Kaip dirbtinis intelektas leidžia ekonomiškai gaminti žaliąjį vandenilį

Realiojo laiko elektrolizieriaus valdymas, remiantis atnaujinamųjų energijos šaltinių gamybos signalais

Dirbtinio intelekto sistemos koreguoja elektrolizatorių veiklą remdamosi realiuoju laiku gaunamais duomenimis iš atsinaujinančių energijos šaltinių, todėl optimizuojama energijos naudojimo efektyvumas, kai saulės baterijos gamina maksimalų kiekį energijos arba vėjo jėgainės sukasi labai intensyviai. Protingieji algoritmai analizuoja artėjančius orų sąlygų pokyčius ir elektros tinklo paklausą, o tada koreguoja tokias parametrus kaip įtampa, srovės stipris ir darbinė temperatūra. Pag according to tyrimų, paskelbtų praeitais metais žurnale „Renewable Systems“, tokios koreguotės gali padidinti vandenilio gamybą maždaug 9 procentais ir sumažinti eksploatacijos išlaidas apie 12 procentų. Šio sprendimo privalumai siekia daugiau nei tik pinigų taupymą. Kai susidaro perteklinė energija, kurią reikia grąžinti į elektros tinklą, šis protingasis valdymas neleidžia šiai energijai būti iššvaistyta. Be to, jis apsaugo brangius elektrolizatorių membranas nuo per greito susidėvėjimo – tai ypač svarbu ilgalaikiams techninės priežiūros biudžetams žaliųjų vandenilio gamybos įmonėse.

Atvejo tyrimas: Vokietijoje dirbtinio intelekto optimizuota PEM elektrolizė

Vienas pagrindinių energijos technologijų sektoriaus žaidėjų neseniai įdiegė Šiaurės Vokietijoje dirbantį dirbtinio intelekto (AI) valdomą PEM elektrolizės įrenginį, kuris naudoja apytiksliai 95 % atsinaujinančios energijos. Jie susikoncentravo į pigesnės vėjo energijos panaudojimą mažesnio paklausos metu, dėl ko elektrinės sąskaitos sumažėjo apie 18 %, o metinė vandenilio gamyba padidėjo maždaug 22 000 kilogramų. Šio įrenginio numatytoji techninė priežiūra taip pat davė tikrą rezultatą – įranga buvo prastovėjusi beveik 30 % mažiau, nes slėgio problemos buvo aptinkamos laiku, dar prieš tai pavirsiant rimtomis gedimo pasekmėmis. Toks protingas dirbtinio intelekto sistemų ir atsinaujinančių energijos šaltinių integravimas rodo perspektyvą vandenilio gamybos kaštams sumažinti iki maždaug 3,50 JAV dolerių už kilogramą, todėl ši technologija tampa daug labiau pritaikoma plačiajam rinkos naudojimui.

Žaliojo vandenilio sistemų integravimas su kintamaisiais atsinaujinančiais energijos šaltiniais

Saulės ir vėjo prognozavimas elektrolizės laiko optimizavimui

Gauti tikslūs prognozavimai apie saulės šviesos lygius ir vėjo sąlygas yra labai svarbūs, jei norime gaminti žaliąjį vandenilį prieinama kaina. Kai įmonės savo elektrolizės įrangą eksploatuoja tuo metu, kai atsinaujinančiosios energijos šaltiniai gamina energiją maksimaliu našumu, jų išlaidos sumažėja maždaug 25 procentų lyginant su įprastomis veiklos tvarkaraščių schemomis, kaip nustatė 2023 m. žurnale „Energy Conversion Management“ paskelbtas tyrimas. Šie sudėtingi prognozavimo įrankiai sujungia duomenis iš palydovų, orų prognozių ir ankstesnių veiklos rezultatų, kad nustatytų geriausius laiko momentus gamybos padidinimui. Paprastai tai reiškia vandenilio gamybą tada, kai yra daug pigios švarios energijos, o ne remiantis brangia elektra iš tinklo tais dienomis, kai vėjas ir saulė nedirba kartu. Šis požiūris sumažina tiek priklausomybę nuo tradicinių energijos šaltinių, tiek visą gamybos procesų susijusį anglies pėdsaką.

Tinklo paslaugos ir pernelyg didelės gamybos (curtailment) išvengimas lankstaus žaliojo vandenilio paklausos pagrindu

Žaliosios vandenilio gamybos įrenginiai veikia kaip reaktyvūs „energijos siurbliai“, kurie per didelės atsinaujinančios energijos gamybos laikotarpius sugeria perteklinę atsinaujinančiąją energiją. 2022 m. visame pasaulyje vėjo ir saulės energijos gamybos apribojimai kainavo komunalinėms įmonėms 740 mln. JAV dolerių (Ponemono institutas) – šį nuostolį lankstūs elektrolizatoriai gali tiesiogiai kompensuoti. Reguliuodami vandenilio gamybą realiuoju laiku pagal atsinaujinančiosios energijos prieinamumą, šie sistemos:

• Paverčia kitaip apribojamą energiją saugoma, nulinio anglies dioksido kiekio kuro rūšimi
• Teikia papildomą elektros tinklo paslaugą – įskaitant įtampų ir dažnių stabilizavimą
• Pakeičia iškastinio kuro naudojančius viršutinės galios elektrines aukštos apkrovos arba mažos energijos gamybos laikotarpiuose
  Tai paverčia žaliosios vandenilio gamybos įrenginius ne aktyviais vartotojais, o aktyviais elektros tinklo balansavimo turtais – padidindami sistemos atsparumą ir pagerindami projektų ekonomiką.

Intelektualios energijos intensyvių dirbtinio intelekto darbų tvarkaraščio sudarymas naudojant žaliąjį vandenilį ir atsinaujinančiąsias energijos šaltinius

Bendrai įrengti dirbtinio intelekto mokymo centrai ir žaliosios vandenilio gamybos įrenginiai: dvigubo naudingumo architektūra

AI mokymo įrenginių įrengimas tiesiai šalia žaliosios vandenilio gamybos sukuria ganėtinai tvirtą atsinaujinančios energijos sistemą. AI apkrova planuojama taip, kad sutaptų su tuo metu, kai saulės baterijos ir vėjo jėgainės gamina daugiausia energijos, todėl ji gali tiesiogiai naudoti šaltinio švarią elektros energiją. Kai atsiranda papildomos atsinaujinančios energijos, kuri nereikalinga skaičiavimo užduotims, ši perteklinė energija nukreipiama į elektrolizerius. Šie įrenginiai perteklinius elektronus paverčia vandeniliu, kurį galima sandėliuoti vėlesniam naudojimui. Kai atsinaujinančios energijos tiekimas sumažėja, šis sukauptas vandenilis įjungia turbinas arba degalines elementus, kad veikla būtų tęsiama be jokių anglies emisijų. Išmanieji algoritmai valdo visą šį subalansavimo procesą, prognozuodami, kada bus prieinama atsinaujinančių energijos šaltinių energija ir kokios bus skaičiavimo poreikiai skirtingais laiko momentais. Įmonės galiausiai pastebi maždaug 30 procentų mažesnį energijos švaistymą, nuolatinį švarios energijos tiekimą savo AI operacijoms ir apytiksliai 40 procentų sąnaudų sumažėjimą eksplotuojant sistemas palyginti su atskirais sprendimais. Be to, jos visiškai atsisako iškastinio kuro rezervinių šaltinių, vienu metu išlaikydamos aukštą našumą.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kaip dirbtinis intelektas prisideda prie žaliosios vandenilio gamybos?

Dirbtinis intelektas optimizuoja elektrolizerių veiklą naudodamas realiuoju laiku gaunamus duomenis iš atsinaujinančių energijos šaltinių, taip padidindamas energijos naudingumo koeficientą ir vandenilio gamybą bei sumažindamas eksploatacijos sąnaudas.

Kokie yra dirbtinio intelekto valdomos numatytojo techninės priežiūros privalumai vandenilio gamyboje?

Dirbtinio intelekto pagrįsta numatytoji techninė priežiūra minimaliai sumažina įrangos neveikimo laiką ir neleidžia susidaryti rimtoms problemoms, todėl sumažinamos sąnaudos ir padidinama patikimumas vandenilio gamybos procesuose.

Kaip žaliosios vandenilio gamyklos veikia kaip energijos „pagers“?

Žaliosios vandenilio gamyklos per didelės energijos tiekimo periodus sugeria perteklinę atsinaujinančią energiją ir ją paverčia saugoma, nulinės anglies emisijos kuro rūšimi, taip gerindamos elektros tinklo stabilumą ir atsparumą.