Energieopslag op lange termijn: Wanneer waterstof moet worden meegenomen in de evaluatie van opties

Energieopslag op lange termijn: Wanneer waterstof moet worden meegenomen in de evaluatie van opties

Voor teams die werken aan hernieuwbare-energieprojecten, opslag van energie voor lange duur is het niet een kwestie van één technologische keuze. Het is een vraagstuk rond planning: hoe lang moet energie beschikbaar blijven, hoe vaak zal het asset in gebruik zijn, en welke dienst moet het leveren wanneer de opwekking uit hernieuwbare bronnen afneemt? Waterstof moet worden betrokken bij de evaluatie van opties zodra de antwoorden wijzen op meer dan dagelijkse verschuiving – bijvoorbeeld naar veeldagse veerkracht, zelden voorkomende diepe ontlading of seizoensgebonden balans.

Het Amerikaanse ministerie van Energie omschrijft opslag van energie voor lange duur als opslag die gedurende 10 uur of langer elektriciteit kan leveren. Deze drempel is nuttig om de reikwijdte te bepalen, maar vormt geen automatische reden om waterstof te kiezen. Een project dat elke dag 10 tot 16 uur nodig heeft, kan tot een andere conclusie komen dan een project dat flexibele sturing vereist tijdens meerdere opeenvolgende dagen met weinig hernieuwbare opwekking. De nuttige vergelijking begint bij het operationele probleem, niet bij een voorkeurstechnologie.

Begin met de energiekloof, niet met de apparatuur

Bepaal de kloof die het systeem moet overbruggen voordat technologieën worden vergeleken. Noteer het vereiste vermogen, de totale benodigde energie, de duur van elk gebeurtenis, het aantal gebeurtenissen per jaar en de aanvaardbare hersteltijd tussen deze gebeurtenissen. Een op batterijen gebaseerde oplossing kan geschikt zijn wanneer hetzelfde ontladingsvenster dagelijks herhaald wordt. Waterstof verdient nadere bestudering wanneer de energiekloof lang is, onregelmatig optreedt of gekoppeld is aan weerspatronen die meerdere dagen kunnen aanhouden.

Een locatie heeft bijvoorbeeld reservevermogen nodig tijdens zeldzame storingen in het elektriciteitsnet, moet overschotten aan hernieuwbare energie opslaan gedurende bepaalde maanden, of moet een stabiele stroomopbrengst garanderen tijdens een langdurige tekortkoming aan wind- en zonne-energie. In dergelijke gevallen kan het vergroten van de opgeslagen energie belangrijker zijn dan uitsluitend de cyclusrendementen te maximaliseren. De discussie van het DOE over waterstof als langdurige energieopslag (LDES) omvat opslagduur van 12 uur tot 7 dagen en definieert duur als continu, volledig gewaardeerd vermogen dat een volledig opgeladen systeem kan leveren. Gebruik deze definitie om de werkcycli expliciet te maken bij elke optiebeoordeling.

Signalen dat waterstof thuishoort in een evaluatie van energieopslag voor langdurige toepassingen

Voeg waterstof toe aan een opslag van energie voor lange duur kortelijst wanneer meerdere van de volgende voorwaarden van toepassing zijn:

• Energieverschuiving over meerdere dagen of seizoensgebonden is haalbaar. Het project moet energie behouden buiten een gewone nachtelijke of dagelijkse afleveringsperiode.
• Lange opslagtijd is belangrijker dan frequente cycli. De installatie kan gedurende langere perioden opgeladen blijven staan en ontladen tijdens uitzonderlijke gebeurtenissen of perioden met lage energieopwekking.
• Vermogen- en energiecapaciteit vereisen afzonderlijke schaalkeuzes. Het projectteam moet de capaciteit van de elektrolyser, de hoeveelheid waterstofopslag en de heromzettingscapaciteit beoordelen als onderling gerelateerde, maar afzonderlijke ontwerpkeuzes.
• Er is bruikbare koolstofarme elektriciteit beschikbaar voor opladen. Een geloofwaardig aanbodprofiel voor overtollige hernieuwbare elektriciteit is essentieel voor het systeemconcept.
• Locatie- en bedrijfsplanning kan het volledige traject omvatten. De beoordeling kan ingaan op water, compressie of opslagmethode, veiligheidstechniek, besturing, onderhoud en heromzettingsapparatuur.

Deze signalen bewijzen niet dat waterstof de geselecteerde oplossing is. Ze rechtvaardigen wel een evaluatie ervan naast andere opslag van energie voor lange duur aanpakken, zodat het team geen traject uitsluit alleen omdat de eerste vergelijking zich richtte op dagelijkse cycluswerking.

Waar waterstof mogelijk een slechte eerste keuze is

Waterstof is niet automatisch de juiste optie voor elk systeem voor opslag van hernieuwbare energie. Als het gebruiksscenario voorspelbare, hoogfrequente, kortdurende energieafroep vereist, moet een team eerst oplossingen testen die zijn ontworpen rond dat patroon. Evenzo is een evaluatie onvolledig als deze uitsluitend rekening houdt met opgeslagen waterstof en de energie negeert die nodig is voor elektrolyse, opslagconditionering en heromzetting naar elektriciteit.

Wees voorzichtig wanneer het project geen gedefinieerde laadbron heeft, geen praktisch locatieconcept voor opslag- en veiligheidssystemen, of geen duidelijk energiegebruik kent buiten een korte, terugkerende piek. Dit zijn geen redenen om waterstof permanent af te wijzen; het zijn redenen om de behoefteomschrijving te verfijnen voordat leveranciersvoorstellen worden aangevraagd.

Vergelijk de gehele systeemgrens

Een betrouwbare opslag van energie voor lange duur de vergelijking gebruikt één gemeenschappelijke grens voor elke optie. Voor waterstof omvat dit de elektriciteitsinvoer, de elektrolyseur, waterbehandeling waar van toepassing, de opslagmethode, de vermoezetting of eindgebruikapparatuur, de regelsystemen, de koppeling met het net, het veiligheidsontwerp en het bedrijfsplan. Het scheiden van deze elementen helpt inkoopteams om te voorkomen dat zij een volledig systeem aan één kant vergelijken met een gedeeltelijk subsystem aan de andere kant.

Vragen om te stellen aan een leverancier van waterstofopslag

Zodra waterstof in het vizier ligt, vraag dan aan leveranciers om informatie die een vergelijking op gelijkwaardige basis mogelijk maakt, in plaats van zich te baseren op een alomvattende bewering. Vraag om een voorgestelde systeemgrens, het veronderstelde laadprofiel, de gedefinieerde ontladingscyclus, de opslagmethode, de koppelingen met stroomvoorzieningsapparatuur, de vereisten voor de locatie, veiligheidsdocumentatie, de filosofie rond besturingssystemen, onderhoudsaannames en de gegevens die nodig zijn om de jaarlijkse werking te modelleren.

Voor teams die een route op basis van metalhydriden verkennen, moet de productbespreking nog steeds beginnen met de belasting en duur op de locatie. De Mega waterstofopslagunit van Hyto Energy kan worden beoordeeld als onderdeel van die ruimere systeemdiscussie. Vraag hoe de voorgestelde opslageenheid is gekoppeld aan de waterstofbron en de bedoelde energieverbruikende apparatuur; leid prestaties, goedkeuringen of geschiktheid voor het project niet af uit een productnaam alleen.

Ga van een technologiedebat naar een besluitnota

De praktische uitkomst van een vroege opslag van energie voor lange duur de beoordeling is een besluitnota, geen winnaar die te vroeg wordt aangekondigd. Geef de duur van de te testen gevallen aan, de aannames over laadenergie, de ontladdingsdiensten, het cyclisch patroon, de locatiebeperkingen en het bewijs dat elke leverancier moet verstrekken. Vergelijk vervolgens de kandidaten aan de hand van dezelfde bedrijfsgevallen.

Waterstof moet pas in de beoordeling worden betrokken wanneer een project een geloofwaardige behoefte heeft om hernieuwbare energie op te slaan gedurende lange, ongelijke of seizoensgebonden perioden en het volledige conversie- en opslagtraject kan beoordelen. Indien de behoefte voornamelijk dagelijks en herhaalbaar is, dient de vergelijking zich op die realiteit te baseren. In beide gevallen geeft een duidelijk gedefinieerde werkcyclustijd engineering, inkoop en leveranciers een nuttiger uitgangspunt voor de beoordeling van een systeem voor opslag van hernieuwbare energie.