Zašto je vodonik ključan za skladištenje energije vjetra

Problem s vjetrom je što ne puše uvijek kad nam je najviše treba, što može uzrokovati probleme za električnu mrežu, posebno tijekom onih dugih razdoblja bez vjetra, koje se zovu "Dunkelflaute". Vodik nudi rješenje uzimajući dodatnu energiju vjetra i pretvarajući je u nešto što možemo pohraniti za kasnije kroz proces koji se zove elektroliza. Kad nedjeljama nema puno vjetra, ovaj pohranjen vodonik može se pretvoriti u struju ili putem gorivih ćelija ili tradicionalnih turbina. Baterije jednostavno ne mogu da se koriste za duže potrebe jer obično zadržavaju punjenje samo nekoliko dana. To je mjesto gdje vodik stvarno sjaji jer može zadržati energiju pohranjenu mjesecima zaredom. Ova vrsta dugoročnog skladištenja postaje apsolutno kritična za održavanje stabilnih mreža kada i proizvodnja vjetra i sunca istovremeno padne u različitim dijelovima zemlje.

Vodik nije samo o povratku 30 do 40 posto onoga što ide u tijekom tih gubitaka konverzije. Njegov pravi potencijal leži i negdje drugdje. Uzmimo industrije koje su teško očistiti s ekološkog aspekta. Na primjer, može zamijeniti kokos u proizvodnji čelika, pokrenuti te velike kamione koji prevoze robu kroz zemlje, pa čak i pružiti intenzivnu toplinu potrebnu za različite proizvodne procese. Prema istraživanju DNV-a prošle godine, skladištenje vodika pomaže u smanjenju potrošnje energije vjetra na farmama za oko dvije trećine. Plus, smanjuje emisije iz tvornica kao dobro. Dakle, mi smo u potrazi za nešto što djeluje dvostruko i za stvaranje naše električne mreže fleksibilnije i pomaže nam da postignemo dublje razine smanjenja ugljika u različitim sektorima.

Kako radi proizvodnja vodika na vjetar

Elektroliza: pretvaranje viška energije vjetra u zeleni vodonik

Extra vjetro energija se stavlja na posao kada postoji više struje nego što mreža treba upravo sada. Ova višak energije pokreće elektrolizatore koji razgrađuju molekule vode (H2O) na vodik i kisik. Ono što izlazi iz ovog procesa zove se zeleni vodonik jer ne proizvodi emisije ugljika za razliku od sivog ili plavog vodonika napravljenog od fosilnih goriva. Ovi elektrolizatori mogu prilično dobro prilagoditi rad. Kad vjetar puše jako, oni se okreću na veću brzinu, a onda ponovno usporavaju kako se uvjeti mijenjaju. Zbog ove fleksibilnosti, oni dobro rade s obnovljivim izvorima koji ne proizvode stalnu količinu energije.

Putovi skladištenja i korištenja: od komprimiranog plina do gorivih ćelija i industrije

Nakon proizvodnje vodik se komprimira za skladištenje na mjestu ili tečno pretvara za transport. Primenjiva područja su različita:

• U skladu s člankom 4. stavkom 1.
• Uređaji za proizvodnju električne energije
• U skladu s člankom 4. stavkom 1.

Ova svestranost među sektorima pretvara vodik u strateški energetski vektor - ne samo alternativu baterije, već temeljni omogućavač dekarbonizacije cijelog sustava tijekom produženih Dunkelflaute uvjeta.

Ujedinjenje vodika u stvarnom svijetu s vjetroparkama

Hywind Tampen: Vjetar na moru susreće zeleni vodonik za industrijsku dekarbonizaciju

Equinorov Hywind Tampen je najveći plutajući vjetroelektrani na planeti, šalju čistu energiju ravno na offshore platforme, a koristeći dodatnu energiju za proizvodnju zelenog vodika. Ova ogromna instalacija od 88 megawatt uspijeva smanjiti emisije iz tih platformi za oko 35 posto, što u osnovi zamjenjuje sve stare turbine na prirodni plin, ali i dalje održava sve glatko. Ono što ovaj projekt čini tako zanimljivim je kako pokazuje kako se industrije mogu zapravo početi udaljavati od fosilnih goriva čak i prije nego što se cijela električna mreža nadogradi da bi se nosila s obnovljivim izvorima na velikom nivou. U skladu s člankom 21. stavkom 1.

U skladu s člankom 21. stavkom 1.

Projekt H2Bus u Danskoj uzima dodatnu energiju vjetra kada puše jako, pretvara je u pohranjen vodonik, a zatim je koristi za održavanje javnih autobusa kada vjetar opali. Ono što ovaj pristup čini zanimljivim je kako zapravo pomaže u ravnoteži električne mreže, nudeći oko tri dana rezervne energije kada postoje te duge etape bez puno vjetra. I druge zemlje su pokušale slične stvari. Njemačka je prošle godine provela neke testove gdje su pohranjivali višak obnovljive energije kao vodik, a škotske zajednice su eksperimentirale s istim konceptom duž svojih obala. Ovi eksperimenti iz stvarnog svijeta pokazuju da vodik može učiniti vjetroenergiju nečim na što možemo računati tijekom cijele godine umjesto da se oslanjamo na sve što nam vrijeme pruži. To pretvara ono što je nekada bilo nepredvidljivo u pouzdan izvor za našu čistu energiju u budućnosti.

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

Efikasnost naspram trajanja: Napravljanje gubitka od 30 do 40% za godišnju vrijednost

Vjetro-vodonični sustavi definitivno gube puno energije na putu. Elektroliza obično radi s 60-70 posto učinkovitosti, a onda se prilikom pretvaranja natrag kroz gorivne ćelije, ukupna učinkovitost pada na oko 30-40 posto. Ipak, mnogi stručnjaci tvrde da to ima financijski i operativno smisla kada moramo pohraniti višak energije vjetra proizvedene tijekom ljetnih mjeseci za korištenje zimi kada potražnja raste. Sezonske nesuglasice između ponude i potražnje postaju preveliki problem da bi se samo brojke učinkovitosti ignorirale. Dok baterije mogu postići impresivnu 90% učinkovitost povratka, jednostavno nisu održiv za dugoročno skladištenje. Sposobnost vodika da ostane u skladištu nekoliko mjeseci bez značajne degradacije je nešto drugo što nijedna trenutna tehnologija ne može dostići u velikom obimu.

Tehnički nedostaci: fleksibilnost elektrolizatora, povećanje infrastrukture i smanjenje troškova

U skladu s člankom 3. stavkom 2. Alkalne jedinice zahtijevaju stalna opterećenja, ograničavajući kompatibilnost s fluktuirajućom generacijom, dok protonski razmjenni membranski (PEM) sustavi podnosu promjenu, ali koštaju 2-3% više po kW. Ostaju i dalje veći izazovi u pogledu infrastrukture:

• Posebne mreže vodikovodica su rijetke izvan ograničenih industrijskih koridora
• Za skladištenje soli na velikoj razini koriste se skupi spremnici pod pritiskom ili geološki specifične solene pećine
• Globalna proizvodnja elektrolizatora mora se povećati ~ 100 puta do 2030. godine kako bi se zadovoljila predvidjena potražnja

Da bi se postigao paritet troškova s fosilnim vodikom, kapitalni troškovi moraju pasti ispod 500 $/kW - s današnjeg raspona od 800 $-1400 $/kW - što zahtijeva koordiniranu podršku politike, ulaganja u lanac opskrbe i standardizaciju diljem lanca vrijednosti.

Česta pitanja

Zašto se vodik više koristi od baterija za dugoročno skladištenje energije?

Vodik može skladištiti energiju mjesecima, za razliku od baterija koje obično drže punjenje samo nekoliko dana. To čini vodik ključnim za održavanje stabilnosti mreže tijekom dužih razdoblja bez vjetra.

Što je zeleni vodik i kako se proizvodi?

Zeleni vodik se proizvodi elektrolizom koristeći višak vjetrene struje za razdvajanje vode na vodik i kisik, što rezultira nultim emisijama ugljika.

Zašto se vodik smatra svestranim u različitim sektorima?

U skladu s člankom 1. stavkom 2. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 Europska komisija je odlučila o uvođenju mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

U pitanju su gubitak energije tijekom konverzije, ograničenja infrastrukture i visoki troškovi povezani s skalabilnošću i rješenjima za pohranu elektrolizatora.