Кога съхранението на водород има смисъл за ограничаване на възобновяемата енергия?

Кога съхранението на водород има смисъл за ограничаване на възобновяемата енергия?

Съхранението на енергия от слънчева енергия чрез водород не е автоматичното решение всеки път, когато вятърната или слънчевата електроцентрала работи с ограничена мощност. То става сериозна опция, когато излишната електроенергия е честа, продължителна и достатъчно ценна, за да се използва за нещо повече от няколко часа преместване на електрическата енергия. За проектните екипи полезният въпрос не е „Можем ли да произвеждаме водород?“, а „Какво повтарящо се несъответствие между генерирането, достъпа до мрежата и търсенето би могло водородното решение да преодолее по-ефективно в сравнение с алтернативите?“

От гледна точка на планирането на чиста енергия това различие има значение. Акумулаторът може да е по-ефективното решение за кратък вечерен пик или за четиричасово събитие на претоварване на мрежата. Съхранението на енергия от слънчева енергия чрез водород може да е по-привлекателно, когато проектът изисква преместване на енергия през дни, седмици или сезони; доставка на енергия за местна индустриална или мобилна консумация; или създаване на устойчивост за микромрежа, която не може да разчита на централната електрическа мрежа при всеки критичен момент.

Започнете с модела на ограничаване, а не с електролизера

Първо, количествено определете ограничаването в точката, където то възниква. Разделете редките събития с отрицателни цени от устойчив модел на експлоатация, причинен от ограничения за свързване, задръствания в преносната мрежа или генериране, което редовно надвишава местния спрос. Проект с няколко изолирани часа може да не оправдае специализиран актив за водород. Проект с предсказуеми периоди на излишна възобновяема мощност представлява различен проблем за планиране.

Разгледайте четири показателя едновременно: MWh, ограничени по месеци; последователни часове с излишък; сезонна концентрация; и степента на увереност, че излишъкът ще се запази и след бъдещи модернизации на мрежата. Това предотвратява честа грешка: размерът на електролизера се определя въз основа на годишна сума, която всъщност е разпръсната в твърде малко работни часове. Производството на водород от възобновяеми източници на енергия изисква достатъчно полезно време за работа и достоверен профил на електрическото захранване, а не просто голяма годишна цифра за ограничаване.

Практическото правило за предварителна оценка е да се моделират няколко сценария: текущото ограничение на производството, консервативен бъдещ сценарий с по-малко ограничение и сценарий с високо съдържание на възобновяема енергия и по-голямо ограничение. Ако водородното слънчево енергийно съхранение работи само в най-оптимистичния сценарий, това е концепция, която трябва да се следи, а не проект, готов за поръчка.

Съгласувайте продължителността на съхранението с ценността, от която имате нужда

Продължителността на съхранението променя сравнението. Изследванията върху намаляването на ограниченията при възобновяема енергия показват, че първите няколко часа съхранение могат да уловят значителна част от ползата от избягнатото ограничение в много системи. Затова батериите, отговорът на търсенето и гъвкавите междусистемни връзки трябва да останат в сравнението. Те могат да запазят стойността на електричеството с по-малко енергийни преобразувания.

Съхранението на енергия от слънчева енергия чрез водород заслужава допълнително изследване, когато времевият интервал е по-дълъг от типичния работен цикъл на батерия или когато съхранената енергия ще се използва директно като водород. Водородът може да се съхранява в продължение на дълги периоди и да се използва като гориво, суровина, топлина, резервна електроенергия или в мрежи за микрогенериране. Тази гъвкавост е ценна, но не премахва загубите при преобразуване. В дискусия на Министерството на енергетиката на САЩ относно дълготрайното съхранение на водород се използва примерна ефективност при обратно преобразуване на електричество в електричество от около 35 %. Ако единствената цел е да се преобразува водородът отново в електроенергия след кратък интервал, ефективността трябва да се анализира внимателно.

С други думи, не сравнявайте технологиите само по един номинален показател. Сравнявайте предоставената услуга: часове непрекъснато доставяна мощност, килограми водород при зададено налягане или чистота, продължителност на устойчивостта и способността да се премести стойността от възобновяеми източници през действителния дефицит в енергийния баланс на проекта.

Проверете дали има реално търсене на водород

Проектите обикновено са по-силни, когато имат определена цел за водорода, която не изисква незабавно преобразуване обратно в електричество. Близък промишлен потребител, план за захранване на автопарк, технологична нужда или планиран водороден хъб могат да превърнат излишната електрическа енергия в продукт, а не в двойно преобразуване. Това е мястото, където производството на водород от възобновяеми източници на енергия може да съгласува управлението на електроенергията с комерсиален път за откупуване.

Бъдете конкретни относно търсенето. Търсенето е постоянно или сезонно? Може ли да приеме променливо производство? Какви са изискванията за налягане при доставка, буферно съхранение, почистване, компресиране и системи за безопасност? Готов ли е купувачът да сключи договор за обеми, които се изменят в зависимост от наличността на възобновяема енергия? Заявено търсене на водород без тези оперативни подробности все още не представлява случай на откупуване.

За обекти, които проучват интегрирана инфраструктура, е Интегрирано решение за водородни микроразпределителни мрежи може да осигури полезна отправна точка за обсъждане при проектирането на интерфейси за генериране, съхранение и натоварване. Правилната конфигурация все още зависи от граничните условия, контролите и критериите за приемане, специфични за конкретния обект.

Тестване на мрежата, водата, терена и експлоатационните ограничения заедно

Съхранението на слънчева енергия чрез водород е системно решение. Електрическото свързване трябва да поддържа избрания режим на експлоатация, включително изискванията към качеството на електроенергията, поведението при промяна на мощността, координацията на защитите и способността за потребление на излишна енергия, когато тя се появи. Наличието на вода и изискванията за нейната обработка също трябва да бъдат потвърдени още в началото, както и мощността за компресиране, термичното управление, площта за съхранение, достъпът за транспортиране и местното разрешение.

Често се пропуска един важен момент: евтината прекъсната електроенергия не означава автоматично евтин водород. Пълната стойност включва електролизера, оборудването за балансиране на системата, съхранението, системите за управление, гражданските работи, поддръжката и степента на използване, постигната при действителния профил на излишък. Ниският коефициент на използване може да намали предимството от евтината електроенергия. Обратно, актив, който може да работи както с прекъсната възобновяема енергия, така и с друга квалифицирана нисковъглеродна енергия, може да има по-стабилен случай на използване, като това зависи от сертификацията на проекта и договорните му правила.

За проекти с многократна употреба: Капсули с водородна енергия може да помогне на екипите да обсъждат модулните граници за съхранение и доставка. Те не трябва да се считат за заместител на пълно изследване на безопасността, логистиката и експлоатацията.

Използвайте рамка за вземане на решения „отстрани“

Сравнението трябва да включва батерии, гъвкава електрическа консумация, модернизация на мрежата, договори за управление на ограниченията и други опции „електричество към X“. Съхранението на слънчева енергия чрез водород е най-убедително, когато покрива услугова празнина, която тези алтернативи не могат да задоволят така ефективно.

Практична следваща стъпка за проектните екипи

Преди да изберете оборудване, създайте времеви модел, който обединява производството от възобновяеми източници, ограниченията в производството, тарифите или пазарната стойност, ограниченията в мрежата, търсенето на водород и продължителността на съхранението. След това тествайте проекта спрямо консервативни предположения. Резултатът трябва да показва не само общото производство на водород, но и часовете, в които то се осъществява, услугата, която предоставя, и предположенията, които определят икономическата целесъобразност.

Съхранението на енергия от слънчева енергия под формата на водород има смисъл, когато ограниченията в производството от възобновяеми източници са редовни, нуждата от съхранение надхвърля краткотрайното преместване на енергия и водородът може да изпълнява конкретна енергийна или продуктова роля. Когато тези условия все още липсват, по-добрият подход може да бъде фазово проучване: първо намалете краткотрайните ограничения в производството, запазете гъвкавостта за използване на площадката и преоценете възможността за водород, когато се увеличи дялът на възобновяемите източници, се промени откупът и се променят условията в мрежата.