#водород#
Швейцария#
Исследователи из
Швейцарского федерального технологического института ETH Zurich исследовали потенциальные возможности и преимущества интеграции технологии преобразования электроэнергии в водород (Power to Hydrogen, PtH2) в низкоуглеродные «мультиэнергетические системы» (МЭС) — системы энергоснабжения, в которых обеспечено скоординированное взаимодействие электроэнергетики, тепло- и хладоснабжения, а также транспорта. Результаты опубликованы в журнале Applied Energy в
статье «Power-to-hydrogen as seasonal energy storage: an uncertainty analysis for optimal design of low-carbon multi-energy systems».
Для анализа исследователи взяли четыре европейских района с сопоставимым потреблением энергии в разных климатических зонах (юг Испании, север Франции, Чехия, Норвегия) и использовали линейную модель оптимизации со смешанными целыми числами, которая используется для оценки масштабных и многосторонних проблем. С её помощью осуществлялся подбор технологий для МЭС, их размера, комбинаций, операционных режимов для удовлетворения потребности в электрической и тепловой энергии с установкой на минимизацию годовых затрат и выбросов СО2.
Для ответа на вопрос, какие факторы обусловливают включение PtH2 в оптимальную конфигурацию районной МЭС, был проведён всесторонний анализ неопределенности, который охватывал полный набор технологических (например, стоимость, эффективность, срок службы) и рамочных (экономика, политика, углеродный след энергосистемы) входных параметров.
«Новизна нашей работы состоит в разработке инструмента точной и динамической оптимизации для краткосрочных и долгосрочных стратегий накопления энергии в различных детерминированных и неопределенных условиях для демонстрации возможности использования PtH2. Влияние как районных условий, так и неопределенности на оптимальный дизайн системы выявляет топологии МЭС, критические входные параметры и компромиссы между затратами и CO2, которые следует учитывать при внедрении PtH2 в районном масштабе», — отмечают авторы.
Смоделированная мультиэнергетическая система представляет собой энергетический район, в котором энергия преобразуется и хранится централизованно в одной точке, а затем распределяется по конечным пользователям. Для моделирования были взяты следующие технологии: солнечная и ветровая энергетика, «энергия-водород» (PtH2), включая электролизёр и топливный элемент, системы накопления энергии (СНЭ) на основе литий-ионных аккумуляторов, воздушные тепловые насосы, котлы на природном газе и накопитель тепловой энергии (горячей воды).
МЭС не рассматривается как энергетически автономная единица. Присутствует подключение к магистральным газовым и электрическим сетям. Последние могут быть использованы не только для импорта, но и экспорта электроэнергии (RENen)