EN
Водород срещу батерийно съхранение за проекти с дълготрайно енергийно съхранение
За екипите, които планират системи за съхранение на енергия от възобновяеми източници, правилният въпрос рядко е само „водород или батерии?“. По-важно е дали проектът изисква ефективно ежедневно циклиране, устойчивост в продължение на няколко дни, преместване на енергия по сезони или комбинация от всички три. Съхранение на слънчева енергия чрез водород и съхранение на енергия чрез батерии решават различни части от този проблем, затова достоверното сравнение трябва да започне с анализа на работния цикъл, а не с показател за обща ефективност.
От гледна точка на B2B оценка на проекти батериите обикновено са най-ефективни там, където електричеството трябва да се връща бързо и често. Водородът става по-важен, когато излишната енергия от възобновяеми източници трябва да се съхрани за по-дълги периоди и капацитетът за съхранение на енергия трябва да расте, без да се увеличава пропорционално оборудването за преобразуване на мощност. За много обекти най-практичното решение е хибридна архитектура, а не избор на един единствен победител.
Започнете с продължителността на съхранението и модела на разпределение за съхранение на слънчева енергия чрез водород
Енергийното съхранение с продължителна продължителност обикновено се разглежда като такова, което може да освобождава енергия в продължение на осем часа или повече. Тази дефиниция е полезна, но все още е твърде обща за целите на набавката. Четиричасовият вечерен пик, 24-часовото метеорологично събитие и седмица с ниско производство от възобновяеми източници поставят изключително различни изисквания към системата.
- Батерии: Добре подходящи за често циклиране с висока ефективност, намаляване на пиковете, контрол на скоростта на промяна на мощността и преместване на слънчевата енергия в рамките на деня.
- Водород: Потенциално подходящ за енергийни резерви с продължителност от няколко дни или повече, поддръжка при редки аварийни ситуации и проекти с големи обеми от другояче ограничена генерация от възобновяеми източници.
- Хибридни системи: Използвайте батерии за бърз отговор и водород за дългосрочното осигуряване на енергийна достатъчност.
За съхранението на слънчева енергия чрез водород определете както очакваната продължителност на разреждане в часове, така и броя на последователните дни с ниско производство. Това предотвратява прилагането от екипа на проекта на показатели за ежедневно циклиране на батерии към изисквания за резервна енергия, които имат различна стойностна предложка.
В широк съхранение на слънчева енергия чрез водород проект, при който излишната електроенергия от фотоволтаични или ветроенергийни инсталации захранва електролизер, водородът се съхранява, а по-късно горивна клетка или друга конверсионна технология може да осигури електричество. Тази верига изисква допълнително оборудване и преобразувателни стъпки, но отделя енергийния резервоар от електрическия блок за мощност. Това разделяне е важно, когато проектът изисква значително повече съхранена енергия, без просто да се удвоява броят на контейнерите за батерии.
Ефективността благоприятства батериите, но съхраняването на слънчева енергия чрез водород променя уравнението за продължителността
Ефективността при двупосочен цикъл е централен показател за сравнение. Системите с литиево-йонни батерии обикновено запазват значително по-голяма част от електричеството, което влиза в тях, в сравнение с пътя „електричество–водород–електричество“. В публикувано сравнение на регенеративен водород е използвана приблизителна ефективност при двупосочен цикъл от 30 % за референтна водородна система и са цитирани стойности около 75–90 % за литиево-йонните батерии; действителната производителност зависи от електролизера, начина на съхранение, компресирането или условието на водорода, горивната клетка, помощните системи и работната точка.
Тази разлика означава, че батерията обикновено е по-добрата опция, когато всеки мегаватчас възобновяема енергия е дефицитен и активът ще преминава през много цикли. Въпреки това ефективността не определя избора за всеки проект с дълга продължителност. Ако евтината излишна мощност иначе би била ограничена (curtailed), проектът може да цени химичния енергиен резерв, който може да се съхранява, повече от максималното възстановяване на енергия. Съхраняване на водороден газ също може да осигурява енергия в по-дълги интервали, докато икономическата изгодност на инсталацията на батерии може да става по-чувствителна с увеличаване на продължителността.
Сравнете площта, мащабируемостта и ограниченията за площадката при съхранението на енергия от слънчева енергия чрез водород
Батерийните системи са модулни и сравнително лесни за внедряване при много приложения за поддръжка на мрежата. Обаче, когато се изисква по-дълга продължителност на разреждане, проектът включва допълнителна капацитетна мощност на батериите, както и термичен контрол, системи за управление, безопасност и планиране за подмяна. Проектите за водород имат собствени изисквания към площадката: електролизер, оборудване за съхранение, компоненти за балансиране на инсталацията, проектиране на вентилация и детекция, както и преобразяващо устройство за производство на електрическа енергия.
Преимуществото на съхраняване на водороден газ не е така, че всеки обект става по-прост. Става дума за това, че мощността и енергийната мощност могат да се мащабират чрез различни механизми. Разработчикът може да подбере размерите на електролизера и блока за генериране на енергия според очакваната скорост на зареждане и разпределяне, а след това отделно да оцени капацитета на системата за съхранение спрямо желания период на резерв. Този подход заслужава особено внимание там, където ограниченията върху земята, логистиката при доставката, отрязването на възобновяема енергия или изискванията за устойчивост правят съхранението за многодневен период цел при проектирането.
Сравнителна матрица: проект за съхранение на енергия чрез водород и слънчева енергия срещу батерийни проекти
| Фактор за вземане на решение | Съхранение на батерии | Слагане на водород | Какво да се тества в проектния модел |
|---|---|---|---|
| Типична оперативна роля | Бърз отговор и чести ежедневни цикли | Резерв за по-дълги периоди и преместване на енергия от възобновяеми източници | Сценарии за разпределяне на енергия по часове и за многодневни периоди |
| Ефективност на цикъла зареждане-разреждане | Обикновено по-високи | Обикновено по-ниска поради етапите на преобразуване | Стойност на доставената енергия, а не само на входящата енергия |
| Мащабиране на енергийната ёмкост според продължителността | Допълнителната продължителност обикновено означава по-голяма капацитетна мощност на батерията | Количеството за съхранение може да се оцени отделно от преобразуването на мощността | Изходна крива на разходите – от ежедневна до многодневна продължителност |
| Скорост на отговор | Много подходящо за бърз електрически отговор | Зависи от системата за преобразуване и режима на работа | Изисквания към скоростта на нарастване на мощността и отговора при прекъсване |
| Инженерен фокус | Контролни системи, термично управление, пожарна защита, планиране на жизнения цикъл | Обработка на водород, път за съхранение, откриване, вентилация и интеграция в процеса | Разрешения, документация за безопасност, оперативна способност |
За всеки случай изчислете равностойната цена на доставената енергия за зададената продължителност. Системите за съхранение на слънчева енергия чрез водород трябва да се моделират с ясно разделени компоненти: електрическото захранване, загубите при преобразуване, условията за съхранение и задълженията при обратно преобразуване; батериите трябва да се моделират с предположения относно честотата на цикли, използваемия капацитет, деградацията, увеличаването на мощността и замяната. Един общ електронен работен лист, който прилага една и съща цел за надеждност към двете опции, е по-полезен от сравнение, базирано само на технология.
Когато съхранението на енергия чрез водород и слънчева енергия е по-добра кандидатура
Съхранението на енергия чрез водород и слънчева енергия трябва да бъде включено в краткия списък, когато проектът има повтарящ се период на излишък от възобновяема енергия, когато е необходима наличност на енергия извън ежедневния цикъл и когато може да поддържа свързаното процесно и безопасностно инженерство. То особено заслужава анализ, когато устойчивостта се измерва в дни, а не в часове, когато ограниченията на производството са значими или когато съхраненият водород може да има стойност в повече от един енергиен сценарий.
Например екипите, които оценяват интегрирана архитектура, могат да разгледат Интегрирано решение за водородни микроразпределителни мрежи като отправна точка за обсъждане на интерфейсите между генерирането на възобновяема енергия, производството на водород, съхранението му и местните натоварвания. За проекти, при които блокът за съхранение е ключов въпрос при проектирането, Мега единица за съхраняване на водород може да помогне за формулиране на работния поток, свързан с физическото съхранение. Тези връзки сочат към съответните категории продукти; окончателното размерно определяне и производителност трябва да бъдат проверени спрямо проучването на натоварването и инженерните спецификации на проекта.
Използвайте хибридно проектиране, когато съхранението на енергия от слънчева енергия чрез водород отговаря на товар с два мащаба по време.
Полезно правило за вземане на решения относно съхранението на енергия от слънчева енергия чрез водород е да се раздели товарът на бърз и дълъг слой. Батериите могат да компенсират променливостта в рамките на секунди до часове и да изместват дневните пикове, докато водородът може да се оцени за рядки, но значими събития, продължаващи няколко дни. Това избягва прекомерно проектиране на една-единствена технология, която да изпълнява всички задачи неефективно.
- Създайте модел на възобновяемата генерация и товара с часови стъпка за поне една представителна година.
- Идентифицирайте продължителността, честотата и нивото на мощност при дефицитни събития.
- Ценете енергията, която е била принудително ограничена, отделно от закупената енергия.
- Моделирайте деградацията и предположенията за подмяна на батериите заедно с наличността и поддръжката на водородното оборудване.
- Прегледайте изискванията за безопасност, разрешения, вода, свързване с мрежата и персонала за експлоатация, преди да изберете пътя за съхранение.
Също така определете какво означава „наличен“ по време на продължително събитие. Ако целта на съхранението на енергия от слънчева и водородна енергия е аварийна непрекъснатост, тествайте времето за стартиране, минималния резерв, прозорците за поддръжка и приоритетните натоварвания, които системата трябва да осигурява. Ако целта е оптимизация на възобновяемата енергия, тествайте стойността на избягнатото ограничение и честотата, с която съхранената енергия всъщност се използва. Тези сценарии често водят до хибридно проектиране, дори когато една технология изглежда по-евтина само въз основа на простата инсталирана стойност.
Заключение: Изберете съхранение на слънчева и водородна енергия според изискването за услуга
Батериите обикновено са първи избор, когато проектът изисква висока ефективност и чести цикли с кратка до средна продължителност. Системите за съхранение на слънчева енергия чрез водород стават по-привлекателни, когато проектът трябва да запази възобновяемата енергия за много по-дълги периоди, да разглежда капацитета за енергия и капацитета за мощност като отделни проектирани параметри или да създаде устойчив резерв въз основа на генерирана енергия, която в противен случай би била ограничена. За много системи за съхранение на възобновяема енергия координиран дизайн, комбиниращ батерии и водород, може да възложи на всяка технология онези функции, които тя изпълнява по-ефективно.