Водородный накопитель для долгосрочного хранения энергии

Часто закладываются условия возникновения сезонного профицита или дефицита генерации энергии. Данная технология позволяет запасти избыток сгенерированной солнечной (ветряной-, гидро-) электростанцией энергии до “худших времен” и беспрепятственно ее использовать. Таким образом, данный вид накопителя закрывает полный цикл автономии удаленного объекта.

Наша компания является приверженником технологии безопасного хранения водорода и возможности транспортировки этой энергии на расстояния. Данной технологией является решение LOHC ( Liquid Organic Hydrogen Carrier). Мы являемся первой компанией, которая синтезировала жидкость-носитель в России.

Автономная энергетика очень удобна для удаленных регионов, куда трудно протянуть линии электропередачи. Также хранение водорода является наиболее удачным вариантом автономии при совмещении его с альтернативной энергетикой.

Преимущества:
  • Максимальное использование полезной солнечной энергии за счет ее аккумулирования
  • Преобразование колеблющийся возобновляемой энергии в надежный источник
  • Оптимизация количества солнечных панелей
  • Максимальный уровень энергообеспечения
  • Гибкая система энергообеспечения
  • Оптимизированная система управления

ВИЭ вырабатывают излишки электроэнергии, которая может быть переведена в водород при помощи электролиза воды. После чего полученный газ переходит в систему накопления водорода для длительного хранения. Далее в часы недостатка электроэнергии, запас водорода с помощью топливных элементов преобразуется в электроэнергию.

Рисунок 1 - Электрохимическая система водород-кислородного топливного элемента и электролизера разложения воды.

В электролизной установке за счет прямого электрохимического разложения воды электроэнергия преобразуется в водород и кислород.

Топливный элемент представляет собой гальваническую ячейку, вырабатывающую электроэнергию, за счет окислительно-восстановительных превращений реагентов, поступающих извне. При работе топливного элемента электролит и электроды не расходуются, не претерпевают каких-либо изменений. Химическая энергия топлива непосредственно превращается в электроэнергию.

Главным промежуточным компонентом является вода, весь процесс экологичен и не выделяет токсичных элементов. Вопрос хранения полученного водорода, решается при применении жидких органических носителей водорода (LOHC) связывающих в себе водород. Водород переходит, и наоборот, высвобождается из соединения LOHC путем каталитического гидрирования и дегидрирования. Жидкостью носителем является N-этилкарбазол.

Рисунок 2 – Цикл взаимодействия жидкости-носителя (N-этилкарбазола)
Приемущества данного решения:
  • Полностью обратимый процесс гидрирования и дегидрирования
  • Водород в соединении с жидким органическим носителем не летуч
  • Высокая чистота водорода
  • Уменьшение объема хранения водорода
  • Полный контроль процесса гидрирования и дегидрирования
  • Безопасность, невоспламеняемость

На примере офисного комплекса можно продемонстрировать полную независимость от энергосетей города. Это стало возможным благодаря применению водородной энергетики.

Для обеспечения полной автономии офисного комплекса, потребуется аккумулирование электроэнергии в количестве 15,75 МВт·ч. Для получения этого объема энергии понадобится запас водорода объемом 4375 Hм³. Так как этот газ летуч и при смешении с кислородом взрывоопасен, к нему предъявляются высокие требования по безопасности, как его хранения, так получения и дальнейшего использования.

Все это можно осуществить, применяя комплекс оборудования, в который входит:
  • Электролизная установка - для получения водорода
  • Система хранения водорода в жидком органическом носителе
  • Топливный элемент - для обращения водорода в необходимое количество электроэнергии

Примеры выполненных и текущих проектов

Первый пилотный проект обеспечения полной автономии в России
Посмотреть презентацию