Nad systemem magazynującym energię i stabilizującym sieć energetyczną, a do tego wykorzystującym zielony wodór wytworzony z instalacji OZE, pracują naukowcy dwóch szczecińskich uczelni. Innowacyjny projekt przyczyni się do rozwoju energetyki odnawialnej, w tym prosumenckiej.
Realizacja projektu to odpowiedź na potrzeby rynku energetycznego w Polsce. Dynamiczny rozwój odnawialnych źródeł energii wymaga stabilizacji pracy dystrybucyjnej sieci energetycznej. H2eBuffer, czyli wodorowy bufor energetyczny, ma szansę stać się rozwiązaniem, które w oparciu o ekologiczne paliwo, nie tylko zwiększy efektywność wykorzystania energii z instalacji OZE, ale pozwoli również na zmniejszenie przerw w dostawach energii i poprawę parametrów jakościowych prądu dostarczanego do odbiorców Enei Operator. Zwiększona zostanie również elastyczność sieci, umożliwiając przyłączanie do niej większej liczby odnawialnych źródeł energii.
Sercem projektu opracowywanego przez naukowców Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie i Uniwersytetu Szczecińskiego oraz energetyków z Enei Operator będzie magazyn energii oparty o zielony wodór. Jest on ekologicznym paliwem powstającym w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii elektrycznej z OZE, czyli instalacji fotowoltaicznych, farm wiatrowych czy też elektrowni wodnych. W planach jest również opracowanie dodatkowych koncepcji użytkowego wykorzystania wodoru, np. do zasilania samochodów należących do floty Enei Operator.
Transformacja w kierunku gospodarki niskoemisyjnej już trwa i jest nieodłączną częścią naszej rzeczywistości. Dzięki współpracy i zaangażowaniu szczecińskiego środowiska naukowego, jako pierwsi w Polsce, będziemy testować na naszej sieci energetycznej innowacyjne rozwiązanie magazynowania energii z wykorzystaniem ekologicznego paliwa, jakim jest zielony wodór – podkreśla Rafał Mucha, wiceprezes Enei ds. finansowych.
Transformacja polskiego sektora energetycznego, której Grupa Enea jest aktywnym uczestnikiem, wymaga ograniczenia wykorzystania paliw kopalnych na rzecz OZE, a także poprawy efektywności energetycznej. Zastosowanie energii ze źródeł odnawialnych niesie ze sobą wiele korzyści, w tym zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, dywersyfikację dostaw energii czy zmniejszoną zależność od rynków paliw kopalnych (w szczególności węgla, ropy naftowej i gazu).
Podjęcie próby realizacji tego innowacyjnego projektu, który wpisuje się w europejską strategię Zielonego Ładu, jest zadaniem bardzo ambitnym. Wierzę w to, że dzięki współpracy w ramach konsorcjum powstanie rozwiązanie, którym będziemy mogli pochwalić się nie tylko w Polsce, ale również za granicą – mówi prof. Jacek Wróbel, rektor Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.
OZE, dla efektywnej pracy, wymagają stabilizacji, którą mogą zapewnić magazyny energii, szczególnie oparte o zielony wodór. Kluczowym wyzwaniem jest skuteczne zarządzanie nadwyżkami wytworzonej energii elektrycznej. Wpływ na to mają między innymi zmienne warunki pogodowe, które powodują wahania wytwarzania i zużycia energii. Zgodnie z Polityką Energetyczną Polski do roku 2040 pożądany jest rozwój rozwiązań, które umożliwią postęp w zakresie magazynowania energii, zwłaszcza takich, które pozwoliłyby w większym stopniu wykorzystać energię produkowaną ze źródeł odnawialnych. Projekt H2eBuffer jest odpowiedzią na to zapotrzebowanie. Dużą rolę w tym zakresie może odegrać wodór, który pozwala na stosunkowo długi okres przechowywania paliwa oraz możliwość szybkiego reagowania na potrzeby systemu elektroenergetycznego.
Na naszej uczelni działa Centrum Zarządzania w Energetyce, która skupia pracowników naukowych zainteresowanych problematyką energetyki. Wkład Uniwersytetu Szczecińskiego w ten projekt polega na umiejętności wniesienia komponentów ekonomiczno-logistycznych w zagadnienia do tej pory rozpatrywane głównie na gruncie technicznym – tłumaczy prof. dr hab. Andrzej Skrendo, prorektor ds. nauki Uniwersytetu Szczecińskiego.
Warunkiem uzyskania niskiej emisyjności procesu magazynowania energii w projekcie H2eBuffer jest wykorzystanie tzw. zielonego wodoru, czyli produkowanego z nadwyżek produkcyjnych OZE w procesie elektrolizy. Światowe analizy wskazują, że jest to jedyne rozwiązanie, które odpowiada potrzebom zrównoważonego rozwoju w długiej perspektywie czasowej. Wodór może być wykorzystany jako nośnik energii/magazyn energii lub jako paliwo. W pierwszym przypadku zmagazynowany wodór służyć będzie do ponownej produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem ogniw paliwowych.
Praca odnawialnych źródeł energii jest w dużym stopniu niestabilna i zależna od czynników zewnętrznych, takich jak np. pogoda. Wraz ze wzrostem liczby producentów energii ze źródeł odnawialnych potrzebna jest dodatkowa stabilizacja parametrów sieci energetycznych, również na poziomie dystrybucyjnym. Powoduje to też konieczność ponoszenia dodatkowych kosztów operatora na stabilizację parametrów, tak aby odbiorcy mieli w gniazdku prąd odpowiednej jakości.
Istotą projektu wodorowego bufora energetycznego jest opracowanie rozwiązania systemowego, stabilizującego pracę dystrybucyjnych sieci elektroenergetycznych. Bufor, jako część tych sieci, przyczyni się do zwiększenia efektywności gospodarowania energią elektryczną, zwiększając elastyczność sieci w zakresie możliwości przyłączeń nowych producentów energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. W efekcie H2eBuffer podniesie bezpieczeństwo i niezawodność sieci, a także parametry jakościowe dostarczanej energii.
Ekologiczną elektryczność wytworzoną przez słońce lub wiatr, przetworzymy najpierw w wodór, który będziemy magazynować. Uzyskany w ten sposób zielony wodór chcemy wykorzystywać do dwóch celów. Pierwszym jest magazynowanie nadwyżek energii elektrycznej z OZE i przerabianie wodoru z powrotem na elektryczność, w chwilach gdy energii elektrycznej z OZE będzie brakować. To jest bardzo nowatorskie rozwiązanie i świadczy o innowacyjności naszego projektu w skali międzynarodowej. Drugim komplementarnym celem jest wykorzystywanie nadwyżek wyprodukowanego wodoru do zasilania np. samochodów elektrycznych operatora systemu dystrybucyjnego – wyjaśnia prof. Stefan Domek, kierownik projektu H2eBuffer.
Przedsięwzięcie rozpoczęło się z początkiem stycznia 2021 roku, a jego ukończenie planowane jest na koniec 2023 roku. Prace nad H2eBuffer podzielone zostały na 5 etapów.
Uniwersytet Szczeciński realizuje dwa z pięciu etapów. Pierwszy obejmuje badania przemysłowe, a drugi badania w zakresie prac rozwojowych. W pierwszej kolejności badania będą polegać na opracowaniu modelu teoretycznego architektury systemu. Wodorowe łańcuchy dostaw wymagają analizy od etapu zaopatrzenia w energię odnawialną przez fazę produkcji aż po etap dystrybucji. Będziemy to wszystko analizować pod kątem czynników technicznych, ekonomiczno-logistycznych, formalno-prawnych i lokalizacyjnych – informujedr hab. Marzena Frankowska, prof. US, koordynator projektu ze strony Uniwersytetu Szczecińskiego.
Kompletny system energetycznego bufora wodorowego będzie się składał z trzech głównych części: modułu elektrolitycznego generatora wodoru; modułu magazynu wodoru; modułu wodorowego ogniwa paliwowego. Dodatkowo H2eBuffer będzie zawierał moduły pomocnicze niezbędne do funkcjonowania całego systemu: moduł zasilania, czyli główny generatora wodoru i ogólny całego systemu oraz moduł inwerterów odpowiedzialnych za zwrot energii do sieci elektroenergetycznej.
Enea Operator odpowiada za część praktyczną projektu. Spółka z Grupy Enea zrealizuje prototypową i pełnoskalową instalację wodorowego bufora energetycznego, którą podłączy do swojej sieci energetycznej. Testy instalacji w warunkach operacyjnych pozwolą na przeprowadzenie wiarygodnych analiz porównawczych w zakresie poprawnego działania systemu i zgodności prototypu z założeniami projektu.
Całkowita wartość inwestycji wynosi prawie 13 mln zł. Dofinansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju przekracza 6,4 mln zł.
MK, źródło: Enea