Večfunkcionalne vodikove tehnologije v podporo balansiranju elektroenergetskega sistema, shranjevanju energije in trgu

Cilj projekta je raziskati možnosti za uporabo vodikovih tehnologij za balansiranje elektroenergetskega sistema in za shranjevanje energije. Da bi zmanjšali ogljični odtis oziroma emisije CO2, se uvajajo številni novi obnovljivi viri električne energije (veter, fotovoltaika, vodna energija), ki pa žal ne sledijo časovnemu poteku potreb po električni energiji, saj so odvisni od vremenskih razmer in letnega časa. Zato je vzporedno z uvajanjem obnovljivih virov potrebno uvajati tudi storitve balansiranja proizvodnje in porabe električne energije. To se izvaja na različne načine: s pomočjo prilagoditve porabe oziroma odjema energije, s pomočjo prilagoditve proizvodnje (iz tistih virov, na katere lahko vplivamo) in z začasnim shranjevanjem viškov električne energije in sproščanjem le-teh v času pomanjkanja električne energije. Tehnološke možnosti za shranjevanje večjih količin električne energije so omejene, ena od uporabnih možnosti so vodikovi sistemi, ki so sestavljeni iz elektrolizerja, hranilnika vodika in gorivne celice. S pomočjo vodikovih tehnologij se lahko trenutni viški električne energije s pomočjo elektrolize vode pretvorijo v vodik, ki se hrani v plinasti ali tekoči obliki v hranilnikih. Shranjeni vodik se lahko kasneje, v času povečanih potreb, pretvori nazaj v električno energijo s pomočjo gorivnih celic ali pa se neposredno uporabi kot gorivo za ogrevanje in transport ali kot surovina za industrijo. Da bi vodikov sistem zagotavljal učinkovito balansiranje elektro-energetskega sistema in da bi obratoval ekonomsko vzdržno, mora biti ustrezno zasnovan in dimenzioniran, poleg tega pa mora biti njegovo delovanje vseskozi usklajeno z razmerami in potrebami elektro-energetskega sistema. Obravnava teh dveh izzivov je bistvo predlaganega projekta. Iz tega izhaja prvi cilj projekta, to je razvoj avtomatskega koordinacijskega algoritma vodikovega sistema, ki se bo samodejno in na optimalen način odzival na razmere in zahteve elektroenergetskega sistema in trga. Vključen bo v več mehanizmov balansiranja: sistemske storitve, izravnalni trg in sezonsko shranjevanje energije. Upošteval bo trenutne in bodoče napovedane razmere v elektroenergetskem sistemu (napoved porabe in proizvodnje električne energije), dinamične omejitve vodikovega sistema, izkoristek vodikovega sistema v odvisnosti od načina delovanja, vpliv dinamičnega delovanja na življenjsko dobo in podobno. Na podlagi vseh naštetih dejavnikov bo koordinacijski algoritem s pomočjo optimizacijskega algoritma sproti generiral akcije balansiranja. Drugi cilj projekta je razvoj digitalnih dvojčkov (dinamičnih simulacijskih modelov) vodikovega sistema ter elektroenergetskega sistema in trga. S pomočjo digitalnih dvojčkov bomo ustvarili simulacijsko okolje in numerično simulirali delovanja vodikovega sistema v povezavi z elektroenergetskim sistemom in trgom. V simulacijskem okolju bomo testirali in optimizirali delovanje koordinacijskega algoritma, ovrednotili učinkovitost balansiranja in iz tega izhajajoče ekonomske učinke obratovanja vodikovega sistema. Poleg tega bosta digitalna dvojčka posredno vgrajena v sam koordinacijski algoritem in sicer za generiranje akcij balansiranja s pomočjo multi-kriterijske optimizacije na podlagi modela. Rezultati projekta bodo izjemno koristni za vse potencialne investitorje v vodikove sisteme. S pomočjo razvitih digitalnih dvojčkov vodikovega sistema ter elektroenergetskega sistema in trga bo možno s pomočjo računalniške simulacije določiti parametre vodikovega sistema in opazovati, kako vplivajo na obratovanje in rentabilnost. S pomočjo razvitega koordinacijskega algoritma bo možno vodikove sisteme optimalno usklajevati z elektroenergetskim sistemom in v simulacijskem okolju opazovati in optimirati njegovo delovanje ter vnaprej določiti potencialne ekonomske učinke in izid investicije. Koordinacijski algoritem bo možno iz simulacijskega okolja neposredno in z minimalnimi prilagoditvami prenesti v realne vodikove sisteme.