С глобалния стремеж към възобновяема енергия ефективните решения за съхранение на енергия са от съществено значение за балансиране на търсенето и предлагането. Докато системи за съхранение на енергия от батерии (BESS) доминират на пазара, съхранение на водородна енергия (HES). набира все по-голямо внимание като алтернативно решение. Но как работи съхранението на водород и как се сравнява със съхранението на батерии? Нека се потопим в подробностите.
Какво представлява съхранението на водородна енергия?
Съхранението на водородна енергия (HES) е метод за съхраняване на енергия чрез преобразуване на електроенергия във водород чрез електролиза. След това водородът може да се съхранява и по-късно да се преобразува отново в електроенергия с помощта на горивни клетки или да се изгаря за промишлени приложения. За разлика от батериите, които съхраняват енергия в електрохимични клетки, HES съхранява енергия в молекулярна форма, водородът има най-голяма енергия на единица маса от всички горива., което го прави подходящ за дългосрочни и мащабни приложения.
Развитие на съхранението на водородна енергия
Концепцията за съхранение на енергия под формата на водород датира от началото на 19-ти век, когато за първи път е открита електролизата. Практическите приложения обаче набират скорост в края на 20-ти век, когато се разработват водородни горивни клетки за космически мисии.
- 60-те и 70-те години на ХХ век:НАСА използва водородни горивни клетки в космическите изследвания (мисиите "Аполо").
- 1990s:Бяха въведени превозни средства с водородни горивни клетки.
- 2000-те години - настояще:Водородът се проучва за съхранение на енергия в мрежата, за декарбонизация на промишлеността и за транспорта.
С напредъка на производство на зелен водород (използване на възобновяема енергия за електролиза), съхранението на водород вече се разглежда като ключов фактор в прехода към въглеродно неутрално бъдеще.
Защо водородът може да съхранява енергия?
Водородът действа като носител на енергия, което означава, че не генерира енергия, но може да я съхранява и освобождава ефективно.
- Процес на електролиза:Електричеството се използва за разделяне на водата (H₂O) на водород (H₂) и кислород (O₂).
- Съхранение:Водородът може да се съхранява в резервоари за сгъстен газ, резервоари за течен водород или в твърдо състояние (метални хидриди).
- Освобождаване на енергия:Водородът може да се изгаря в двигатели с вътрешно горене, да се използва в горивни клетки или да се преобразува обратно в електричество, когато е необходимо.
Тъй като водородът може да се съхранява за неопределено време., тя е обещаващо решение за дългосрочно и сезонно съхранение на енергия, за разлика от батериите, които се разграждат с времето.
Основни компоненти на системата за съхранение на водородна енергия
A Система за съхранение на водородна енергия се състои от следните основни компоненти:
| Компонент | Функция |
| Електролизер | Разделя водата на водород и кислород с помощта на електричество. |
| Резервоари за съхранение | Съхранява водород в сгъстен газ, течна форма или материали в твърдо състояние. |
| Система за горивни клетки/гориво | Преобразува съхранения водород обратно в електричество или топлина. |
| Компресор | Осигурява налягане на водорода за ефективно съхранение и транспортиране. |
| Източник на възобновяема енергия | (По избор) Слънчева, вятърна или водна енергия, използвана за производство на екологичен водород. |
В зависимост от приложението съхранението на водород може да се използва за балансиране на мрежата, промишлено електроснабдяване, транспорт и отопление..
Предимства и недостатъци на съхранението на водородна енергия
Предимства:
- Възможност за дългосрочно съхранение:За разлика от батериите, водородът не губи енергия с течение на времето.
- Мащабируемост:Подходящ за съхранение на енергия в големи мащаби, включително в национални мрежи.
- Потенциал за възобновяем водород:Може да се произвежда с помощта на слънчева и вятърна енергия.
- Многофункционални приложения:Може да се използва за производство на електроенергия, отопление и гориво за транспорта.
Недостатъци:
- Ниска ефективност:Ефективността на кръговото движение (загубите от преобразуване на енергия) е само 30-50%, в сравнение с 80-90% за батерии.
- Инфраструктурни предизвикателства:Съхранението на водород изисква специализирани резервоари, тръбопроводи и горивни клетки.
- Високи производствени разходи:Електролизата и водородните горивни клетки все още са скъпи в сравнение с акумулаторните системи.
- Опасения за безопасността:Водородът е силно запалим, което изисква строги процедури за работа.
Съхраняване на водородна енергия срещу съхранение на батерии: Кое е по-добро?
| Функции | Съхранение на водородна енергия | Съхранение на батерии (BESS) |
| Енергийна плътност | Висока, но изисква голям обем за съхранение. | По-нисък, но по-компактен. |
| Ефективност | ~30-50% (ниска ефективност на преобразуване). | ~80-90% (висока ефективност). |
| Продължителност на съхранение | Дългосрочно (седмици до месеци). | Краткосрочно до средносрочно (часове до дни). |
| Инфраструктура | Необходими са електролизери, резервоари за съхранение и горивни клетки. | Изискват се само батерии и инвертори. |
| Разходи | Високи стойности благодарение на електролизата и горивните клетки. | По-ниски и подобряващи се с икономии от мащаба. |
| Приложение | Сезонно съхранение на енергия в голям мащаб, промишленост и транспорт. | Краткосрочно балансиране на мрежата, домашна и търговска употреба. |
За сезонно съхранение в мрежата водородът е по-подходящ. За ежедневно съхранение на енергия и малки приложения обаче понастоящем батериите са по-ефективни и рентабилни.
Предизвикателства при съхранението на водородна енергия
Въпреки потенциала си, съхранението на водород е изправено пред редица предизвикателства:
- Ниска ефективност- Енергията се губи по време на електролизата, компресията и преобразуването в горивна клетка.
- Цената на електролизерите и горивните клетки - тези технологии все още са скъпи и се нуждаят от по-нататъшно развитие.
- Сложност на съхранението- Водородът трябва да се съхранява при високи налягания (350-700 бара) или при изключително ниски температури (-253°C за течен водород).
- Инвестиции в инфраструктурата- За разлика от батериите, водородът изисква специални тръбопроводи, станции за зареждане и мерки за безопасност.
- Загриженост за обществената безопасност- Поради запалимостта на водорода обработката и транспортирането изискват усъвършенствани протоколи за безопасност.
Бъдещите постижения в областта на ефективността на водородните горивни клетки, намаляването на разходите за електролизер и технологиите за съхранение ще определят доколко конкурентноспособно може да бъде съхранението на водородна енергия в сравнение със съхранението в батерии.
Примери за проекти за съхранение на водородна енергия, които са в процес на изграждане
На 25 септември 2024 г. започва изграждането на пиковата електроцентрала за съхранение на водородна енергия Grove Mulei, Китай, с мощност 200 MW/1600 MW.h. Понастоящем това е най-големият проект за съхранение на водородна енергия в света. След като проектът бъде завършен и пуснат в експлоатация, той може да произвежда 40 000 тона водород, 320 000 тона промишлен кислород и 51,6 милиона тона високотемпературна гореща вода всяка година.
Допълнително четене: Какво е мегават (MW) и колко жилища може да захранва?
Заключение
Може ли водородът да съхранява енергия? Да, и той е обещаващо решение за дългосрочно и мащабно съхранение на енергия. Въпреки това, поради загубите на ефективност, високите инфраструктурни разходи и настоящите технологични бариери, акумулаторното съхранение остава предпочитан избор за повечето краткосрочни и битови приложения.
В перспектива бъдещето на съхранението на енергия вероятно ще включва хибриден подход, при който съхранението на водород ще се използва за дългосрочни енергийни нужди, а батериите ще се справят с краткосрочните колебания. При непрекъснати иновации и инвестиции съхранението на енергия с водород може да играе жизненоважна роля за постигането на устойчиво и възобновяемо енергийно бъдеще.
Пестене на пари, опазване на околната среда
PKNERGY ви помага да намалите сметките си за енергия за вашия дом Съхраняване на слънчева енергия, съхраняване на слънчева енергия за използване по всяко време - през нощта или по време на прекъсване.
BG 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
NL 
CS 