Zaradi globalnega prizadevanja za obnovljive vire energije so učinkovite rešitve za shranjevanje energije bistvenega pomena za uravnoteženje ponudbe in povpraševanja. Medtem ko baterijski sistemi za shranjevanje energije (BESS) prevladujejo na trgu, skladiščenje vodikove energije (HES). je vedno bolj zanimiva kot alternativna rešitev. Toda kako deluje shranjevanje vodika in kakšna je njegova primerjava z baterijskim shranjevanjem? Poglobimo se v podrobnosti.
Kaj je shranjevanje energije z vodikom?
Skladiščenje vodikove energije (HES) je način shranjevanja energije s pretvorbo električne energije v vodik z elektrolizo. Vodik se lahko shrani in pozneje pretvori nazaj v električno energijo s pomočjo gorivnih celic ali se zgoreva za industrijske namene. Za razliko od baterij, ki shranjujejo energijo v elektrokemičnih celicah, HES shranjuje energijo v molekularni obliki, vodik ima med vsemi gorivi največ energije na enoto mase.zato je primeren za dolgotrajno in obsežno uporabo.
Razvoj shranjevanja energije iz vodika
Koncept shranjevanje energije v obliki vodika. sega v zgodnje 19. stoletje, ko je bila prvič odkrita elektroliza. Praktična uporaba pa se je razmahnila konec 20. stoletja, ko so bile vodikove gorivne celice razvite za vesoljske polete.
- 60.-70. leta prejšnjega stoletja:NASA je vodikove gorivne celice uporabljala pri raziskovanju vesolja (misije Apollo).
- 1990s:Predstavljena so bila vozila na vodikove gorivne celice.
- Od 2000-ih do danes:Vodik se raziskuje za shranjevanje energije v omrežju, industrijsko dekarbonizacijo in prevoz.
Z napredkom na področju zelena proizvodnja vodika (z uporabo obnovljivih virov energije za elektrolizo), shranjevanje vodika zdaj velja za ključnega akterja pri prehodu na ogljično nevtralna prihodnost.
Zakaj lahko vodik shranjuje energijo?
Vodik deluje kot nosilec energije, kar pomeni, da sam ne proizvaja energije, lahko pa jo učinkovito shranjuje in sprošča.
- Postopek elektrolize:Z električno energijo se voda (H₂O) razdeli na vodik (H₂) in kisik (O₂).
- Shranjevanje:Vodik se lahko shranjuje v rezervoarjih za stisnjen plin, rezervoarjih za tekoči vodik ali v trdnem stanju (kovinski hidridi).
- Sprostitev energije:Vodik se lahko zgoreva v motorjih z notranjim izgorevanjem, uporablja v gorivnih celicah ali po potrebi pretvori nazaj v električno energijo.
Ker je na spletni strani vodik se lahko shranjuje za nedoločen čas., je obetavna rešitev za dolgoročno in sezonsko shranjevanje energije.za razliko od baterij, ki sčasoma propadejo.
Ključni sestavni deli sistema za shranjevanje vodikove energije
A Sistem za shranjevanje energije iz vodika je sestavljen iz naslednjih glavnih delov:
| Komponenta | Funkcija |
| Elektrolizer | Z električno energijo razdeli vodo na vodik in kisik. |
| Rezervoarji za shranjevanje | Shranjuje vodik v stisnjen plin, tekočina ali materiali v trdnem stanju.. |
| Sistem gorivne celice/zgorevanja | Shranjeni vodik pretvori nazaj v električno energijo ali toploto. |
| Kompresor | Vodik pod pritiskom za učinkovito shranjevanje in prevoz. |
| Obnovljivi vir energije | (Neobvezno) Sončna, vetrna ali vodna energija, ki se uporablja za proizvodnjo zelenega vodika. |
Skladiščenje vodika se lahko glede na uporabo uporablja za izravnavo omrežja, industrijsko oskrbo z električno energijo, prevoz in ogrevanje..
Prednosti in slabosti shranjevanja energije z vodikom
Prednosti:
- Možnost dolgoročnega shranjevanja:V nasprotju z baterijami vodik sčasoma ne izgublja energije.
- Skalabilnost:Primerno za shranjevanje energije v velikem obsegu, vključno z nacionalnimi omrežji.
- Potencial obnovljivega vodika:Lahko se proizvaja s sončno in vetrno energijo.
- Večnamenska uporaba:Uporablja se lahko za proizvodnjo električne energije, ogrevanje in gorivo za prevoz.
Slabosti:
- Nizka učinkovitost:Učinkovitost v obe smeri (izgube pri pretvorbi energije) je le 30-50%, v primerjavi z 80-90% za baterije.
- Infrastrukturni izzivi:Za shranjevanje vodika so potrebni posebni rezervoarji, cevovodi in gorivne celice.
- Visoki proizvodni stroški:Elektroliza in vodikove gorivne celice so v primerjavi z baterijskimi sistemi še vedno drage.
- Varnostni pomisleki:Vodik je zelo vnetljivki zahteva stroge postopke ravnanja.
Skladiščenje energije iz vodika v primerjavi s skladiščenjem iz baterij: Kaj je boljše?
| Funkcija | Skladiščenje energije iz vodika | Skladiščenje baterij (BESS) |
| Energijska gostota | Visoka, vendar zahteva velik obseg shranjevanja. | Nižje, a bolj kompaktno. |
| Učinkovitost | ~30-50% (nizka učinkovitost pretvorbe). | ~80-90% (visoka učinkovitost). |
| Trajanje shranjevanja | Dolgoročno (tedni do meseci). | Kratkoročno do srednjeročno (ure do dnevi). |
| Infrastruktura | Potrebni so elektroliterji, rezervoarji za shranjevanje in gorivne celice. | Zahteva le baterije in inverterje. |
| Stroški | Visoka zaradi elektrolize in gorivnih celic. | Nižje in se izboljšujejo z ekonomijami obsega. |
| Aplikacija | obsežno sezonsko shranjevanje energije, industrija in prevoz. | Kratkoročno izravnavanje omrežja, domača in komercialna uporaba. |
Za sezonsko skladiščenje v omrežju je primernejši vodik. Za vsakodnevno shranjevanje energije in uporabo v majhnem obsegu pa so trenutno učinkovitejše in cenovno ugodnejše baterije.
Izzivi pri shranjevanju energije iz vodika
Kljub svojim možnostim se skladiščenje vodika sooča s številnimi izzivi:
- Nizka učinkovitost- Energija se izgublja med elektrolizo, stiskanjem in pretvorbo v gorivnih celicah.
- Stroški elektrolitrov in gorivnih celic - te tehnologije so še vedno drage in jih je treba še naprej razvijati.
- Zahtevnost shranjevanja- Vodik je treba shranjevati pri visokih tlakih (350-700 barov) ali izjemno nizkih temperaturah (-253 °C za tekoči vodik).
- Naložbe v infrastrukturo- Za razliko od baterij potrebuje vodik posebne cevovode, polnilne postaje in varnostne ukrepe.
- Skrb za javno varnost- Zaradi vnetljivosti vodika so za ravnanje z njim in njegov prevoz potrebni napredni varnostni protokoli.
Prihodnji napredek na področju učinkovitosti vodikovih gorivnih celic, zmanjšanja stroškov elektrolitov in tehnologij shranjevanja bo določil, kako konkurenčno bo shranjevanje vodikove energije v primerjavi z baterijskim shranjevanjem.
Primeri projektov skladiščenja energije na vodik, ki so trenutno v gradnji
25. septembra 2024 se je začela gradnja 200MW/1600MW.h vršne elektrarne za shranjevanje energije na vodik Grove Mulei na Kitajskem. To je trenutno največji projekt shranjevanja vodikove energije na svetu. Ko bo projekt dokončan in bo začel delovati, bo lahko vsako leto proizvedel 40.000 ton vodika, 320.000 ton industrijskega kisika in 51,6 milijona ton visokotemperaturne vroče vode.
Nadaljnje branje: Kaj je megavat (MW) in koliko stanovanj lahko napaja?
Zaključek
Ali lahko vodik shranjuje energijo? Da, in je obetavna rešitev za dolgoročno in obsežno shranjevanje energije. Vendar je zaradi izgub učinkovitosti, visokih stroškov infrastrukture in trenutnih tehnoloških ovir za večino kratkoročnih in stanovanjskih aplikacij še vedno najprimernejša izbira baterijsko shranjevanje.
V prihodnosti bo shranjevanje energije verjetno vključevalo hibridni pristop, pri katerem se bo za dolgoročne potrebe po energiji uporabljalo shranjevanje vodika, medtem ko bodo baterije pokrivale kratkoročna nihanja. Z nenehnimi inovacijami in naložbami bi lahko shranjevanje energije z vodikom igralo ključno vlogo pri doseganju trajnostne in obnovljive energije v prihodnosti.
Prihranite denar, zaščitite okolje
PKNERGY vam pomaga zmanjšati račune za energijo za shranjevanje sončne energije v vašem domu, shranite sončno energijo za uporabo kadar koli - ponoči ali med izpadom.
SL 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 
CS 