Tuhostná vodíková úložišťa vs. stlačené úložišťa: Otázky, ktoré si máte položiť

Tuhostná vodíková úložišťa vs. stlačené úložišťa: Otázky, ktoré si máte položiť

Výber spôsobu ukladania vodíka nie je jednoduchá voľba medzi nádržou a materiálom. Pre projekt B2B pevné ukladanie vodíka a ukladanie stlačeného plynu vyžadujú rôzne požiadavky na usporiadanie miesta, prevádzkové postupy, riadenie tepla, bezpečnostnú revíziu a následné zariadenia. Užitočným východiskovým bodom preto nie je otázka „Ktorá možnosť je lepšia?“, ale „Aké prevádzkové podmienky musí tento systém ukladania podporovať?“

Z pohľadu poradcu v oblasti technológií vodíka by sa porovnanie malo začať hranicami aplikácie a až potom prejsť na konfiguráciu zariadenia. Stlačený systém ukladá vodík ako plyn pod tlakom. Pevné ukladanie vodíka , často diskutované prostredníctvom ukladania vodíka v kovových hydridoch, ukladá vodík prostredníctvom reverzibilnej interakcie s ukladacím materiálom. Ani jeden zo spôsobov nie je automaticky vhodný pre každý cyklus zaťaženia.

1. Aký je skutočný cyklus ukladania vodíka?

Najprv je potrebné určiť, ako bude vodík do systému vstupovať a opúšťať ho. Je projekt určený na občasné výrobné využitie obnoviteľných zdrojov, na nepretržité zásobovanie palivovými článkami, ako rezerva pre mikrosieť alebo na dávkové dodávky do iného procesu? Odpoveď ovplyvní povolený čas nabíjania, rýchlosť vybíjania a hodnotu trvanlivosti uloženej energie.

S pevné ukladanie vodíka kupujúci by mali položiť otázku, ako vybraný materiál absorbuje vodík, za akých podmienok ho uvoľňuje a ako rýchlo sa tieto prechody môžu uskutočniť v rámci navrhovaného režimu prevádzky. V systéme na ukladanie vodíka pomocou kovových hydridov je tepelný tok súčasťou celého systémového riešenia: počas nabíjania sa môže vyžadovať odvod tepla a počas vybíjania jeho prívod. V prípade niektorých medzikovových hydridov uvádza publikovaný výskum pre stacionárne systémy, že prevádzka pri teplote nižšej ako 80 °C umožňuje využiť chladiacu kvapalinu palivového článku na podporu uvoľňovania vodíka; avšak ide o podmienku špecifickú pre daný materiál a konštrukciu, nie o všeobecné pravidlo.

Kompresné uskladnenie posúva stredové otázky. Aký tlak je potrebný pri uskladnení, pri regulácii a v mieste použitia? Aká kapacita kompresora, aká kapacita vyrovnávacej nádrže a aký objem hardvéru na reguláciu tlaku sú potrebné na pokrytie špičkových zaťažení? Návrh by mal tieto podmienky jasne uviesť namiesto toho, aby sa spoliehal len na nominálny objem nádrže.

2. Ktorý bezpečnostný prípad zodpovedá danej lokalite a tímu?

Bezpečnosť je viac než len jedno číslo udávajúce tlak. Pri stlačených plynoch sa hodnotenie zvyčajne týka hraníc tlaku, ciest pre odvetranie, vetrania, vzdialeností oddelenia, detekcie únikov, prístupu na kontrolu a núdzových postupov. Príslušné normy závisia od konkrétneho použitia a geografickej polohy. Napríklad norma ISO 19881 sa týka nádob na plynný vodík určených pre pozemné vozidlá v rámci definovaného rozsahu, vrátane nominálnych prevádzkových tlakov až do 70 MPa; ide o výzvu overiť platný základ pre dodržiavanie požiadaviek, nie o všeobecné schválenie pre každý stacionárny projekt.

Pevné ukladanie vodíka môže znížiť množstvo voľného plynného vodíka za vysokého tlaku uchovávaného v zásobníkovom médiu, avšak nezruší inžinierske povinnosti. Kupujúci stále musia preskúmať uzatváranie vodíka, ventily, riadiace zariadenia, vybavenie na prenos tepla, správanie materiálov, postupy údržby a reakciu na abnormálne teplotné alebo prietokové podmienky. Správna otázka znie: aké nebezpečenstvá zostávajú pri každom prevádzkovom stave, vrátane nabíjania, pohotovostného režimu, vybíjania, izolácie a údržby?

Požiadajte dodávateľov o analýzu nebezpečenstiev špecifickú pre daný systém, prevádzkové rozsahy, funkcie bezpečnostných prístrojov a predpoklady, ktoré stojia za každou z týchto položiek. Ak tieto dokumenty nezodpovedajú skutočnej rozmiestnenosti na mieste a zdroju vodíka, porovnanie je stále neúplné.

3. Je plošná výmera meraná tak, ako projekt skutočne potrebuje?

Objemová kapacita je dôležitá, avšak samotný objem kontajnera môže klamať. Komprimovaná inštalácia môže vyžadovať valce alebo nádoby, kompresorové zariadenia, regulátory, voľný priestor a bezpečný prístup. A pevné ukladanie vodíka inštalácia môže ponúknuť iný profil hustoty úložiska, pričom zároveň vyžaduje výmenníky tepla, potrubie, riadiace zariadenia a dostatok miesta na údržbu modulov.

Požiadajte o grafické znázornenie priestorových rozmerov vybavenia pre obe alternatívy: úložné moduly alebo nádoby, vybavenie zvyšku systému, bezpečnostné vzdialenosti, elektrické skrine, tepelné zariadenia a trasy pre údržbu. Potom posúďte množstvo dodávaného vodíka, ktoré je v praxi využiteľné pri požadovanej tlakovej a teplotnej úrovni na meter štvorcový – nie len uvádzaný objem úložiska. Toto je obzvlášť dôležité v prípadoch kompaktného energetického priestoru, kontajnerovej inštalácie alebo distribuovanej mikro-siete s pevnými priestorovými obmedzeniami.

4. Aké tepelné a pomocné rozhrania je potrebné navrhnúť?

Toto je často rozhodujúca otázka pre pevné ukladanie vodíka návrh na ukladanie vodíka pomocou kovového hydridu by mal popisovať zdroj alebo odber tepla, rozsah teplôt, prostredie na prenos tepla, požadovaný prietok, správanie sa po štarte, izoláciu a riadenie. Nezachádzajte s tepelným okruhom ako s príslušenstvom. Ak je dostupné teplo prerušované, príliš chladné, príliš horúce alebo nedostupné počas vybíjania, úložný systém nemusí dosiahnuť očakávaný výkon.

Komprimované ukladanie tiež vyžaduje integráciu: elektrické napájanie pre kompresiu, chladenie počas plnenia (ak je relevantné), reguláciu tlaku, vedenie odpadového plynu, správu kvality plynu a pripojenie k spotrebnému zariadeniu. Porovnajte požiadavky na dodávku energií počas reprezentatívneho prevádzkového týždňa vrátane čiastkového zaťaženia a podmienok opätovného štartu. Iba takýto pohľad umožňuje diskutovať o nákladoch počas celého životného cyklu vrátane skutočných predpokladov týkajúcich sa energie a údržby.

5. Aké údaje o výkone by mali byť požadované pred výberom?

Žiadajte o nameralé, sledovateľné údaje namiesto všeobecných tvrdení. Pre pevné ukladanie vodíka , požiadajte o použiteľnú kapacitu vodíka v rámci navrhovaného prevádzkového rozsahu, krivky absorpcie a desorpcie, podmienky testovania životnosti cyklov, dobu reakcie, tepelné zaťaženie, požiadavky na čistotu plynu a plánovanú údržbu. Pri stlačenom ukladaní požiadajte o použiteľnú kapacitu v celom rozsahu dodávacieho tlaku, správanie sa pri plnení a vybíjaní, zaťaženie kompresora, požiadavky na kontrolu a dokumentáciu tlakových nádob.

Je tiež rozumné spýtať sa, čo sa deje mimo uvedeného rozsahu. Ako sa systém správa po dlhšej dobe nečinnosti? Aká je potrebná prevádzková sekvencia po výpadku napájania? Ktoré prístroje zabraňujú nevhodnému stavu nabitia alebo vybitia? Jasné odpovede majú väčšiu hodnotu ako porovnanie v hlavnom nadpise.

6. Ako sa ukladacia cesta integruje s výrobou a využívaním vodíka?

Obrániteľná voľba sa zvyčajne robí na hranici systému. Ak projekt kombinuje elektrolytickú výrobu, dlhodobé ukladanie a spotrebu v palivových článkoch alebo v procesoch, porovnajte rozhrania ako jeden reťazec. Spoločnosť Hyto Energy pracuje s výrobou vodíka pomocou AEM, ukladaním v kovových hydridoch, ukladaním energie vo vodíku a diskusiami o riešeniach orientovaných na mikrosiete, preto sa diskusia o integrácii môže začať s koordináciou rytmu zaťaženia, zdroja energie a trasy ukladania namiesto izolovanej špecifikácie produktu.

Pre tímy projektov, ktoré vyhodnocujú dostupné zariadenia, potvrdené stránky produktov pre Hydrogenové energetické kapsule a Mega jednotka na ukladanie vodíka môžu slúžiť ako východiskové body pre diskusiu na úrovni produktu. Konečná vhodnosť stále závisí od overeného cyklu zaťaženia, rozhraní a podmienok na mieste.

Praktická kontrolná lista pre výber

• Definujte hodinové, denné a sezónne profily dodávky a dopytu po vodíku.
• Porovnávajte použiteľný dodaný vodík, nie iba menovitú kapacitu.
• Zmapujte rozhrania pre tlak, teplotu, elektrické pripojenie, chladenie a riadenie.
• Požiadajte príslušnú dokumentáciu týkajúcu sa bezpečnosti a zhody pre cieľový trh.
• Prejdite si predpoklady týkajúce sa uvádzania do prevádzky, nezvyčajného prevádzkovania, údržby a ukončenia životnosti.
• Otestujte ekonomický model vzhľadom na realistické predpoklady využitia a energie.

Rozoberieme pevné ukladanie vodíka malo by začať s prevádzkovými hranicami; inak môže porovnanie technológií slúžiť len ako smerovník pre ďalšie overenie. Keď sa na vyššie uvedené otázky odpovie pomocou údajov z projektu, nakupujúci môže vykonať presvedčivejšie porovnanie medzi ukladacím systémom vodíka na báze kovových hydridov a komprimovaným ukladaním – a navrhnúť okolitý vodíkový systém s menším počtom prekvapení v neskorých fázach.