EN
Ilgos trukmės energijos kaupimo technologijos: kaip vandenilis tinka į šią mišrainę
Atsinaujinančiosios energijos projektai vis dažniau reikalauja daugiau nei kelių valandų lankstumo. Kai vėjo ar saulės energijos gamyba ir reikalinga apkrova vieną parą nebesutampa, planuotojams reikia palyginti ilgalaikės energijos kaupimo technologijas kaip sistemą, o ne pasirinkti atskirą įrenginį izoliuotai. Vandenilis yra vienas iš galimų variantų šioje mišrinyje, tačiau jis nėra pakaitalas kiekvienam akumuliatoriui, šiluminiam kaupikliui ar siurblinės hidroelektrinės projektui.
Iš sistemos integracijos perspektyvos naudingiausias klausimas nėra „kuri kaupimo technologija laimi?“, o: kokį laiką, galios profilį, vietos sąlygas ir galutinį naudojimą turi palaikyti projektas? JAV Energetikos departamentas ilgalaikį kaupimą apibrėžia kaip sistemas, kurios gali tiekti elektros energiją 10 ar daugiau valandų. Šis slenkstis yra naudingas atrankai, tačiau jis nepanaikina poreikio pritaikyti technologiją konkrečioms eksploatacijos sąlygoms.
Pradėkite nuo paslaugos, kurią turi teikti kaupimo sistema
Technologijos ilgalaikiam energijos kaupimui atlieka skirtingas funkcijas. Kai kurios išlygina saulės energijos gamybą vakarop. Kitos padeda per kelias dienas, kai mažėja atsinaujinančiųjų energijos šaltinių gamyba. Trečiosios kaupia energiją sezonais arba pertvarko perteklinę elektros energiją į kurą, kuris vėliau gali būti naudojamas elektros energijos, šilumos ar pramoninėms reikmėms. Projektų komandai reikia nustatyti reikiamą išleidimo trukmę prieš lyginant įrangą.
- Per dieną vykstantis energijos perkėlimas: energijos perkėlimas per kelias valandas, kad būtų galima valdyti kasdienius saulės energijos gamybos ar apkrovos pokyčius.
- Tarpdieninė atsparumas: palaiko veikimą apytiksliai nuo 10 iki 36 valandų, kai oras ar apkrova sukelia ilgesnį neatitikimą.
- Kelių dienų veikimas: apima laikotarpius, kurie gali trunkėti nuo apytiksliai 36 iki 160 valandų, priklausomai nuo projekto apibrėžties.
- Sezoninis energijos perkėlimas: energijos kaupimas žymiai ilgesniems laikotarpiams, kai svarbiau tampa energijos talpa, vietos parinkimas ir konversijos nuostoliai.
Šis požiūris padeda išvengti dažnos klaidos: vertinti visus ldes technologies tuo pačiu ratuku efektyvumo ar atsakymo laiko matu. Šie rodikliai svarbūs, tačiau vieni jie nepakankamai apibūdina patikimos energijos prieinamumo vertę po ilgalaikės atsinaujinančiosios energijos trūkumo.
Peržvelgiant ilgos trukmės energijos kaupimo technologijas, būtina laikyti akivaizdžia atrankos seką: pirmiausia – trukmė, po to – energijos tiekimo forma, vėliau – vietos ir integravimo apribojimai. Tai daro palyginimą naudingesnį nei vienas bendras reitingavimas.
Kaip skiriasi pagrindinės ilgos trukmės energijos kaupimo technologijos
Praktiškas palyginimas prasideda nuo kaupimo terpės ir vietos. Vandens siurbimo hidroenergetika gali užtikrinti didelę energijos talpą ten, kur topografija, vandens prieinamumas, leidimai ir statybos darbai sutampa. Suspausto oro sistemos priklauso nuo tinkamų geologinių ar sukurtų kaupimo sąlygų. Šiluminis kaupimas tinka procesams, kuriems tiesiogiai reikia šilumos ar kurie gali toleruoti elektra–šiluma–elektra energijos konvertavimo kelią. Srauto akumuliatoriai gali būti vertinami ten, kur svarbus ilgesnis elektros išleidimas ir nepriklausomas galios bei energijos mastelio keitimas.
Vandenlio energijos kaupiklis prideda dar vieną kelią: naudoti elektros energiją vandenilio gamybai, saugoti vandenilį ir vėliau jį paversti elektros energija arba tiekti į kitą naudingą panaudojimą. Tai kelia platesnį sisteminį klausimą nei vien tik akumuliatorių palyginimas. Konversijos grandinė apima elektros tiekimą, elektrolizatoriaus veikimą, vandenilio saugojimą, visos kitos įrangos sąsajas ir – jei vėliau reikia elektros energijos – atvirkštinės konversijos kelią. Kiekvienas elementas turi būti vertinamas tokiomis pačiomis apkrovos prielaidomis.
| Technologijų šeima | Tipiškas parinkimo klausimas | Pagrindinė projekto sąlyga, kurią reikia patikrinti |
|---|---|---|
| Elektrocheminis saugojimas | Ar projektas daugiausia perkels elektros energiją per nustatytą valandų skaičių? | Eksploatacijos ciklas, trukmė, degradacijos profilis ir plėtros planas |
| Hidroakumuliacinė arba suspausto oro energijos kaupimo sistema | Ar vietovė gali priimti didelį, infrastruktūra remiamą kaupiklį? | Geologija, vandens ar urvų prieinamumas, leidimų gavimas ir statybos apimtis |
| Terminis saugojimas | Ar sukaupta šiluma gali būti naudojama tiesiogiai arba integruota į procesą? | Temperatūros reikalavimai, šilumos poreikio profilis ir konversijos kryptis |
| Vandenilio saugojimas | Ar projektui reikia daugiau nei vienos paros lankstumo, ilgo laikymo ar vandenilio naudojimo pabaigoje? | Atsinaujinančių energijos šaltinių profilis, vandens ir elektros sąsajos, saugojimo kryptis, saugos riba ir perleidimas |
Ilgo laikymo energijos saugojimo technologijoms portfelio peržiūra taip pat aiškina, kurie turto elementai turi dažnai cikluoti, o kurie tiesiog turi būti prieinami. Ši distinkcija yra esminė lyginant galiui orientuotą įrangą su energijos talpai orientuota infrastruktūra.
Kur vandenilis turi būti įtrauktas į ilgo laikymo energijos saugojimo (LDES) portfelį
Vandenilis vertinamas, kai energijos kaupimo klausimas išeina už trumpalaikio kasdienio balansavimo ribų. Jo vaidmuo tampa svarbesnis, kai projektas turi sugerti kintamą atsinaujinančios energijos gamybą, užtikrinti energijos prieinamumą ilgais laikotarpiais arba susieti sukauptą energiją su vandeniliu naudojančiomis operacijomis. Kitaip tariant, vandenilis gali būti viena iš sprendimų rinkos dalių, nes jis gali susieti elektros energijos kaupimą su kuro, pramonės ar mikrotinklo planavimu – ne todėl, kad jis turėtų automatiškai pakeisti visus trumpesnio veikimo laiko įrenginius.
Atsinaujinančios energijos kaupimo sistemoms vandenilis reikalauja struktūruoto vertinimo, kai sutampa kelios sąlygos:
- Kyla perteklinė atsinaujinančios energijos gamyba, kuri negali būti visiškai panaudota artimiausiu elektrinės paklausos laikotarpiu.
- Reikalaujamas energijos kaupimo trukmė gali keistis nuo valandų iki kelių dienų ar ilgesnio laikotarpio.
- Yra tikėtina vandenilio paskirtis, jo atkūrimo planas arba etapinis mikrotinklo taikymas.
- Projektas gali apibrėžti sąsajas dėl elektros energijos kokybės, vandens tiekimo, kaupimo, valdymo sistemų ir saugios eksploatacijos.
- Ekonomikos modelis palygina visą sistemos ribą, o ne tik vieno komponento kainą.
Dėl išsamios analizės dažnai keičiasi aptarimo kryptis. Pavyzdžiui, elektrolizatorių galima parinkti remiantis atsinaujinančiųjų energijos šaltinių prieinamumu, o energijos kaupimo sprendimą – remiantis tiekimo laiku ir vietos apribojimais. Jei projektui reikia tik kartotinio vakarinio apkrovos viršūnių poslinkio, kitos ilgos trukmės energijos kaupimo technologijos gali būti tikslesnis sprendimas. Jei projektas turi išlaikyti lankstumą per ilgus orų sąlygotus prastumas arba derinti veiklą su vandenilio naudojimu, vandenilis gali reikalauti išsamesnės inžinerinės analizės.
Todėl vandenilis vertinamas kaip viena iš ilgos trukmės energijos kaupimo technologijų – kaip energijos konvertavimo, kaupimo ir tiekimo kelias. Jį reikia lyginti su kitomis alternatyvomis remiantis tomis pačiomis projekto prielaidomis, tačiau išlaikant jo unikalią vertę ten, kur vandenilis pats savaime yra naudingas.
Įvertinkite vandenilio kelią kaip integruotą sistemą
Sprendimai dėl vandenilio saugojimo turėtų būti priimami remiantis sistemos žemėlapiu. Pradėkite nuo energijos šaltinio: jo kintamumo, nutraukimo rizikos ir numatomų veikimo valandų. Tada apibrėžkite pageidaujamą išvestį: elektros energiją, vandenilio tiekimą, šilumą, atsarginę galimybę ar jų kombinaciją. Galiausiai nustatykite saugojimo maršrutą ir operacinius valdymo mechanizmus, kurie reikalingi šiems taškams sujungti.
Vietoj vieno pagrindinio skaičiaus dėmesį sutelkite į energijos konversijos, saugojimo trukmės, tiekimo slėgio ar būklės bei naudojimo žemiau esančioje grandinėje prielaidas. Sistemos integravimo peržiūra taip pat turėtų aiškiai parodyti, kur dar reikia matavimų, tiekėjų duomenų ir vietos tyrimų. Tai ypač svarbu ldes technologies atveju, kai projekto vertė gali priklausyti nuo išvengto nutraukimo, atsparumo poreikių, infrastruktūros naudojimo ir paklausos laiko momentų.
Komandoms, vertinančioms ilgalaikį vandenilio maršrutą, „Hyto Energy“ siūlo Programa ilgalaikio energijos saugojimo kaip pradinis taškas aptariant saugyklos sistemos reikalavimus. Tinkama konfigūracija vis dar priklauso nuo patvirtintų projekto ribų ir eksploatavimo sąlygų.
Tarp ilgos trukmės energijos kaupimo technologijų vandenilis reikalauja ypatingo dėmesio jungtims, nes jo našumas priklauso nuo susietos sistemos, o ne tik nuo saugyklos talpos. Projekto apibrėžtis turėtų nurodyti, kas bus matuojama ir patvirtinama kiekviename sąsajos taške.
Sprendimų patikrinimo sąrašas technologijų derinimui
Apsvarstymo etape planavimas veikia geriau, kai komanda palygina pasirinkimus pagal bendrą patikrinimo sąrašą. Prieš susiaurinant trumpąjį sąrašą, naudokite šiuos klausimus:
- Kokią trukmę sistema turi padengti normaliomis, apkrautomis ir atsparumo sąlygomis?
- Ar kaupiamas išvesties energijos kiekis turi būti tik elektros energija, ar jis gali būti naudingas kaip vandenilis ar šiluma?
- Kaip atrodo atsinaujinančiosios energijos gamybos modelis ir apkrovos profilis dienomis ir sezonais?
- Kurios vietos sąlygos riboja statybines darbus, vandenį, saugyklos talpą, leidimų gavimą arba tinklo prijungimą?
- Kurie sąsajos turi būti suprojektuoti dabar, o kurie gali būti įdiegti etapais, kai auga paklausa?
- Kokios prielaidos bus naudojamos gyvavimo ciklo palyginime dėl naudojimo, pakeitimo, eksploatavimo ir plėtros?
Gautas rezultatas gali būti mišri architektūra. Trumpesnio veikimo trukmės įrenginiai gali tvarkyti dažnus ciklus, tuo tarpu vandenilio kelias vertinamas ilgesniam energijos kaupimui arba energijos naudojimui, kurio negali tiesiogiai užtikrinti akumuliatoriai. Tai yra technologijų rinkinio pagrindinė vertė: kiekvienas komponentas pritaikytas tam tikrai paslaugai, o ne priverstinai įtraukiamas į vienodą viską apimančią funkciją.
Technologijų derinimo peržiūra turėtų laikyti ilgos trukmės energijos kaupimo technologijas bendrame vertinimo rėmelyje, tačiau neturėtų ignoruoti jų skirtingų veikimo ribų. Kuo aiškiau šios ribos nustatomos, tuo patikimesnė tampa galutinė trumpoji sąrašo versija.
Išvada: Prieš parinkdami įrangą, pritaikykite veikimo trukmę ir sistemos ribas
Ilgos trukmės energijos kaupimo technologijas reikėtų palyginti pagal paslaugą, kurią jos turi teikti, o ne pagal vieną technologijos etiketę. Vandenilis gali būti tinkamas sprendimas, kai trukmė, atsinaujinančiųjų energijos šaltinių kintamumas, kaupimo išlaikymas ir galutinio naudojimo integracija pateisina platesnį konvertavimo ir kaupimo kelią. Jis gali būti mažiau tinkamas, kai poreikis yra siauras, trumpas ir gryniausiai elektrinis.
Projektų komandoms, vertinančioms ilgos trukmės energijos kaupimo technologijas, kitas žingsnis – dokumentuoti apkrovos profilį, atsinaujinančiųjų energijos šaltinių potencialą, reikalaujamą trukmę, pristatymo būdą ir vietos apribojimus. Kai šios sąlygos nustatytos, techninis aptarimas gali perkeltis nuo bendrojo susidomėjimo ldes technologies prie skaidraus trumpojo sąrašo konkrečiai atsinaujinančiųjų energijos šaltinių energijos kaupimo sistemai.