EN
Vodík vs. batériové úložiská pre projekty dlhodobého ukladania energie
Pre tímy projektov plánujúcich systémy na ukladanie energie z obnoviteľných zdrojov sa správna otázka zriedka zníži len na „vodík alebo batérie?“. Ide skôr o to, či projekt vyžaduje efektívne denné cyklovanie, odolnosť počas viacerých dní, presun energie cez celé ročné obdobia alebo kombináciu všetkých troch prípadov. Ukladanie slnečnej energie pomocou vodíka a batériové ukladanie energie riešia rôzne časti tohto problému, preto sa dôveryhodné porovnanie začína s režimom zaťaženia namiesto jednoduchého čísla uvádzajúceho celkovú účinnosť.
Z hľadiska B2B hodnotenia projektov sú batérie zvyčajne najvhodnejšie tam, kde sa elektrická energia musí vrátiť rýchlo a často. Vodík nadobúda väčší význam vtedy, keď prebytočná energia z obnoviteľných zdrojov musí byť prenesená cez dlhšie časové medzery a keď sa kapacita ukladania energie musí zväčšiť bez úmerného rozširovania výkonového prevodného zariadenia. Pre mnoho lokalít je najpraktickejším výsledkom hybridná architektúra, nie rozhodnutie typu „víťaz berie všetko“.
Začnite s dĺžkou ukladania a vzorom dodávky pre ukladanie slnečnej energie vo vodíku
Ukladanie energie s dlhým trvaním sa zvyčajne označuje ako ukladanie, ktoré dokáže dodávať energiu po dobu osem hodín alebo viac. Táto definícia je užitočná, avšak na účely obstarávania stále zostáva príliš všeobecná. Štvorhodinový večerný špičkový výkon, 24-hodinová počasiová udalosť a týždeň s nízkou výrobou z obnoviteľných zdrojov kladú na systém veľmi odlišné požiadavky.
- Batérie: Výborná voľba pre časté cyklování s vysokou účinnosťou, znižovanie špičkového výkonu, reguláciu rýchlosti zmeny výkonu a presun solárnej energie v rámci jedného dňa.
- Vodík: Potenciálne vhodné riešenie pre zásoby energie na viacdnové alebo dlhšie obdobia, málo častú núdzovú podporu a projekty s veľkými objemami inak odrezávanej energie z obnoviteľných zdrojov.
- Hybridné systémy: Používajte batérie na rýchlu reakciu a vodík na dlhodobé zabezpečenie dostatku energie.
Pri ukladaní slnečnej energie pomocou vodíka kvantifikujte nielen očakávaný počet hodín vyberania, ale aj počet po sebe nasledujúcich dní s nízkou výrobou energie. Tým sa zabráni tomu, aby sa tím projektu použil ukazovateľ batérií pre denné cyklování na požiadavku na rezervnú energiu, ktorá má inú hodnotovú ponuku.
V rôznych ukladanie slnečnej energie pomocou vodíka projekt, prebytočná elektrická energia z fotovoltických alebo veterných zdrojov napája elektrolýzer, vodík sa ukladá a neskôr ho môže previesť na elektrickú energiu palivový článok alebo iná konverzná cesta. Tento reťazec pridáva vybavenie a konverzné kroky, avšak oddeluje zásobník energie od elektrickej výkonovej jednotky. Toto oddelenie je dôležité v prípadoch, keď projekt potrebuje výrazne viac uloženej energie bez jednoduchého zdvojenia flotily batériových kontajnerov.
Účinnosť uprednostňuje batérie, avšak ukladanie slnečnej energie vo vodíku mení rovnicu trvania
Účinnosť v obojsmernom režime je kľúčovým porovnávacím ukazovateľom. Systémy batérií na báze lítia zvyčajne uchovávajú výrazne väčšiu časť elektrickej energie, ktorá do nich vstupuje, než je tomu pri ceste elektrina–vodík–elektrina. V publikovanej porovnávacej štúdii regeneratívneho vodíka sa pre referenčný vodíkový systém uvádza približne 30 % účinnosti v obojsmernom režime a pre batérie na báze lítia približne 75–90 %; skutočný výkon závisí od elektrolyzéra, metódy ukladania, stlačenia alebo úpravy, palivového článku, pomocných zariadení a prevádzkového bodu.
Táto medzera znamená, že batéria je všeobecne lepšou voľbou v prípadoch, keď je každý megawatthodinový výkon obnoviteľných zdrojov vzácny a zařadenie sa bude často cyklovať. Účinnosť však nerozhoduje o každom projekte s dlhodobým ukladaním. Ak by inak lacná prebytočná elektrická energia bola odpojená (curtailed), môže projekt viac oceniť chemickú energiu, ktorú je možné ukladať, než maximálnu obnovu energie. Ukladanie vodíkového plynu môže tiež podporovať dostupnosť energie po dlhšie časové úseky, zatiaľ čo ekonomika inštalácie batérií môže byť citlivejšia pri zvyšovaní trvania.
Porovnanie plošného zabrania, škálovateľnosti a miestnych obmedzení pri ukladaní solárnej energie vo vodíku
Batériové systémy sú modulárne a relatívne priamočiare pri nasadení pre mnohé aplikácie podpory siete. Avšak keď sa zvyšuje požadovaná doba vybíjania, projekt zahŕňa viac kapacity batériového ukladania energie spolu s tepelným manažmentom, riadiacimi systémami, bezpečnostnými systémami a plánovaním výmeny. Projekty vodíka majú vlastné požiadavky na lokalitu: elektrolýzer, zariadenia na ukladanie, komponenty vyváženia elektrárne, návrh vetrania a detekcie, ako aj prevodné zariadenie na elektrický výstup.
Výhoda ukladanie vodíkového plynu nie je to tak, že každé miesto sa stáva jednoduchším. Ide o to, že výkon a kapacita energie sa dajú škálovať pomocou rôznych mechanizmov. Vývojár môže navrhnúť veľkosť elektrolýzera a bloku výroby energie podľa očakávaného množstva nabitia a odberu, potom samostatne vyhodnotiť kapacitu úložiska vzhľadom na požadované obdobie zálohy. Tento prístup si zaslúži osobitnú pozornosť v prípadoch, keď pôda, logistika dodávok, odrez obnoviteľnej energie alebo požiadavky na odolnosť robia viacdenné ukladanie cieľom návrhu.
Porovnávacia matica projektu: Ukladanie energie z vodíka a slnečnej energie vs. batériové projekty
| Rozhodujúci faktor | Akkumulátorské ukladanie | Skladovanie vodíka | Čo testovať v modeli projektu |
|---|---|---|---|
| Typická prevádzková úloha | Rýchla reakcia a časté denné cykly | Záloha s dlhším trvaním a presun obnoviteľnej energie | Hodinové a viacdenné scénáre odberu |
| Účinnosť cyklu nabíjania a vybíjania (Round-trip Efficiency) | Vo všeobecnosti vyššia | Všeobecne nižšia kvôli etapám konverzie | Hodnota dodanej energie, nie len vstupnej energie |
| Škálovanie energie podľa trvania | Dodatočná doba prevádzky zvyčajne znamená väčšiu kapacitu batérie | Množstvo úložiska možno posúdiť oddelene od premeny výkonu | Nákladová krivka od denného po viacdenný čas prevádzky |
| Rýchlosť reakcie | Veľmi vhodné na rýchlu elektrickú odpoveď | Závisí od systému premeny a režimu prevádzky | Požiadavky na rýchlosť zvyšovania výkonu a odpoveď na výpadok |
| Zameranie na inžinierstvo | Ovládanie, tepelné riadenie, protipožiarna ochrana, plánovanie životného cyklu | Manipulácia s vodíkom, cesta ukladania, detekcia, vetilácia a integrovanie do procesu | Povolenia, bezpečnostný posudok, schopnosť prevádzky |
Pre každý prípad vypočítajte vyrovnané náklady na dodanú energiu požadovanej doby prevádzky. Ukladanie slnečnej energie vo vodíku by sa malo modelovať s jasne oddeleným dodávkou elektrickej energie, premenovými stratami, podmienkami ukladania a povinnosťou znovupremeny; batérie by sa mali modelovať s predpokladmi o frekvencii cyklov, využiteľnej kapacite, degradácii, rozšírení a výmene. Spoločný prehľadový list, ktorý uplatňuje rovnaký cieľ spoľahlivosti na obe možnosti, je užitočnejší než porovnanie založené výhradne na technológii.
Keď je ukladanie solárnej energie vo vodíku lepšou možnosťou
Ukladanie solárnej energie vo vodíku by sa malo zohľadniť v krátkom zozname, ak projekt má opakujúce sa obdobia prebytku obnoviteľnej energie, potrebuje dostupnosť energie nad rámec denného cyklu a dokáže podporiť príslušné procesné a bezpečnostné inžinierstvo. Je obzvlášť vhodné ho preskúmať, ak sa odolnosť meria v dňoch namiesto hodín, ak je odrez výkonu významný alebo ak uložený vodík môže mať hodnotu v viacerých energetických aplikáciách.
Napríklad tímy posudzujúce integrovanú architektúru môžu preskúmať Integrované riešenie hydrogeňovej mikrosiete ako východiskový bod na diskusiu o rozhraniach medzi výrobou obnoviteľnej energie, výrobou vodíka, jeho ukladaním a lokálnymi zaťaženiami. Pre projekty, kde je blok ukladania kľúčovou návrhovou otázkou, Mega jednotka na ukladanie vodíka môže pomôcť vymedziť pracovný tok fyzického ukladania. Tieto odkazy identifikujú príslušné kategórie výrobkov; konečné rozmery a výkon sa musia overiť na základe štúdie zaťaženia a technických špecifikácií projektu.
Použite hybridný návrh, keď sa ukladanie energie zo slnečnej energie vo forme vodíka stretne s dvojúrovňovou záťažou.
Užitočné rozhodovacie pravidlo pre ukladanie energie zo slnečnej energie vo forme vodíka spočíva v rozdelení záťaže na rýchlu vrstvu a dlhodobú vrstvu. Batérie môžu kompenzovať kolísanie v rozsahu sekúnd až hodín a presun denných špičiek, zatiaľ čo vodík možno posúdiť pre zriedkavé, no významné udalosti trvajúce viac dní. Tým sa zabráni nadmerne veľkému dimenzovaniu jediného technologického riešenia, ktoré by všetky úlohy plnilo neefektívne.
- Vytvorte hodinový model obnoviteľnej výroby energie a záťaže aspoň pre jeden reprezentatívny rok.
- Určte trvanie, frekvenciu a výkonovú úroveň udalostí nedostatku.
- Cenu energie, ktorá je odrezaná, určte osobitne od ceny zakúpenej energie.
- Modelujte degradáciu batérií a predpoklady týkajúce sa ich výmeny spolu s dostupnosťou vybavenia na výrobu a ukladanie vodíka a jeho údržbou.
- Pred výberom konkrétnej cesty ukladania energie prekontrolujte požiadavky týkajúce sa bezpečnosti, povolení, vody, pripojenia do siete a personálu zodpovedného za prevádzku.
Taktiež definujte, čo znamená „dostupné“ počas predĺženej udalosti. Ak je účelom ukladania energie z vodíka a slnečnej energie zabezpečenie neprerušovanej dodávky v núdzových prípadoch, otestujte čas štartu, minimálnu rezervu, časové okná na údržbu a priority záťaže, ktoré systém musí zabezpečiť. Ak je účelom optimalizácia obnoviteľných zdrojov, otestujte hodnotu zníženia odrezu výroby a frekvenciu, s akou sa uložená energia skutočne využíva. Tieto scenáre často vedú k hybridnému návrhu, aj keď sa jedna technológia javí lacnejšia len na základe jednoduchej porovnávacej analýzy inštalačných nákladov.
Záver: Výber ukladania energie z vodíka a slnečnej energie podľa požiadaviek na služby
Batérie zvyčajne dominujú v prípadoch, keď projekt vyžaduje vysokú účinnosť a časté krátkodobé až stredne dlhé cykly. Ukladanie energie zo slnečnej energie vo vodíku sa stáva zaujímavejšie, keď projekt musí obnoviteľnú energiu uchovať po oveľa dlhšie obdobie, keď je potrebné považovať kapacitu energie a výkonovú kapacitu za samostatné návrhové parametre, alebo keď sa má vytvoriť odolná rezerva okolo inak obmedzovanej výroby. Pre mnoho systémov ukladania obnoviteľnej energie môže súčasne navrhnutý systém s batériami a vodíkom prideliť každej technológii tie služby, ktoré dokáže lepšie poskytnúť.