EN
Vodik proti shranjevanju v baterijah za projekte dolgotrajnega energije
Za projektna ekipa, ki načrtuje sisteme za shranjevanje energije iz obnovljivih virov, pravo vprašanje redko zveni le »vodik ali baterije?« Vprašanje je, ali projekt potrebuje učinkovito dnevno cikliranje, odpornost več dni, premikanje energije po letnih časih ali kombinacijo vseh treh. Shranjevanje sončne energije z vodikom in shranjevanje energije z baterijami rešujeta različne dele tega problema, zato se verodostojna primerjava začne z obratovalnim ciklom, ne pa z glavnim številom učinkovitosti.
Z B2B vidika ocenjevanja projekta so baterije običajno najmočnejše tam, kjer mora biti elektrika hitro in pogosto vračena. Vodik postane pomembnejši, kadar mora presežna energija iz obnovljivih virov premostiti daljše presledke in ko se kapaciteta energije mora povečati brez sorazmernega povečanja opreme za pretvorbo moči. Za mnoge lokacije je najbolj praktičen izid hibridna arhitektura, ne pa izbira enega samega zmagovalca.
Začnite z trajanjem shranjevanja in vzorcem odvzema za shranjevanje sončne energije z vodikom
Shranjevanje energije za dolgotrajno uporabo običajno pomeni shranjevanje, ki omogoča razbijanje energije vsaj osem ur. Ta opredelitev je uporabna, vendar je še vedno preširoka za nakup. Štirihurno večerno vrhunsko obremenitev, 24-urno vremensko dogodivščino in teden z nizko proizvodnjo iz obnovljivih virov energije sistem postavljajo zelo različne zahteve.
- Baterije: Odlična izbira za pogoste, visoko učinkovite cikle, zmanjševanje vrhov obremenitve, nadzor hitrosti spremembe moči in premikanje sončne energije znotraj dneva.
- Vodik: Potencialna izbira za večdnevne ali daljše zaloge energije, redko potrebno rezervno podporo in projekte z velikimi količinami sicer odpadne proizvodnje iz obnovljivih virov energije.
- Hibridni sistemi: Uporabljajte baterije za hitre odzive in vodik za dolgotrajno zagotavljanje energije.
Pri shranjevanju sončne energije z vodikom določite tako pričakovano število ur razbijanja kot tudi število zaporednih dni z nizko proizvodnjo. To prepreči, da bi ekipa projekta uporabila merilo za dnevno cikliranje baterij za zahteve po rezervni energiji, ki ima drugačno vrednostno ponudbo.
V širokem shranjevanje sončne energije z vodikom projekt, pri katerem presežna elektrika iz fotovoltaičnih ali vetrnih elektrarn poskrbi za elektrolizo, vodik pa se shranjuje; kasneje lahko gorivna celica ali drug pretvorbeni proces ponovno proizvede elektriko. Ta veriga zahteva dodatno opremo in več pretvorbenih korakov, vendar loči energijski rezervoar od električnega močnostnega bloka. To ločitev je pomembna, kadar projekt potrebuje znatno več shranjene energije, ne da bi preprosto podvojil floto kontejnerjev za baterije.
Učinkovitost ugoduje baterijam, vendar shranjevanje sončne energije v vodiku spremeni enačbo trajanja
Učinkovitost v krogu je osnovna merilna količina za primerjavo. Sistemi litij-ionskih baterij običajno ohranijo veliko večji delež elektrike, ki vstopi vanje, kot pa pot elektrika–vodik–elektrika. V objavljeni primerjavi regenerativnega vodika je bila za referenčni vodikov sistem uporabljena približno 30-odstotna učinkovitost v krogu, za litij-ionske baterije pa približno 75–90 %; dejanska učinkovitost je odvisna od elektrolizerja, načina shranjevanja, stiskanja ali priprave, gorivne celice, pomožnih naprav in obratovalne točke.
Ta razlika pomeni, da je baterija običajno boljša izbira, kadar je vsak megavatna ura obnovljive proizvodnje redka in bo sredstvo pogosto cikliralo. Učinkovitost vendar ne odloča o vsakem projektu z dolgotrajnim shranjevanjem. Če bi sicer poceni presežna električna energija bila izključena iz omrežja, lahko projekt večjo vrednost dodeli shranjevanju kemične energije kot največji obnovitvi energije. Shranjevanje vodikovega plina lahko podpira tudi razpoložljivost energije v daljših časovnih intervalih, medtem ko se ekonomika namestitve baterij s povečevanjem trajanja postaja občutljivejša.
Primerjajte površino, merilo in omejitve lokacije pri shranjevanju sončne energije z vodikom
Baterijski sistemi so modularni in za mnoge aplikacije za podporo omrežju primerjalno neposredno namestitveni. Vendar pa projekt z razširjanjem zahtevanega časa razbija dodaja več kapacitete energije baterij skupaj s termičnim upravljanjem, nadzornimi sistemi, varnostnimi sistemi in načrtovanjem zamenjave. Projekti z vodikom dodajo lastne zahteve glede lokacije: elektrolizer, opremo za shranjevanje, komponente ravnotežja elektrarne, načrtovanje prezračevanja in zaznavanja ter pretvorbeno napravo za električni izhod.
Prednost shranjevanje vodikovega plina ni to, da vsak objekt postane preprostejši. Gre za to, da se moč in energijska kapaciteta lahko prilagodita z različnimi regulatorji. Razvijalec lahko določi velikost elektrolizerja in bloka za proizvodnjo električne energije glede na pričakovano hitrost polnjenja in odvajanja ter nato ločeno oceni kapaciteto shranjevanja glede na želeno obdobje rezerve. Ta pristop zasluži posebno pozornost tam, kjer omejitve glede površine, logistike dobave, omejevanja proizvodnje iz obnovljivih virov ali zahteve glede odpornosti naredijo shranjevanje za večdnevno uporabo cilj načrtovanja.
Primerjalna matrika projekta za shranjevanje energije z vodikom in sončno energijo nasproti baterijskemu projektu
| Dejavniki pri odločanju | Shramba baterije | Shranjevanje vodika | Kaj preizkusiti v modelu projekta |
|---|---|---|---|
| Tipična operativna vloga | Hitri odziv in pogosti dnevni cikli | Rezervna zmogljivost daljšega trajanja ter premikanje energije iz obnovljivih virov | Ura za ura in večdnevni scenariji odvajanja |
| Učinkovitost cikličnega procesa | Praviloma višja | Splošno nižja zaradi stopnje pretvorbe | Vrednost dostavljene energije, ne le vhodne energije |
| Prilagajanje trajanja energije | Dodatna trajavnost običajno pomeni večjo kapaciteto baterije | Količino shranjevanja je mogoče oceniti ločeno od pretvorbe moči | Stroškovna krivulja od dnevne do večdnevne trajavnosti |
| Hitrost odziva | Zelo primerno za hitre električne odzive | Je odvisno od sistema pretvorbe in načina obratovanja | Zahteve glede hitrosti povečanja obremenitve in odziva na izpad |
| Inženirski poudarek | Krmilniki, termično upravljanje, zaščita pred požarom, načrtovanje življenjskega cikla | Ravnanje z vodikom, pot shranjevanja, zaznavanje, prezračevanje in integracija procesov | Dovoljenja, varnostna analiza, sposobnost obratovanja |
Za vsak primer izračunajte nivelirane stroške dobavljene energije za zahtevano trajavnost. Shranjevanje sončne energije v vodiku naj se modelira z ločeno obravnavo oskrbe z elektriko, pretvornih izgub, pogojev shranjevanja in naloge ponovne pretvorbe; baterije naj se modelirajo z domnevo o hitrosti ciklov, uporabni kapaciteti, degradaciji, povečanju zmogljivosti in zamenjavi. Skupna preglednica, ki uporabi enak cilj zanesljivosti za obe možnosti, je bolj uporabna kot primerjava, ki temelji izključno na tehnologiji.
Ko je shranjevanje sončne energije v vodik boljša možnost
Shranjevanje sončne energije v vodik bi moralo biti na kratkem seznamu, kadar ima projekt ponavljajoče se obdobje presežka obnovljive energije, potrebuje energijo tudi izven dnevnega cikla in lahko podpira povezane procesne in varnostne inženirske rešitve. Še posebej se splača preveriti, kadar je odpornost merjena v dneh namesto v urah, kadar je omejitev proizvodnje pomembna ali kadar shranjeni vodik lahko prinese korist v več kot enem energetskem scenariju.
Na primer, ekipa, ki ocenjuje integrirano arhitekturo, lahko kot izhodišče za razpravo o vmesnikih med obnovljivo proizvodnjo, proizvodnjo vodika, shranjevanjem in lokalnimi obremenitvami preuči Rešitev integrirane vodikove mreže kot začetno točko za razpravo o vmesnikih med obnovljivo proizvodnjo, proizvodnjo vodika, shranjevanjem in lokalnimi obremenitvami. Za projekte, kjer je blok shranjevanja ključno vprašanje oblikovanja, lahko Mega enotska hranilnica vodika pomaga opredeliti delovni tok fizičnega shranjevanja. Ti povezavi navedeta ustrezne kategorije izdelkov; končno dimenzioniranje in zmogljivosti je treba preveriti glede na študijo obremenitve in tehnične specifikacije projekta.
Uporabite hibridni načrt, ko se shranjevanje sončne energije v vodiku ujema z obremenitvijo na dveh časovnih merilih.
Uporabno pravilo za odločanje pri shranjevanju sončne energije v vodiku je preslikati obremenitev v hitro plast in dolgo plast. Baterije lahko obravnavajo spremembe v obsegu sekund do ur ter premik dnevnih vrhov, vodik pa se lahko oceni za redke, a pomembne večdnevne dogodke. S tem se izognejo pretirani dimenzioniranosti ene same tehnologije, ki bi vsako nalogo opravljala slabo.
- Zgradite urni model obnovljive proizvodnje in obremenitve za vsaj eno predstavno leto.
- Določite trajanje, pogostost in moč primanjkljajev.
- Ocenite energijo, ki jo je treba omejiti, ločeno od kupljene energije.
- Vključite modeliranje degradacije baterij in predpostavk o njihovi zamenjavi skupaj z razpoložljivostjo opreme za vodik in vzdrževanjem.
- Pred izbiro poti za shranjevanje pregledajte zahteve glede varnosti, dovoljenj, vode, povezave z omrežjem in operativnega osebja.
Prav tako določite, kaj pomeni »na voljo« med podaljšanim dogodkom. Če je namen shranjevanja energije iz sončne energije z vodikom zagotavljanje neprekinjenosti v izrednih razmerah, preizkusite čas zagona, najmanjši rezervni kapacitet, okna za vzdrževanje in obremenitve z višjo prioriteto, ki jih sistem mora oskrbovati. Če je namen optimizacija obnovljivih virov, preizkusite vrednost izognjene omejitve proizvodnje in pogostost dejanskega izvajanja shranjene energije. Ti scenariji pogosto vodijo do hibridne konstrukcije, tudi kadar se ena tehnologija zdi cenejša na podlagi preproste primerjave namestitvenih stroškov.
Zaključek: Izberite shranjevanje energije iz sončne energije z vodikom glede na zahtevano storitev
Baterije običajno prevladajo, kadar projekt zahteva visoko učinkovitost in pogoste krajko- do srednje-trajne cikle. Shranjevanje sončne energije v vodiku postane bolj privlačno, kadar je treba obnovljivo energijo ohraniti za veliko daljše obdobje, ločeno načrtovati kapaciteto energije in moči ali zgraditi odporni rezervni sistem okoli sicer omejene proizvodnje. Za mnoge sisteme shranjevanja obnovljive energije lahko usklajen načrt z baterijami in vodikom vsako tehnologijo dodeli tisti storitvi, za katero je najbolj primerna.