Vedno strožje zahteve po zmanjšanju emisij ogljikovega dioksida in zmanjšanju uporabe fosilnih goriv ter naraščajoče energetske potrebe zahtevajo postavitev številnih novih objektov za proizvodnjo električne energije iz obnovljivih virov energije – OVE (hidro, sončne in vetrne elektrarne). Skupen problem teh tehnologij je njihova odvisnost od vremena, kar je vzrok za spreminjajočo se proizvodnjo električne energije, ki pogosto ne sledi dejanskim energetskim potrebam porabnikov. S tem pa se hkrati pojavlja tudi vse večja potreba po učinkovitem in zanesljivem shranjevanju kratkotrajnih viškov električne energije ter njeni ponovni uporabi v času pomanjkanja na trgu.
Ena izmed ključnih rešitev za dolgoročnejšo oz. med sezonsko shranjevanje večjih količin električne energije je njena pretvorba v vodik. Proizveden vodik se lahko dodaja v obstoječa plinovodna omrežja, lahko se skladišči in se v času povečanih potreb pretvori nazaj v električno energijo ali pa se uporablja kot tehnični plin. Sistemi, ki pretvarjajo električno energijo v vodik, se imenujejo »sistemi za pretvorbo električne energije v plin«, oziroma angleško »Power to Gas Systems – P2G«.
Družba HESS je v zadnjih letih postala vodilna družba v Sloveniji pri izgradnji večnamenskih objektov za proizvodnjo električne energije iz OVE – vode in bo svoje poslanstvo po zagotavljanju proizvodnje električne energije in svojo nadaljnjo rast tudi v prihodnje gradila z razvojem zelenih in trajnostnih rešitev v energetiki, tudi s pilotnimi projekti na novih področjih delovanja, med drugim na področju pridelave in uporabe vodika. V prihodnosti se v družbi ne vidimo več samo kot investitor v nove obnovljive vire energije, temveč želimo s povezovanjem z različnimi institucijami znanja in gospodarstva ter sodelovanjem v raziskovalnih projektih prispevati k novim razvojnim aktivnostim in investicijam na področju doseganja ciljev Slovenije glede deleža OVE v bruto končni rabi energije in prehoda v brezogljično družbo.
Sodelovanje z Institutom Jožef Stefan in Fakulteto za strojništvo Univerze v Ljubljani
V mesecu juliju je družba HESS z Institutom Jožef Stefan (IJS) podpisala pogodbo o sofinanciranju izvajanja projekta »Optimizacijsko vodenje pretvornika energije v vodik v povezavi s hidroelektrarno«. Projekt je bil s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) izbran v sklopu javnega razpisa za sofinanciranje raziskovalnih projektov za leto 2019, na katerega je prispelo skupno 781 prijav. Obdobje izvajanja projekta je omejeno na tri leta, pri čemer 25 % delež financiranja zagotavlja družba HESS, medtem ko 75 % delež predstavljajo nepovratna sredstva, ki jih zagotavlja ARRS. Projektna pobuda izhaja na osnovi ideje, ki je nastala v družbi HESS, kot odgovor na dva ključna izziva, s katerima se soočamo: kako čim hitreje zagotoviti prehod v brezogljično družbo in kako proizvodnjo električne energije prilagoditi vse zahtevnejšim spremembam v elektroenergetskem omrežju.
Cilj projekta je v prvi fazi s slovenskim znanjem razviti simulacijski model optimalnega vodenja P2G sistema in zasnovati procesni sistem za proizvodnjo zelenega vodika v povezavi s hidroelektrarno kot proizvodnim virom električne energije. Pri tem bo poudarek na doseganju čim višje energetske in ekonomske učinkovitosti proizvodnje vodika, ki bo lahko dosežena le z optimalnim načinom upravljanja P2G sistema.
Vodja projekta v družbi HESS, Boštjan Pišotek: »V družbi HESS verjamemo, da bo ta projekt pomembno pospešil nadaljnji razvoj in uvajanja vodikovih tehnologij v slovenski prostor, kjer Slovenija v splošnem zaostaja za nekaterimi najbolj razvitimi evropskimi državami, predvsem skandinavskimi. Pri tem je potrebno poudariti, da je uvajanje vodikovih tehnologij v prakso tudi del evropske strategije na področju energetike in zelenega transporta.« Kot v svojem zadnjem poročilu iz junija 2019 izpostavlja Mednarodna agencija za energijo (IEA): »Vodik bo, kot hranilnik energije, izboljšal smiselnost in pomen obnovljivim virom energije. Za našo čisto, zanesljivo in vzdržno energetsko prihodnost je ključno, da čim prej izkoristimo njegov potencial.«
Na podlagi rezultatov, pridobljenih v simulacijskem okolju, bo v drugi fazi sledila izvedba pilotnega projekta na eni izmed hidroelektrarn na spodnji Savi. Tovrstna implementacija bo kot demonstracijski projekt in primer dobre prakse pomemben korak k krepitvi širšega nacionalnega interesa po uvajanju vodikovih tehnologij. Projekt namreč med seboj povezuje dve področji – raziskovalno in gospodarsko: 1. tehnologije vodenja in optimizacije procesov in 2. problematiko gospodarnega shranjevanja električne energije, proizvedene iz OVE, za potrebe uravnavanja omrežja. Med drugim bo projekt odprl tudi novo specialno multidisciplinarno raziskovalno in razvojno smer, ki bo proučila potenciale uporabe in optimizacije P2G sistema, vezanega na hidroelektrarno, in razvila metodologijo za optimizacijo.
Seveda bo v nadaljnjih letih, poleg zagotavljanja konkurenčne in zelene proizvodnje vodika, ključna tudi vzpostavitev ustrezne prenosne in polnilne infrastrukture. Cene vodika za končnega porabnika so zelo odvisne od razširjenosti mreže polnilnih postaj in pogostosti uporabe oziroma porabe vodika.
V projektih razvoja vodikovih tehnologij je pomembno medsektorsko povezovanje za čimbolj učinkovito realizacijo t.i. zelene energetske politike. Boštjan Pišotek, HESS: »Interes za vpeljavo vodikovih tehnologij ne obstaja le v družbi HESS, pač pa v zadnjem času tudi pri ostalih večjih slovenskih energetskih družbah. Tako smo z družbami HSE, ELES in PLINOVODI že pristopili k sodelovanju pri širšemu projektu pretvorbe presežka električne energije v vodik z njegovo ponovno uporabo. Projekt temelji na medsektorskem povezovanju in tako združuje interese slovenskih energetskih družb pri celostni vpeljavi vodikovih tehnologij v sektorje energetike, transporta in industrije. S tem želimo zapolniti vrzeli shranjevanja zelene energije, proizvedene iz obnovljivih virov energije, in omogočiti njeno nadaljnjo koristno uporabo.«
Kot okoljsko odgovorna družba se zavedamo pomembnosti čim hitrejšega energetskega prehoda Slovenije k obnovljivim virom energije ter vseh izzivov in priložnosti, ki so na področju okolja in energetike pred nami v naslednjih desetletjih, zato bomo stremeli k vzpostavitvi zelenih sistemov, ki bodo celovito povezovali tako pridobivanje električne energije iz OVE kot tudi njeno učinkovito med sezonsko shranjevanje. Z izgradnjo novih hidro in sončnih elektrarn v kombinaciji z vodikovimi tehnologijami za hranjenje energije lahko pomembno prispevamo k doseganju zastavljenih ciljev glede čiste, zanesljive, konkurenčne in neodvisne energetske prihodnosti, s tem pa nenazadnje tudi k trajnostnemu razvoju in zagotavljanju kakovostnega okolja za naše zanamce.
Kaj v bistvu sploh je simulacijski model optimalnega vodenja P2G sistema?
Gre za kontrolni sistem, ki koordinira delovanje procesnega sistema za pretvorbo električne energije v plin (P2G sistem) glede na trenutne razpoložljivosti za obratovanje hidroelektrarne in razmer v elektro omrežju.
Kontrolni sistem upošteva trenutne razmere v elektro omrežju (prisotnost viškov ali primanjkljajev električne energije), proizvodne zmožnosti hidroelektrarne (nivo vode v akumulacijskem bazenu), stanje napolnjenosti hranilnika vodika, stanje gorivne celice in elektrolizerja ter se na podlagi tega avtomatsko odloči o smeri pretoka energije ter načinu delovanja gorivne celice in elektrolizerja.
V ta namen mora biti kontrolni sistem povezan (integriran) z informacijskim sistemom elektro omrežja. Od informacijskega sistema elektro omrežja dobiva zahteve glede proizvodnje ali shranjevanja električne energije, v informacijski sistem pa pošilja odzive glede dejanske zmožnosti proizvodnje in shranjevanja.
Kontrolni sistem lahko vsebuje tudi ekonomske kriterije, na podlagi katerih se odloča o načinu delovanja. Ekonomski kriteriji vključujejo cene električne energije in stroške, povezane s spremembo režima delovanja sistema gorivne celice in elektrolizerja.
Opisani sistem ni uporaben le za shranjevanje kratkotrajnih viškov električne energije in proizvodnjo v času primanjkljajev, pač pa tudi za izvajanje sistemskih storitev, kot je hladna rezerva. Za sisteme z gorivnimi celicami je značilen izjemno kratek zagonski čas, velikostnega razreda ene minute.
Z razvojem P2G kontrolnega sistema bo vzpostavljen celovit model, ki bo zajemal koristno uporabo viškov električne energije in njeno shranjevanje, do uporabe le-te pri končnem uporabniku, v izbranem časovnem zamiku.
Zeleni vodik = vodik pridobljen iz OVE
- Najprimernejši OVE v Sloveniji so vodni viri.
- V Sloveniji smo izrabili približno polovico hidroenergetskega potenciala.
- Za doseganje podnebnih ciljev bo morala Slovenija v prihajajočem desetletju prednostno graditi velike hidroelektrarne.
Urednik portala MojPrihranek.si
