Diplomová práce se zabývá tématem vodíku v rámci Evropské a tuzemské energetiky. Jeho využití v plynárenství, teplárenství i elektroenergetice může hrát zásadní roli na cestě k dosažení ambiciózních cílů Evropské Unie zaměřených na snížení produkovaných emisí. V práci jsou popsány specifikace technologií výroby, přepravy i spotřeby vodíku a jejich dopad na dnešní energetické systémy a bezpečnost. Práce klade důraz na technický, ekonomický, ale i politický kontext.
Praktická část se zabývá vlivem příměsí vodíku ve směsi zemního plynu na změnu fyzikálně-chemických vlastností plynu. Práce analyzuje koncentrace 0, 5, 10, 15, 20 a 25 molárních procent vodíku v reálném složení zemního plynu měřeném na předávacím uzlu přepravní soustavy. Pro tyto směsi byly poté zpracovány výpočty změny charakteristik zadaného modelového výměníku. Výsledky ukázaly, že s vyššími koncentracemi vodíku roste výkon daného výměníku, nicméně výkon hořáku se z důvodu nižší výhřevnosti snížil.
V poslední části byla provedena ekonomická analýza nákladů na nákup paliva a emisních povolenek za využití výše zmíněných koncentrací vodíku ve směsi. Pro výpočet bylo využito konkrétních hodnot paroplynové elektrárny Počerady z roku 2019. Výsledky ukázaly, že v žádném ze tří uvažovaných scénářů růstu ceny emisních povolenek se nejeví nahrazování zemního plynu vodíkem jako ekonomicky výhodné.
V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky:
Způsoby výroby vodíku.
Byla v práci uvažována produkce NOx?
Byla počítána teplota nechlazeného plamene?
Jaká je výhřevnost vodíku?
Proč bylo vyhodnoceno, že se spalování směsi zemního plynu a vodíku oproti spalování pouze zemního plynu nevyplatí?
Otázky byly uspokojivě zodpovězeny.
doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. (předseda)
doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Pavel Milčák, Ph.D. (člen)
Ing. Alojz Boko (člen)
Ing. Pavel Křemínský (člen)
Student Bc. Tomáš Galík se v předložené diplomové práci věnuje změnám, které přinese případné obohacování zemního plynu vodíkem, a to až do výše 25 % obsahu vodíku. Student postupně prochází změnami v energetické oblasti, zejména s důrazem na nástup obnovitelných zdrojů, potřebnou akumulaci a získávání vodíku a nakládání s ním. Dále rozebírá změnu vlastnosti směsného plynu a dopady na konkrétní vlastnosti, včetně změny na výměníku či v hořáku.
Práce je velmi zdařilá, v některých místech by mohla být více podrobná či dopracovaná, to ale příliš nesnižuje její kvalitu. Grafická a stylistická stránka je na dobré úrovni, překlepů a chyb je přiměřeně délce a typu práce.
Student pracoval samostatně, využíval konzultace. Jako vedoucí diplomové práce práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/výborně.
Kritérium hodnocení
Známka
Splnění požadavků a cílů zadání
A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod
A
Vlastní přínos a originalita
A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry
Práce je věnována problematice obohacování zemního plynu vodíkem a z toho plynoucích změn pro spalovací proces a související technické komponenty. První polovinu práce tvoří zdařilá a informačně hodnotná rešerše zahrnující informace o trendech a závazcích energetického sektoru v ČR a EU. Následně je uveden stav využívání OZE v ČR a aktuální trendy. Navazuje rozsáhlá kapitola o principech a řešeních akumulace energie. Až do tohoto místa práce se jedná o rešeršní zpracování, které považuji za zdařilé, ale nebylo vymezeno v zadání práce mezi cíli práce. Čistě vodíku a jeho příměsi v zemním plynu se práce zabývá od kapitoly 4. Korektně a zajímavě jsou uvedena technická zařízení a prvky infrastruktury pro využívání vodíku. Tuto část práce chválím za aktuálnost a prokazuje, že student umí vyhledávat potřebné informace v literárních zdrojích a následně dokáže popis věcně formulovat. Práce se dále zabývá změnou vlastností směsi vodíku a zemního plynu při zvyšování koncentrace vodíku. Navazuje kapitola věnovaná stechiometrickým propočtům směsi s maximální podílem vodíku do 20%. Tyto kapitoly jsou v porovnání s rešeršní částí méně obsáhlé, což ale vychází z jejich podstaty. Následná kapitola zahrnuje parametrickou studii sledující přenášený tepelný výkon výměníku zapojených na spalinách směsi zemní plyn a vodík. Ve spojení s vypočteným výkonem hořáku pracujícím s uvedenou směsí řešení poskytuje odpověď na otázku „Jaké změny přinese mísení vodíku do zemního plynu pro spalovací proces“. Poslední kapitola je nákladově-technickou analýzou podmínek provozu Elektrárny Počerady. Analýza se zdá být provedena pečlivě a korektně. Vzhledem k značně proměnlivým tržní podmínkám musí být její výsledky hodnoceny ve vztahu k období zpracování práce.
Práci považuji z kvalitně zpracovanou. Student prokázal, že dokáže využít znalostí nabytých v průběhu studia a řešit zadané téma. Úvodní rešeršní část je rozsahem nad rámec zadání a mohla být zpracována stručněji. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení
Známka
Splnění požadavků a cílů zadání
B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod
A
Vlastní přínos a originalita
B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry
A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii
B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti
B
Grafická, stylistická úprava a pravopis
B
Práce s literaturou včetně citací
A
Otázky k obhajobě:
Tab. 22 - Komentujte změnu hodnoty jednotlivých vypočtených součinitelů přestupu tepla se vzrůstajícím podílem vodíku v palivové směsi. Zaměřte se na jejich příspěvek ke změně tepleného výkonu výměníku.
Na základě čeho je ve výpočtu výměníku zvolen Stupeň černosti povrchu stěn 0,8? Komentujte jakých hodnot tento součinitel může ve výměnících a kotlích nabývat.
Ovlivňuje přidané množství vodíku v palivové směsi Součinitel černosti proudu spalin?