Accumulo di Energia a Lunga Durata: Quando l’Idrogeno Deve Entrare nella Revisione delle Opzioni

Accumulo di Energia a Lunga Durata: Quando l’Idrogeno Deve Entrare nella Revisione delle Opzioni

Per i team di progetti basati su energie rinnovabili, immagazzinamento di energia a lunga durata non è una semplice scelta tecnologica. È una questione di pianificazione: per quanto tempo l’energia deve rimanere disponibile, con quale frequenza l’impianto dovrà ciclare e quale servizio dovrà fornire quando la produzione rinnovabile diminuisce? L’idrogeno dovrebbe entrare nella valutazione delle opzioni quando le risposte a tali domande indicano la necessità di spostamenti oltre il singolo giorno, di resilienza pluri-giornaliera, di scariche profonde ma infrequenti o di bilanciamento stagionale.

Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti definisce immagazzinamento di energia a lunga durata come immagazzinamento in grado di erogare elettricità per 10 ore o più. Questa soglia è utile ai fini della delimitazione del campo d’azione, ma non costituisce di per sé un motivo automatico per scegliere l’idrogeno. Un progetto che necessita di 10–16 ore ogni giorno potrebbe giungere a una conclusione diversa rispetto a un progetto che richiede erogazione programmata durante diversi giorni consecutivi a bassa produzione rinnovabile. Il confronto utile parte dal problema operativo, non da una tecnologia preferita.

Partire dal divario energetico, non dall’equipaggiamento

Mappare il divario che il sistema deve coprire prima di confrontare le tecnologie. Registrare la potenza richiesta, l'energia totale necessaria, la durata di ciascun evento, il numero di eventi all'anno e il tempo di recupero accettabile tra di essi. Una soluzione orientata alle batterie potrebbe essere adatta quando la stessa finestra di scarica si ripete quotidianamente. L'idrogeno merita un esame più approfondito quando il divario energetico diventa prolungato, irregolare o legato a schemi meteorologici che possono persistere per giorni.

Ad esempio, un sito potrebbe necessitare di alimentazione di riserva durante rare interruzioni della rete, di cattura di energia rinnovabile sprecata (curtailment) in determinati mesi oppure di una produzione costante durante un prolungato deficit di vento e sole. In questi casi, aumentare l'energia immagazzinata può risultare più importante che massimizzare da sola l'efficienza dei cicli. Nella discussione del DOE sull'idrogeno come sistema di accumulo a lunga durata (LDES), si considera lo stoccaggio da 12 ore fino a 7 giorni e si definisce la durata come erogazione continua alla potenza nominale completa da un sistema completamente carico. Utilizzare tale definizione per rendere esplicito il ciclo di funzionamento in ogni valutazione delle opzioni.

Segnali che l’idrogeno deve essere incluso nella valutazione delle soluzioni di accumulo energetico a lunga durata

Aggiungere l’idrogeno a una immagazzinamento di energia a lunga durata lista ristretta quando si verificano diverse delle seguenti condizioni:

• È plausibile uno spostamento energetico su più giorni o stagionale. Il progetto deve conservare energia oltre la normale finestra di erogazione notturna o giornaliera.
• La durata dell’accumulo è più importante del numero di cicli. L’impianto potrebbe rimanere carico per periodi prolungati e scaricarsi durante eventi eccezionali o intervalli di bassa generazione.
• La capacità di potenza e quella di energia richiedono decisioni di dimensionamento indipendenti. Il team del progetto deve valutare separatamente, sebbene in relazione tra loro, la capacità dell’elettrolizzatore, la quantità di idrogeno da immagazzinare e la capacità di riconversione.
• È disponibile elettricità a basse emissioni di carbonio per la ricarica. Un profilo di fornitura credibile per l’elettricità rinnovabile in eccesso è essenziale per il concetto di sistema.
• La pianificazione del sito e delle operazioni può includere l’intero percorso. La revisione può riguardare l’acqua, il metodo di compressione o di stoccaggio, l’ingegneria della sicurezza, i sistemi di controllo, la manutenzione e le apparecchiature per la riconversione.

Questi segnali non dimostrano che l’idrogeno sia la soluzione scelta. Giustificano la sua valutazione insieme ad altri immagazzinamento di energia a lunga durata approcci, affinché il team non escluda un percorso semplicemente perché il primo confronto si è concentrato sul ciclo giornaliero.

Dove l’idrogeno potrebbe essere una scelta poco adatta in prima istanza

L’idrogeno non è automaticamente la soluzione giusta per ogni sistema di accumulo di energia rinnovabile. Se il caso operativo richiede una distribuzione prevedibile, ad alta frequenza e di breve durata, un team dovrebbe innanzitutto testare soluzioni progettate intorno a tale schema. Analogamente, una valutazione risulta incompleta se considera esclusivamente l’idrogeno immagazzinato, ignorando l’energia necessaria per l’elettrolisi, il condizionamento dello stoccaggio e la riconversione in elettricità.

Fare attenzione quando il progetto non prevede una fonte di ricarica definita, non dispone di un concetto pratico di sito per i sistemi di stoccaggio e sicurezza, oppure non ha un utilizzo chiaro dell’energia al di là di un picco breve e ricorrente. Questi fattori non costituiscono motivi per scartare definitivamente l’idrogeno; rappresentano invece ragioni per affinare l’enunciazione del fabbisogno prima di richiedere proposte ai fornitori.

Confrontare l’intero confine del sistema

Affidabile immagazzinamento di energia a lunga durata il confronto utilizza un unico confine comune per ogni opzione. Per l’idrogeno, includere l’input elettrico, l’elettrolizzatore, il trattamento dell’acqua ove pertinente, il metodo di stoccaggio, la conversione di potenza o le apparecchiature per l’utilizzo finale, i sistemi di controllo, l’interconnessione, la progettazione della sicurezza e il piano operativo. Separare questi elementi aiuta i team di approvvigionamento a evitare confronti tra un sistema completo da una parte e un sottosistema parziale dall’altra.

Domande da porre a un fornitore di sistemi di stoccaggio dell’idrogeno

Una volta che l’idrogeno rientra nel campo di applicazione, chiedere ai fornitori informazioni che consentano un confronto «pari a pari», anziché basarsi su affermazioni generiche. Richiedere il perimetro del sistema proposto, il profilo di carica ipotizzato, il ciclo di scarica definito, l’approccio allo stoccaggio, le interfacce con gli equipaggiamenti elettrici, i requisiti del sito, la documentazione sulla sicurezza, la filosofia di controllo, le ipotesi relative alla manutenzione e i dati necessari per modellare il funzionamento annuale.

Per i team che esplorano una soluzione basata su idruri metallici, la discussione sul prodotto deve comunque iniziare con il carico e la durata richiesti dal sito. Il sistema Unità di accumulo idrogeno mega di Hyto Energy può essere valutato nell’ambito di tale dialogo più ampio sul sistema. Chiedere in che modo l’unità di stoccaggio proposta si interfaccia con la fonte di idrogeno e con gli equipaggiamenti destinati all’utilizzo energetico; non dedurre prestazioni, omologazioni o idoneità al progetto unicamente dal nome del prodotto.

Passare da un dibattito tecnologico a un documento decisionale

L’output pratico di una fase iniziale immagazzinamento di energia a lunga durata la revisione è una relazione decisionale, non un annuncio prematuro del vincitore. Specificare la durata dei casi da testare, le ipotesi relative all’energia di carica, i servizi di scarica, il ciclo di carica e scarica, i vincoli del sito e le prove che ciascun fornitore deve fornire. Quindi confrontare i candidati sulla base degli stessi scenari operativi.

L’idrogeno dovrebbe entrare nella revisione quando un progetto presenta un’esigenza credibile di immagazzinare energia rinnovabile per intervalli lunghi, irregolari o stagionali e può valutare l’intero percorso di conversione e stoccaggio. Se l’esigenza riguarda principalmente il bilanciamento giornaliero e ripetibile, mantenere il confronto ancorato a tale realtà. In entrambi i casi, un ciclo di funzionamento chiaramente definito offre a ingegneria, approvvigionamento e fornitori un punto di partenza più utile per valutare un sistema di accumulo di energia rinnovabile.