F.: Fuel Cells, Engines and Hydrogen (an exergy approach), John Wiley&sons, 2006 STANDARDI IN SMERINICE - LCA [9] International standard ISO 14040, Environmental management - Life cycle assessment - Principles and framework. International Organization of Standardization, Geneva, 1997 [10] International standard ISO 14041, Environmental management - Life cycle assessment - Gole and Scope Definition and Inventory analysis. International Organization of Standardization, Geneva, 1998 [11] International standard ISO 14042, Environmental management - Life cycle assessment - Life Cycle impact assessment. International Organization of Standardization, Geneva, 2000 [12] International standard ISO 14043, Environmental management - Life cycle assessment - Life Cycle interpretation, International Organization of Standardization, Geneva, 2000 [13] International standard ISO 14044, Environmental management - Life cycle assessment - Requirements and guidelines. International Organization of Standardization, Geneva, 2006 W SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika [14] Life Cycle Assessment - An Operational guide to ISO standards, parts 1-3, Ministry of Housing, Spatial planning ant the Environment (VROM) and Centre of Environmental Science, Leiden University, Netherlands, Final report, maj 2001 [15] GaBi 4 Manual - The Software system for Life Cycle Engineering, Leinfelden -Echterdingen, Germany, March 2006 ČLANKI [16] Kessler, A.; Berger, P.: Brenstoffzellen im industriellen Einsatz, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 6 [17] Höhlein, B.; Fischedick, M.: Warum, wann, wie und wie viel? - Integration von Wasserstoff in die Energiewirtschaft, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [18] Reijerkerk, J.: WasserstofElogistik - Von der Prodxiktion bis zur Betankung, BWK -Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [19] Marquardt, N.: Neue Materialkonzepte fiir H2 - Feststoffspeicher -Wasserstoffspeicherung, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [20] Winter, CJ.: Energiepolitik ist Tecnologiepolitik, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [21] Specht, M; Marquard-Möllenstedt, T.; Sicher, F.: Wasserstoff aus Biomasse - Der AER Process: Ein innovatives Vergasungsverfahren, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [22] Pawlik, J.; Klaschinsky, H; Dippel, R.: Simulation von Energiekosten und CO2-Emissionhilanzen, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [23] Radtke, P.; Düsterwald, H.G.; Herberg, D.: Der Ottomotor wird längerfristig Marktanteile einbüßen - Die Zukunft des automobilen Antriebs, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [24] Grube, T.; Menzer, R.; Peters, R.: Pkw - Bordstromversorgung mit Brenstoffzellen-APU: Eine Bewertung mit Blick auf den Wirkungsgrad, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [25] Dauensteiner, A: Erkentnisse aus den europaweiten Feldtests: Brennstoffzellen-Heizgeräte fur Mikro-KWK-Emsätze, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [26] Dokupil, M.; Heinzel, A.; Mathaik, J.; Spitta, C.: Kompakte Wasserstofferzeugung -Mini-Reformer fur PEM-Brennstoffzellensysteme, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 [27] Lehmann, J.; Miege, A.; Sandlaß, H.; Linnemann, J.; Steinberger, R.: Mittler zwischen Wind und Netzen - Wasserstoff als Windstrom-Zwischenspeicher, BWK -Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 1/2 W SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika [28] Heinzel, A.; Roes, J.: Brennstoffzellen fur die Hausenergieversorgung, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 59 (2007), Nr. 12 [29] Dinter, F.; Bergmann, H.: CHP with Fuel Cells - Models for the Future Supply of Private and Industrial Customers, VGB PowerTech 12/2001 [30] Kölsch, eh.; Heyder, B.: Stand und Perspektiven der Energiespeichersysteme, VGB PowerTech 9/2004 [31] Nussbaumer, T.: Holzgas- und Holzgas/Erdgas-Kombikraftwerke, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 58 (2006), Nr. 5 [32] Sterner, M.; Schmidt, J.; Wickert, M: Effizienzgewinn durch emeuerbare Energien, BWK - Das Energie Fachmagazin, Bd. 60 (2008), Nr. 6 [33] Chandramouli, D.; Frota, O.; Pratola, F.; Burch, L: Fuel Cell Technology - A Joint European Effort, 2007 KONFERENCE [34] Sekavčnik, M.: Vodikove tehnologije utopija ali resničnost. Prispevek na konferenci Dnevi energetikov 2007, Portorož, april 2007 [35] Oštir, T.; Sekavčnik, M.; Mori, M.: Modeliranje kogeneracijskega sistema na osnovi gorivnih celic. V: VORŠIČ, Jože (ur.). 16. Mednarodno posvetovanje Komunalna energetika, 15. do 17. maj 2007, Maribor, Slovenija. Komimahia energetika. V Mariboru: Univerza, 2007,11 str. [36] Mori, M.; Antičevič, G.; Sekavčnik, M.: Vrednotenje tehnologij za pridobivanje vodika z metodo analize življenjskih ciklov, 17. Mednarodno posvetovanje Komunakia energetika, 13. do 15. maj 2008, Maribor, Slovenija. Komimalna energetika. V Mariboru: Univerza, 2008 [37] Sekavčnik, M.; Mori, M.; Glavina, U.: Vrednotenje pridobivanja vodika iz lesne biomase z metodo vrednotenja življenjskih ciklov - LCA (Life Cycle Assessment), 17. Mednarodno posvetovanje Komunalna energetika, 13. do 15. maj 2008, Maribor, Slovenija. Komunalna energetika. V Mariboru: Univerza, 2008 [38] Sekavčnik, M.; Mori, M.: Challenges and constraints of fuel cell integration into cogeneration systems. V: lONEL, loana (ur.). Nachhaltigkeit für Mensch und Umwelt im Spannungsfeld Wissenschaft - Wirtschaft - Politik : Fachtagung der Alexander von Humboldt-Stiftung in Rahmen des Sonderprogramms zum v^ssenschaftlichen Wiederaufbau in Süd-Osteuropa [24-25 Febr. 2005, Timi§oara] = scientific revinion of the special program of the Alexander von Humboldt Foundation concerning the reconstruction of the South Eastern Europe, (Conferinte). Temi§oara: Editura Politecnica, 2005, str. 260-263 [39] Sekavčnik, M.: Vodikove tehnologije - utopija ali resničnost?. V: FATUR, Tomaž (ur.). Dnevi energetikov 2007, 9. konferenca energetskih menedžerjev Slovenije, SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Portorož, 2. in 3. april 2007. [Zbornik predavanj]. Ljubljana: Časnik Finance, 2007, 14 str [40] Sekavčnik, M.: Integracija gorivnih celic v kogeneracijske sisteme = Fuel cell integration into cogeneration systems. V: BIBIČ, Boštjan (ur.). VIII. strokovno posvetovanje Slovenskega društva za daljinsko energetiko, Portorož, 30. marec-1. april 2005. Proizvodnja in distribucija v daljinski energetiki : zbornik prispevkov. Ljubljana: Slovensko društvo za daljinsko energetiko, 2005, str. 69-76 [41] Auer, T.; Sekavčnik, M.: Hišna kogeneracija z gorivnimi celicami = Residential iuel celi CHP system. V: BIBIČ, Boštjan (ur.). Mednarodno srečanje daljinske energetike in EX. strokovno posvetovanje, Portorož, 10.-12. april 2006. Zbornik prispevkov. Ljubljana: Slovensko društvo za daljinsko energetiko, 2006, str. 105-113 IZHODIŠČA, POĐPROJEKTI [42] Izhodišča za strateške usmeritve republike Slovenije na področju tehnologij vodika in gorivnih celic. Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne celice -SIHFC, 14. september 2007 [43] Projekt PIPI: Potencial, interes, promocija izobraževanje, Podprojekt projekta SPEV (Slovenija in priprava na ekonomijo vodika), Elaphe d.o.o., Ljubljana februar 2008 [44] Lampič, G.: Delovanje gorivnih celic in njihova uporaba v industriji električnih vozil, seminar, november 2003 [45] Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne celice: Izhodišča za strateške usmeritve Republike Slovenije na področju tehnologij vodika in gorivnih celic, 14. september 2007 [46] Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne celice: Strateški razvojni program, 15. november 2005 DIPLOME [47] Antičevič, G.: Vrednotenje tehnologij za pridobivanje vodika z metodo analize življenjskih ciklov. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, diplomska naloga univerzitetnega študija, Ljubljana, 2007 [48] Oštir, T.: Gorivne celice v kogeneracijsldh sistemih. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, diplomska naloga univerzitetnega študija, december 2006 [49] Glavina, U.: MEDNARODNE ŠTUDIJE [50] Hydrogen Energy and Fuel Cells - A vision for the future. Final report of the high level group, EUR 20719 EN, European Commision, Belgium, 2003 70 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika [51 ] Hy Ways - The European Hydrogen Roadmap, Member States' Report, Vision on the Introduction of Hydrogen in European Energy System, Belgium, 2008 [52] Lipman, T.; Edwards, J.; Brooks, C.: Renewable Hydrogen: Technology Review and Policy Recommendations for State - Level Sustainable Energy Futures, Institute of Transportation Studies, University of California, 2006 [53] European Hydrogen & Fuel Cell Technology Platform: Implementation Plan - Status 2006, marec 2007 [54] Paster, M.: U.S. Department of Energy Hydrogen, Fuel Cells and Infrastructure Program, januar 2005 [55] Government of Canada: Canada's Hydrogen and Fuel Cell Sector Expectations for the rPHE, 26. - 27. maj 2004, Peking, Kitajska [56] Schindler, J.: Life Cycle Analysis of Hydrogen Fuel, L-B- Systemtechnik GmbH, Ottobrunn, September 2003 [57] Department of Energy: Life Cycle Analysis of Greenhouse Gas Emissions for Hydrogen Fuel Production in the US from LNG and Coal, November 2005 [58] Späth, P. L.; Mann, M. K.: Life Cycle Assessment of Renewable Hydrogen Production via Wind/Electrolysis, Milestone Completion Report, National Renewable Energy Laboratory, Februar 2004 [59] Späth, P. L.; Mann, M. K.: Life Cycle Assessment of Hydrogen Production via Natural Gas Steam Reforming, National Renewable Energy Laboratory, Februar 2001 [60] Tillemans, F. W. A.; Groot, A.: Evaluation of Benefits and Barriers of Hydrogen in Residental Districts, Final report, February 2002 [61] Well to Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains in the European Context, A joint study by EUCAR/JRC/CONCAWE, 2006 [62] European Commission: Vision and Strategy for Europe's Electricity Networks of the Future, 2006 PODATKI PORAB [63] Dolenšek, M; Golob, A.; Medved, M; Pogačnik, N.; Šumenjak, M.: Energija iz lesne biomase (kmetovalcev priročnik), Kmetijska založba. Slovenj Gradec, 1999 [64] CO2 Capture and Storage, VGB Report on the State of the Art, VGB PowerTech e.V., Essen, 2004 [65] Senegačnik, A.; Oman, J.: Lastnosti zraka, goriv in dimnih plinov. Univerza v Ljubljani, 2004 [66] Kuštrin, L; Oman, J.: Preizkus in analiza ustreznosti različnih vrst premoga za trajno kuijenje v kotlu 125 MW bloka Termoelektrarne Trbovlje. Ljubljana: Fakulteta za 71 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika strojništvo. Laboratorij za termoenergetiko, 2006. 152 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 9772571] [67] Kuštrin, L; Oman, J.; Mori, M.: Preizkus in analiza ustreznosti premoga Arutmin za trajno kujjenje v visokotlačnih parnih kotlih Termoelektrarne Toplarne Ljubljana. Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, Laboratorij za termoenergetiko, 2008. 39 str., ilusiT. [COBISS.SI-ID 10426651] [68] Kuštrin, L; Senegačnik, A.; Oman, J.; Mori, M.; Ogorevc, T.; Čefarin, M.: Specifične porabe bloka 4 v Termoelektrarni Šoštanj : marec 2006 : rezultati meritev in analiza obratovanja. Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, LTE, 2006. 51 str., graf. prikazi, tabele. [COBISS.SI-ID 9158427] [69] Kuštrin, L; Oman, J.; Mori, M.: Preizkusi in analiza obratovanja bloka 5 po uvedbi primarnih ukrepov za zmanjšanje emisije dušikovih oksidov : termoelektrarna Šoštanj. Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, Laboratorij za termoenergetiko, 2008. 81 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 10510875] [70] Ministrstvo za gospodarstvo RS: Informacija o poslovanju elektrogospodarstva in premogovništva v obdobju 1-6, Maribor, september 2007 [71] Priročnik za načrtovanje - Kotlarne na les, Ministrstvo za okolje in prostor RS, GEF, UNDP, 2005 [72] http://www.biomasa.zgs.gov.si/index.php?p=potenciali viri [73] Eurostat: Final energy consimiption by transport, Slovenia, 2004 [74] www.rlv.si; Premogovnik Velenje, maj 2007 [75] Grilc Viktor, Kemijski inštitut, interna gradiva za popis procesov s področja kemijskega inženirstva in osebne konzultacije, Ljubljana 2006 [76] J. Mravljak, Hidroenergetski potencial, Elektrogospodarstvo Slovenije, d.d., Maribor, februar 2000 PROMOCIJSKI PROJEKTI [77] ČEVELJ: Vozila na električni pogon za ekološko ozaveščene uporabnike: 1. del: Andrej Pečjak - Primer v Sloveniji izdelanega električnega vozila http://www.s 12 .si/component/option,com_sevret/Itemid,61 /task.videodirectlink/id. 14 2. del: Dr. Miha Sekavčnik, Fakulteta za strojništvo, UL - Tehnologija vodika in gorivnih celic: tehnologija, aplikacije http://www.s 12.si/component/option.com sevret/Itemid.61 /task,videodirectlink/id. 14 9/, 3, del: Jure Leben, vodja Vladne skupine za vodik - Svetovne usmeritve in domača politika vpeljave ekonomije vodika: dogajanja v svetu in doma http://www.sl2.si/component/optionxom_sevret/Itemid, 61 /task,videodirectlink/id. 15 4. del: Dr. Andrej Detela z Inštituta Jožef Štefan: Narava prometa danes in v prihodnosti 12 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika httD://www.s 12.si/compQnent/option.com sevret/Itemid, 120/task,videodirectlink/id, 1 m MEDNARODNE IN DOMAČE OBVEZE [78] Resolucija o nacionalnih razvojnih projektih za obdobje 2007 - 2023, Siužba vlade republike Slovenije za razvoj. Republika Slovenija, Ljubljana, oktober 2006 [79] Action Plan for Energy Efficiency: Realising the Potential, COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES, Brussels, 19.10.2006 [80] Zelena knjiga o trajnostni konkurenčni in vami energiji [81] Pisna deklaracija o ekonomiji vodika [82] http://vmw.ipcc.ch/ - Intergovernmental Panel on Climate Change [83] Potočnik, J.: New ways to drive demand for new technologies, Dunaj, 4. maj 2006 73 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 8 PRILOGE A. PRILOGA - TEHNOLOŠKE SHEME PROCESOV V OKOLJU GABI4......................75 Al A2 ä3 A4 A5 A6 Reformiranje zemeljskega plina s paro...................................................................75 Uplinjanje velenjskega lignita...................................................................................76 Termokemično uplinjanje lesne biomase.................................................................76 Piroliza lesne biomase..................................................................................................77 Kombinirani proces pirollke in uplinjanja lesne biomase..................................78 Elektroliza......................................................................................................................79 a PRILOGA - REZULTATI PODPROJEKTA PIPI............................................................81 Analiza anketnih vprašanj......................................................................................................81 Izbor podjetij na osnovi prijavljene primarne dejavnosti............................................85 Primeri dejavnosti na posameznih vsebinskih področjih...............................................88 Gradivo za izobraževanje.......................................................................................................89 74 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika A. Priloga - Tehnološke sheme procesov v okolju GaBi4 Al: Reformiranje zemeljskega plina s paro Relbmniranje zemeljskega plina Go8[4 pracdss quafiHlks The names of th» bask processes aia showA. SI: Natural gas nt< (Capy)[^' PE 3,7211 kg !Kotelnislslem(Copy) jg- [l2.3SSkg 'steam refoiTring vodka k zemeliskega pfina (Cow) 9,3074 Kg raz»eptevanJe-ZP(Copy) 37211 |.g 0,60756 M jf 117,501 kg DE: Water deionized PE I VTkonveiter-etiift ri reaction {Copy) 12,335 kg 'Prenosntc toplote (SMR. * Cop») ■ 31.674 MJ Slovenska mesarica F^'. elekticne enef^je GM Mu £fede na podatke o protaodnf Blet^ne ensr^v Stovenjza leto 2006-StaSsttenl urad RS 'Vezava In ločevanje C02 [g , -{SMfi, Copy) ■Cžicenj9H2-PSA . 1E-01CIMJ (SMR,Copy) Podatki KBeSnke 0,1522 MJ 'GLO: Conptessed ar7 bar flow power coneumption) PEN DE: Diaphragna production PE I Vođk je konfflrriran na 440 bat! 23,596 MJ . iDE:H2<:ompreesor pj^' ''(daphragiTia)PElbl |0,00091921 kg EU-15: Lubcicantsat fetlneiy PE 75 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika A2: Uplinjanje velenjskega lignita uplinjanje lignite SPEV process plđ n!R »ffl rfinc« quanIKl«s The nomss ot Ih« bo»e »ioe«ss«j »i» shown. EU^: Lignrle nt* ELCD/PE-GaBI Sbvenska rresanica eleMricne enetgle 22.222 kg !upfr|an)e ignia Sušenje (^ntla 14,733 kg 28,596 MJ 0,1522 M J ■oLaCoiTpiBSsedalr? IB' JPE H2 compressor pg-' tar_(kwpowerconsuitpten) ^^JJ^a (diaphragrm)PE[b) 1 kg pe[b) eU-iaiuMcanlsat reflneiy PE DE: Diaphragm pnxluction ^ 0,00091921 kg 0,00025534 fcg Xi@|' 'Prenosnik toplote !gp/' 126,178 kg 10,667 kg filS.622 kg ■Shift ieakc|a 524,5111 'Hlajenje [gt'' §20,956 kg 1E-010 MJ |, 'psa i®' e,eee9 kg 1kg D£ Water äeion^PE 19SS6kg Za sueenje lignita U lahko uporaUII topliM Ezgorevanja odpadiäi ptiov po PSA. ki vsebije^ vodik, kct sino ta stotS pri ostaGh pioceah. To td t^ s stslsca inreiDivosti boi pnrremo. V odpadnih ptnhjeseSkgvodika.karje pit^o 1080 MJ toplote tn to Je vec kot je potretro za susenje. A3: Termokemično uplinjanje lesne biomase uplinjanje lesne biomase z zgorevanjem obp. plinov DE: Water deioniZBđ PE GaBi 4 process pjaniReference Qw power consumption) ' PE [bj 0,44504 Nnl3 1 kg DE: Diaphragma production PE 28,596 MJ. [DE; H2 compressor '(diaphragma) PE [b] 0,00025534 kg Zbiralnik H2 Xfi 1 kg 0,00091921 kg EU-15: Lubricants at refinery PE 80 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika B. Priloga - Rezultati podprojekta PIPI Analiza anketnih vprašanj L Vprašanje Na uvodno vprašanje, če so že slišali za tehnologije vodika in gorivnih celic so vsi anketiranci razen enega odgovorili pritrdilno. 2. Vprašanje Na vprašanje o interesu za aktivnost na področju tehnologij vodika je večji del odgovoril pritrdilno. Slika 8.1: Interes za tehnologije vodika Odgovori so predvideni, saj smo pričakovali, da se bodo odzvala predvsem podjela, ki imajo interes za sodelovanje. 3. Vprašanje V tretjem vprašanju smo anketirance spraševali, na katerem koraku razvojno-proizvodno-prodajne verige bi se vključilo njihovo podjetje. 81 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Razvoj 97 Proizvodnja 87 Slika 8.2: Poslovni vidik vključitve Glede interesa za poslovno področje delovanja so razvoj, proizvodnja in prodaja zastopano približno enakomerno, približno polovica podjetij seje opredelila za več kot le en segment. 4. Vprašanje Pri tem vprašanju nas je zanimalo na katero vsebinsko področje trajnostne rabe energije bi se vključevalo podjetje. SKLADI OBNO^'LJIVIVIRIENEPGJE 87 GORILNE CELICE iN PERFFFMI ^ Slika 8.3: Vsebinski interes za sodelovanje Zainteresirana podjetja pokrivajo vsa vsebinska področja, v večji meri so zastopani OVE in integracija sistemov, kar je glede na širok obseg področij razumljivo. 82 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 5. Vprašanje Pri tem vprašanju smo spraševali ali želijo anketiranci izvedeti še kaj več o tehnologijah vodika in gorivnih celic in če želijo dobiti gradivo na to temo. Zelo DA 76 Slika 8.4: Interes za nadaljnje informiranje Večina podjetij je izkazala interes za nadaljnje obveščanje o dogajanju na področju vodika v Sloveniji. 6. Vprašanje Eno izmed najpogostejših vprašanj glede vpeljave tehnologij vodika in gorivnih celic je časovni vidik komercializacije. O tem smo povpr^ali tudi naše anketirance. Vprašanje je bilo strukturirano kot čas v katerem lahko tehnologije vodika, po globahiem tržnem deležu, postanejo konkurenčne naftni industriji? Npr. da dosežejo 20% tržni delež... Število glasov 60 50 40 30 20 10 leta 20 40 60 80 100 Slika 8.5: Časovni vidik vpeljevanja tehnologij vodika v svetovno energetiko 83 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika VeČina vprašanih meni, da bodo tehnologije vodika v 10 do 30 letih zajele vsaj 20% tržni delež na področju svetovne energetike. 7. Vprašanje Pri sedmem vprašanje smo spraševali ali ima Slovenija potencial, da postane pomemben igralec na tem področju. Da. 85 NE: 34 drugo Večina vprašanih (85) je odgovorila precej optimistično in Sloveniji pripisala velik potencial na področju ekonomije vodika in gorivnih celic. Po mnenju večine anketiranih, torej lahko v prihodnosti postanemo pomembna država na tem področju. Nekateri (34) menijo, da Slovenija ne bo igrala pomembne vloge na tem področju. Kar nekaj anketiranih (42), pa na to vprašanje ni odgovorilo z da oz. ne, ampak je napisalo odgovor z razlago in smo jih zato uvrstili v segment drugo. Nekaj primerov odgovorov:...!. Lahko bi postala pomemben igralec, samo ali imamo možnosti za to (denar, kadre, opremo)... 2. To bo življenjska nuja....3. V kolikor se sestavi ustrezna ekipa strokovnjakov in pripravi ustrezna finančna konstrukcija se, da marsikaj narediti....4. Odvisno od kadra, davčnega sistema, naftnih lobijev itd. 84 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Izbor podjetij na osnovi prijavljene primarne dejavnosti Baza podatkov iz katere iščemo potencialno zanimiva podjetja za tehnologije vodika vsebuje 33277 v Sloveniji registriranih pravnih oseb. Med vsemi različnimi primarnimi dejavnostmi smo jih izbrali 75, ki so vsebinsko blizu tehnologijam vodika in gorivnih celic. V ta izbor spada 6003 podjetij. Nadalje smo 75 dejavnosti po prioritetah razdelili na dva dela in sicer na 45 dejavnosti oz. 5321 podjetij v širšem izboru in 30 dejavnosti oziroma 682 podjetij v ožji izbor, ki je vsebinsko še bližje tehnologijam vodika in gorivnih celic. Širši izbor dejavnosti (A) 02.010 Gozdarstvo 02.020 Gozdarske storitve 10.200 Pridobivanje ijavega premoga in lignita 11.100 Pridobivanj e surove nafte in zemelj skega plina 11.200 Storitve v zvezi s pridobivanjem surove nafte in zemeljskega plina, brez iskanja nahajališč 23.200 Proizvodnja naftnih derivatov 24.130 Proizvodnja drugih anorganskih osnovnih kemikalij 24.140 Proizvodnja drugih organskih osnovnih kemikalij 25.240 Proizvodnj a drugih izdelkov iz plastičnih mas 26.230 Proizvodnja izolatoijev in izolacijskih elementov iz keramike 27.100 Proizvodnja železa, jekla, ferozlitin 27.420 Proizvodnja aluminija 27.440 Proizvodnja bakra 28.750 Proizvodnja kovinskih izdelkov 31.300 Proizvodnja izoliranih električnih kablov in žic 31.620 Proizvodnja druge električne opreme 33.300 Proizvodnja opreme za industrijsko procesno krmiljenje 34.300 Proizvodnja delov in dodatne opreme za motoma vozila in njihove motoije 40.120 Prenos električne energije 40.131 Distribucija električne energije 40.132 Trgovanje z električno energijo 45.230 Gradnja cest, železniških prog, letališč in športnih objektov 45.310 Električne inštalacije 50.102 Trgovina na drobno z motornimi vozili 50.200 Vzdrževanje in popravila motornih vozil 50.401 Trgovina na debelo z motornimi kolesi, deli in opremo 85" SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika 50.404 VzdrŽevanje in popravila motornih koles 50.502 Posredništvo pri trgovini na drobno z motornimi gorivi 51.860 Trgovina na debelo z elektronskimi deli in opremo 51.870 Trgovina na debelo z drugimi stroji in napravami za industrijo, trgovino, navigacijo 60.100 Železniški promet 60.300 Cevovodni transport 60.230 Drug kopenski potniški promet 60.240 Cestni tovorni promet 63.120 Skladiščenje 64.200 Telekomunikacije 71.100 Dajanje avtomobilov v najem 73.103 Raziskovanje in eksperimentalni razvoj na področju kmetijstva in sorodnih dejavnosti 73.104 Raziskovanje in eksperimentalni razvoj na področju medicine 74.201 Geodetsko, geološko, geofizikalno, geokemično in drugo opazovanje, meritve, kartiranje 74.203 Arhitekturno in gradbeno projektiranje in z njim povezano tehnično svetovanje 74.204 Drugo projektiranje in tehnično svetovanje 74.300 Tehnično preizkušanje in analiziranje 80.422 Drugo izobraževanje, izpopolnjevanje in usposabljanje, d. n. 90.021 Zbiranje in odvoz odpadkov 86 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Ožji izbor dejavnosti (B) 24.110 Proizvodnja tehničnih plinov 24.660 Proizvodnja drugih kemičnih izdelkov 24.700 Proizvodnja umetnih vlaken 27.530 Livarstvo - litje lahkih kovin 28.622 Proizvodnja orodja za stroje 29.230 Proizvodnja hladihiih in prezračevalnih naprav, razen za gospodinjstvo 31.100 Proizvodnja elektromotoijev, generatoijev in transformatoijev 31.200 Proizvodnja naprav za distribucijo in krmiljenje elektrike 31.400 Proizvodnja akumulatorjev, primarnih členov in baterij 31.610 Proizvodnja električne opreme za stroje in vozila 35.300 Proizvodnja zračnih in vesoljskih plovil 35.410 Proizvodnja motornih koles 35.420 Proizvodnja koles 35.430 Proizvodnja vozil za invalide 35.500 Proizvodnja drugih vozil 40.111 Proizvodnja električne energije v HE 40.112 Proizvodnja električne energije v TE in JE 40.113 Druga proizvodnja električne energije 40.210 Proizvodnja plina 40.221 Distribucija plinastih goriv po plinovodni mreži 40.222 Trgovanje s plinastimi gorivi po plinovodni mreži 51.120 Posredništvo pri prodaji goriv, rud, kovin, tehničnih kemikalij 60.211 Mestni in primestni potniški promet na rednih linijah 60.212 Medkrajevni potniški cestni promet na rednih linijah 73.101 Raziskovanje in eksperimentalni razvoj na področju naravoslovja 73.102 Raziskovanje in eksperimentalni razvoj na področju tehnologije 80.301 Višje strokovno izobraževanje 80.302 Visoko strokovno izobraževanje 80.303 Univerzitetno izobraževanje 90.022 Deponije sežiganje in drugi načini odstranjevanja trdnih odpadkov 87 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Primeri dejavnosti na posameznih vsebinskih področjih Tabela: Primeri konkretnih projektov po posameznih aktivnosti in vsebmskih področjih \^ktivnost Vsebina\. Razvoj Proizvodnja Prodaja Uporaba DVE Intenziven razvoj noviii materialov, postopkov, podsistemov, optimizacij, za različne tehnologije OVE (npr. izkoriščanje sončne, vetrne, geotermalne energije...) Proizvodnja vetrnih elektrarn in sestavnih delov ne dohaja povpraševanja na trgu. Proizvodnja čistega silicija je največja ovira za visoko ceno sončnih celic. V Aziji že poteka masovna proizvodnja mnogih tehnologij OVE. Prodaja je pri večjih enotah (npr. elektrarnah) tesno povezana s proizvodnjo in razvojem. Široka prodaja sončnih celic za male sončne elektrarne. Razvejana prodaja in distribucija sončnih celic. Okolju prijazna proizvodnja električne energije na različne načine v različnih geografskih legah. Vetrne elektrarne v Španiji, Nemčiji... Sončne elektrarne v ZDA, Španiji... Geotermalna energija v Avstriji... Pridobivanje vodika Razvoj postopkov in optimizacija pridobivanja vodika; -kot stranskega produkta, -z reformingom, -z mikroorganizmi, -s piroUzo, -z elektrolizo,... Proizvodnja elementov in sistemov za pridobivanje vodika še ni v »polnein teku«, ker na trgu še ni dovolj povpraševanja. Proizvodnja reformerjev za stacionarne aplikacije. Proizvodnja sistemov za čiščenje vodika. Proizvodnja sistemov za elektrolizo. Prodaja sistemov za pridobivanje vodika še ni v »polnem teku«, ker na trgu še ni dovolj povpraševanja. Prodaja reformeijev. Prodaja sistemov za elektrolizo. Pridobivanje vodika še ni v polnem razmaku, ker ga trg še ne potrebuje. Skladiščenje in distribucije Razvoj materialov in tehnologij sistemov za absorpcijo vodika v trdni snovi. Razvoj materialov in sistemov za enote za učinkovito distribucijo. Proizvodnja polnilnih mest za vodik. Proizvodnja rezervoarjev za visoke tlake (do 900 bar). Proizvodnja premazov za rezervoarje in cevovode. Prodaja sistemov za skladiščenje in distribucijo. Trenutno je prodajan veriga še zelo kratka. Veliki projekti postavljanja vodikove infrastrukture (npr. polnilna mesta za avtomobile na vodik). Razvoj materialov in komponent. Inovacije na področju optimalne sestave gorivnih celic. Razvoj postopkov za proizvodnjo. Proizvodnja posameznili sestavnih delov. Izdelava sistemov za prototipe vozil. Prodaja gorivnih celic za posebne aplikacije. Prodaja sistemov za izobraževalne namene. Uporaba gorivnih celic v posebnih aplikacijah. Uporaba v izobraževalne namene. Gorivne celice Proizvodnja demonstrativnih gorivnih celic za izobraževalne namene. Proizvodnja sistemov za uporabo v hišnih aplikacijah (viličarji, vojaške aplikacije.,.) Uporaba za testiranje sistemov. Periferni sklopi Razvoj sistemov za dovod goriva tu zraka. Razvoj krmilne elektronike za optimalno delovanja gorivne celice. Razvoj integracije sistemov. Proizvodnja posameznih perifernih elementov. Prodaja perifernih sklopov sledi potrebam pri integraciji sistemov. Uporaba pri integraciji sistemov. Končne aplikacije Razvoj električnih pogonskih sistemov za vozila na vodik. Razvoj in integracija sistemov pri stacionarnih aplikacijah. Proizvodnja elektromotorjev za pogon avtomobilov na vodik. Prodaja 88 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika Gradivo za izobraževanje Prvi del gradiv za vroiekt PIPI o GORIVNE CELICE - Integracija v obstoječe sisteme za oskrbo z električno energijo in o toploto, Doc.dr. Mihael Sekavčnik, UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO, 2004, prezentacija o VODIKOVE TEHNOLOGIJE UTOPIJA ALI RESNIČNOST, dr. Mihael Sekavčnik, o Univerza v Ljublj^ii, Fakulteta za strojništvo, Dnevi energetikov 2007, prezentacija o Ekonomija vodika splošni pregled, Gorazd Lampič, Elaphe d.o.o., september 2007, o izvleček študije za SVR o Dogajanje na področju tehnologij vodika in gorivnih celic v Sloveniji, Gorazd Lampič, o Elaphe d.o.o., oktober 2007, dokument za projekt PIPI o Vodik in gorivne celice, SIHFC (Slovenska tehnološka platforma za vodik in gorivne o celice), 15.XI. 2005, Strateški razvojni program o Delovanje gorivnih celic in njihova uporaba v industriji električnih vozil,Gorazd Lampič, o mentor: Prof. dr. Jadran Maček, november 2003, (seminar) o Električna vozila splošni pregled, Gorazd Lampič, Elaphe d.o.o., September 2007, o izvleček študije za SVR o Potočmk_ETP_Vienna_04MAY2006_SPEECH-06-273_EN SPEECH/06/273 Janez o Potočnik European Commissioner for Science and Research Vienna, 4 May 2006 o TimLipmanOnRenewableHydrogen: Timothy E. Lipman Jennifer L. Edwards Cameron o Brooks, Institute of transportation studies. University of California Davis o DOEHFC: Mark Paster U.S. Department of Energy Hydrogen, Fuel Cells and o Infrastructure Program January, 2005 o CommercializationPlan: Yoshiyuki IWAI Director General Energy Conservation and o Renewable Energy Department Agency for Natural Resources ^d Energy Japan, IPHE Steering o Committee, January 2005 o Smartgrid_vision: EC Community research Drmi del sradiva za projekt PIPI o Kanadska strategija, dosežki in stanje razvoja in aktivnosti na področju ekonomije vodika C04_Canada IPHEpresentationMay_2004 (Canada's Hydrogen and Fuel Cell Sector Expectations for the IPHE), Member Statements, 26-27 May, Beijing, China o Znanstvena ocena energijskih tehnologij: Cestni in zračni promet: E02_STOA_RoadAndAirTransport, ETAG, European Technology Assessment Group, Februar 2007 o Predstavitev pomena in potenciala izboljšanja energijske učinkovitosti: Ell_energy efficiency slidesen o Directorate general for Energy and Transport o Strategija Evropske platforme za vodik in gorivne celice: E15_H2Progress_Report_2005_final, European Hydrogen & Fuell Cell Technology Platform, Deployment Srategy Progress Report 2005, September 2005 B9 SPEV - Slovenija in Prehod na Ekonomijo Vodika o Pregled večjih evropskih projektov na temo vodika in gorivnih celic v letih 2002 do 2006: E17Jiydrogen_project EU, European Fuel Cell and Hydrogen Projects 2002-2006, European Commission,Directorate-General for Research o Promocija tehnologij vodika, dejavnosti na področju zakonodaje in osveščanje glede varnosti: E18_hydrogen_regulatory report, (Introducing Hvdrogen as aan energy carrier, Safety, Regulatory and public acceptance issues), Dhectorate-General for Research Sustainable Energy Systems o Kratek opis Japonskih projektov uvajanja tehnologij vodika v transport: J01_JHFCproject, Japan Automobile Research Institute FC-EV Center, o Pregled pohiihie infrastrukture za vozila na vodik na Japonskem: J04_H2RefuelingStations, Japan Hydrogen & Fuel Cell Demostration Project, o Povzetek japonskega strateškega načrta za uvedbo tehnologij vodika: JI l_CommercializationPlan: Yoshiyuld IWAI Director General Energy Conservation and Renewable Energy Department Agency for Natural Resources and Energy Japan, IPHE Steering Committee, January 2005 o Dokument združuje bistvene tehnološke in družbene značilnosti sodobnih električnih vozil ter energijskih tehnologij: S09_CEVELJ_brosura.pdf, Elaphe d.o.o., Ljubljana 29.november 2007 ob dogodku ČEVELJ o Ameriška strategija razvoja in uvajanja tehnologij vodika na trg: U02_DOEHFC, Mark Paster, U.S. Department of Energy Hydrogen, Fuel Cells and Infrastructure Program January, 2005 o Trendi in stanje na področju obnovljivih vh-ov energije ter aplikacija tehnologij vodika: U18_LipmanPortugalStatusAndTrends.pdf, Tim Lipman, PhD, Renewable Energy, Status and Trends,Portugal Energy Summit, July 26,2007 o Vpeljava tehnologij vodika v Kaliforniji: UI9__HYEconomyShannon Baxter-Clemmons, An Overview of the Hydrogen Economy: Part 1: The California Viewpomt Shannon Baxter-Clemmons, PhD, Part 2: Technology Status Tim Lipman, PhD o Poljudnoznanstven članek o obnovljivih virih energije: U20_Rise of Renewable Energy- Kämmen, DANIEL M. KÄMMEN, Scientific American, Solar cells, wind turbines and biofuels are poised to become major energy sources, o Vzpostavitev mfrastruktre za vozila na vodik: U21_hydrogen_highway, Woodrow Clark II,Senior Fellow, Milken Institute, Glenn Yago, Du-ector, Capital Studies, Milken Institute :Financing the Hydrogen Highway, o Poljudnoznastven članek o tehnologijah vodika m o ekonomiji vodika: U22_High Hopes for Hydrogen- Ogden, JOAN OGDEN, Scientific American, September 2006 o Kratka predstavitev tehnologij vodika in ekonomije vodika: U25_hydrogenBriefingNHA, Hydrogen in EPACT 05, Debbi L. Smith, National Hydrogen Association 90