Wykorzystywanie turbin wiatrowych, fotowoltaiki itp. do wytwarzania wodoru i jego wykorzystywanie

 https://cordis.europa.eu/article/rcn/124180/pl | 24 paź 2018

Bliżej bezemisyjnej produkcji wodoru dzięki nowemu zakładowi pilotażowemu w Danii
 
Unijna inicjatywa ułatwi produkcję, magazynowanie i dostawy wodoru dla szerokiego grona użytkowników końcowych. Pomoże to włączyć zieloną energię do systemu energetycznego w elastyczny sposób.
 
Produkcja wodoru wykorzystująca energię wiatrową oraz elektrolizę – rozdzielanie wody na wodór i tlen – to jedna ze znanych technologii. Jednakże opłacalna i zrównoważona produkcja dużych ilości wodoru za pomocą tego procesu okazuje się niełatwa. Finansowany przez UE projekt HyBalance stanowi próbę odpowiedzi na to wyzwanie poprzez produkcję wodoru na większą skalę za pomocą turbin wiatrowych z instalacją przekształcającą energię elektryczną w wodór. Umożliwi to magazynowanie taniej odnawialnej energii elektrycznej, zapewniając użytkownikom przemysłowym zarówno usługi bilansowania sieci, jak i wodór. Będzie również zaopatrywać sektor transportu w wodór.
 
Pilotażowa instalacja została niedawno uruchomiona przez Air Liquide, firmę koordynującą projekt HyBalance. Jak wyjaśniono w komunikacie prasowym, elektrolizer „o mocy 1,2 MW umożliwia produkcję około 500 kg wodoru dziennie bez emisji CO2”. To wystarczająca ilość dla 1000 samochodów, a gaz może być dostarczany także do autobusów i wózków widłowych, jak można zobaczyć w prezentacji na stronie internetowej projektu. Oprócz zastosowania w przemyśle produkowany wodór jest wykorzystywany do zasilania sieci pięciu stacji wodorowych zainstalowanych i eksploatowanych w Danii.
 
Zbilansowanie i stabilność
Bilansowanie sieci ma kluczowe znaczenie dla stabilności systemów elektroenergetycznych. Ze względu na swój niestały charakter źródła energii słonecznej lub wiatrowej mogą powodować nadmiar lub niedobór energii elektrycznej w sieci energetycznej. Jeżeli nie dokonamy wyważenia, nadmiar napięcia i częstotliwości spowodowany zbyt dużą podażą energii elektrycznej może prowadzić do uszkodzenia urządzeń elektronicznych. Elektrolizery umożliwiają przedsiębiorstwom energetycznym magazynowanie energii, która w przeciwnym razie zostałaby zmarnowana podczas długich okresów nadpodaży. Podczas szczytowego zapotrzebowania magazynowany wodór może być wykorzystany do wytworzenia wystarczającej ilości energii elektrycznej.
 
„Energia wiatrowa jest zmienna i wymaga odpowiedniej elastyczności w celu zapewnienia równowagi w sieci energetycznej. Dynamiczna elektroliza wody oferuje taką elastyczność, polegającą na wykorzystaniu energii elektrycznej, gdy ceny są niskie lub gdy istnieje potrzeba zrównoważenia i przekształcenia jej w wodór”, czytamy w broszurze projektu. W ramach promowania ekologicznych technologii „uczestnicy projektu HyBalance opracują modele biznesowe, które pozwolą określić, kiedy opłaca się przekształcać energię wiatrową w wodór”, jak podano w tej samej prezentacji.
 
W projekcie zostanie wykorzystana technologia elektrolizy z membraną wymiany protonów (PEM), która charakteryzuje się wysoką sprawnością (większa ilość wodoru produkowanego na kWh energii elektrycznej) i elastycznością. Partnerzy mają nadzieję, że technologia ta zostanie w pełni zwalidowana do zastosowań komercyjnych po zakończeniu projektu.
 
Więcej informacji:
strona projektu HyBalance
 
 
http://300gospodarka.pl/explainer/2019/03/01/wodor-moze-byc-oplacalnym-magazynem-energii/
Już przy dzisiejszych cenach za energię wytwarzaną w elektrowniach wiatrowych, przetwarzając ją na wodór można ją ekonomicznie zmagazynować – pisze brytyjski magazyn naukowy ‘Nature’.
 
O co w ogóle chodzi? Wodór może zastąpić gaz w napędzaniu elektrowni, samochodów, a nawet w codziennym użytku w gospodarstwach domowych (gotowanie, ogrzewanie etc.). Jest też dobrym magazynem energii.
 
Nie najwyższa sprawność
Międzynarodowa Agencja Energii opracowała mapę drogową dla technologii wodorowych i ogniw paliwowych. W raporcie tym oszacowano, że sprawność samego procesu elektrolizy wody wynosi 65-80%. Samo sprężenie wodoru zachodzi ze sprawnością 90%. Jednak największa rozpiętość sprawności dotyczy samych ogniw paliwowych i – w zależności od zastosowanej technologii – waha się od 30 do 70%. Jeżeli przyjąć, że sprawność ogniwa to 43%, to całkowita sprawność procesu, z uwzględnieniem podziemnego magazynowania wodoru, wynosi 29-33%. Wodór może być również spalany w turbinie gazowej o obiegu prostym i wówczas sprawność całkowita będzie nieco wyższa, w okolicy 25-29%.
 
Poziom zaawansowania
Najbardziej dojrzałą technologią, spośród tych, które już teraz są stosowane komercyjnie, są elektrolizery alkaliczne, które charakteryzuje wyższa sprawność oraz najniższy jednostkowy nakład inwestycyjny. Jednak ostatnio szybko rozwija się technologia z zastosowaniem elektrolizerów polimerowych z membraną protonową oraz z elektrolitem stałym (ang. solid oxide). Próbuje się również uzyskiwać wodór z wykorzystaniem ciepła – także słonecznego – zamiast prądu, jednak te technologie znajdują się jeszcze w fazie demonstracyjnej.
 
Od redakcji
W Polsce program „Magazynowanie wodoru” realizuje Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Na badania trafi ponad 30 mln zł. Jego celem jest opracowanie technologii magazynowania wodoru, a w szczególności konstrukcja prototypu zasobnika wodorowego do zastosowań mobilnych.
Henryk Majchrzak
 
 
http://laboratoria.net/technologie/24936.html
Produkcja wodoru z energii turbin wiatrowych
Farmy wiatrowe wytwarzają energię elektryczną jedynie wówczas, gdy wieje wiatr, zmuszając do korzystania z generacji zapasowej. Wodór odgrywa kluczową rolę w magazynowaniu energii z nadmiarowej energii elektrycznej i może być produkowany poprzez podłączenie turbin wiatrowych do elektrolizerów, które rozszczepiają wodę na składniki pierwsze. Po zmagazynowaniu wodór może być wykorzystany na późniejszym etapie do wytwarzania elektryczności z ogniw paliwowych.
 
Celem projektu ELYGRID (Improvements to integrate high pressure alkaline electrolysers for electricity/H2 production from renewable energies to balance the grid) było obniżenie kosztów wodoru produkowanego metodą elektrolizy sprzężonej z RES. Skoncentrowano się na elektrolizerach alkalicznych wielkości megawatowej o pojemności powyżej 0,5 MW.
 
Partnerzy projektu postawili sobie za cel zwiększenie wydajności elektrolizerów o 20% i obniżenie kosztów o 25%. Aby go zrealizować, z powodzeniem opracowali i przetestowali topologię nowych ogniw, o wydajności w zakresie produkcji wodoru sięgającej 70%. Wytwarzanie większej ilości wodoru na jednostkę objętości prowadzi do obniżenia kosztów produkcji.
 
Podobnie jak RES, które łączą się z siecią elektryczną za pomocą pewnego rodzaju interfejsów elektronicznych, elektrolizery wykorzystują podobną elektronikę mocy, by użyć energii sieciowej. Partnerzy projektu zaprojektowali nowe moduły elektroniki mocy połączone równolegle, aby efektywnie konwertować prąd zmienny w prąd stały potrzebny do stosów ogniw elektrolitycznych.
 
Powstał nowy system równoważenia instalacji, obejmujący wszystkie komponenty elektrolizera w tym samym pojemniku, tworząc w ten sposób bardziej konkurencyjny zespół elektrolizera o niższych kosztach rozruchu. Ponadto partnerzy projektu ELYGRID opracowali usprawniony system sterowania sprzężony z turbiną wiatrową. W zależności od zapotrzebowania system może albo magazynować energię, albo podawać ją do sieci elektrycznej.
 
Duże jednostki planowane przez zespół ELYGRID zdolne będą do produkcji potężnych ilości wodoru do zastosowań obejmujących przekształcanie energii w gaz, stosowania pojazdów zasilanych ogniwami paliwowymi i do użytku w branży przemysłowej. Wyniki projektu powinny zatem pomóc w stworzeniu gospodarki wodorowej w UE, która pozwoli zminimalizować zależność od importowanych paliw kopalnych w produkcji energii elektrycznej.
 
Źródło: http://www.cordis.europa.eu