Wenn wir an Microgrids denken, denken wir normalerweise an Solarenergie, Windenergie und Batteriespeichersysteme. Aber es gibt alle Arten von Microgrid-Konfigurationen und eine ständig wachsende Vielfalt an innovativen Technologien, um sie mit Strom zu versorgen und davon zu profitieren. In Österreich gibt es beispielsweise ein Microgrid-Testbed, das von Forschern genutzt wird, um neue Konzepte und Steuerungsstrategien zu untersuchen. Dazu gehört die Erforschung von grünem Wasserstoff, einem aufkommenden neuen Speichermechanismus für saubere Energie, der sich auf eine Reihe von Branchen auswirken könnte. Schauen wir uns das genauer an ihre Forschung.
Grüner Wasserstoff entsteht durch die Spaltung von Wasser in reinen Wasserstoff und Sauerstoff mit erneuerbarer Energie. Es gibt auch nur Wasser ab, wenn es verbrannt wird. Darüber hinaus kann Wasserstoff entweder als Niedertemperaturflüssigkeit, unter Druck stehendes Gas oder als Feststoff auf Hydridbasis in Tanks gespeichert werden, was bedeutet, dass er eher wie herkömmliches Benzin transportiert und in Fahrzeuge abgegeben werden kann. Um jedoch eine Massenmarktdurchdringung zu erreichen, muss grüner Wasserstoffkraftstoff immer noch sowohl mit traditionellen Kraftstoffquellen als auch mit nicht grünem Wasserstoff konkurrieren.
Zu den an diesem Projekt beteiligten Forschern gehören Österreichs BEST (Bioenergie und nachhaltige Technologien) und Michael Stadler von Xendeebeachten Sie, dass andere haben sich mit der Integration von Wasserstoffspeicherung und Wasserstofffahrzeugen befasst bei intelligenten Netzen. Andere haben untersuchten die Rentabilität von grünem Wasserstoff, der mit Solar-PV hergestellt wurdeund noch andere haben erforschte die zentralisierte Wasserstoffproduktion. In diesem Projekt war es das Ziel der Forscher, grundlegende Erkenntnisse aus diesen Studien zu nutzen und ein Mikronetz zu erforschen, das die Produktion von grünem Wasserstoff, die Speicherung vor Ort und die Nutzung in Fahrzeugen integriert. Ja, wie viele betonen werden, gewinnen batterieelektrische Fahrzeuge eindeutig den realen Wettbewerb im Personenverkehr, wobei 11 % der Neuwagenverkäufe in Europa bereits vollständig batterieelektrisch sind und 19 % einen Stecker haben. Langstrecken-Lkw und Seeschifffahrt könnten Wasserstoff jedoch irgendwann in großem Umfang nutzen.
Für das Microgrid-Testbed selbst identifizierte das Projektteam die idealen Technologien als Solar-PV-Stromsysteme, Windkraftsysteme, Wasserstoff-Elektrolyseure und Wasserstoff-Energiespeichersysteme. Darüber hinaus würden Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge in das Microgrid-Ökosystem ein- und ausfahren, um Kraftstoff zu kaufen.
Dem Bericht zufolge „verwendete das Projektteam einen Rahmen mit mehreren Zielen, der die Möglichkeiten zur CO2-Minimierung zusammen mit den Kostenbeschränkungen berücksichtigt. Der Optimierungsrahmen verwendet auch Zeitreihendaten von einem Jahr, da die angemessene Modellierung der Optimierungstechniken einen ganzjährigen Zeithorizont erfordert, zumindest für die Einbeziehung der erneuerbaren Energiequellen und der Saisonabhängigkeit der Wasserstoffspeicherung in Microgrids.“
Mit anderen Worten, dies ist eine ganzjährige Studie, die untersucht, wie sich das Microgrid und seine verschiedenen Komponenten über alle Jahreszeiten hinweg verhalten.
Denken Sie jedoch daran, dass das Ziel dieser Arbeit nicht nur darin besteht, die Funktionsweise des Systems zu untersuchen, sondern einen effektiven Rahmen für die Optimierung der Planung eines Microgrids zu schaffen, insbesondere eines Microgrids, das die verschiedenen Phasen der Wasserstofferzeugung und -nutzung umfasst. Darüber hinaus musste das Design mit herkömmlichen Kraftstoffquellen sowie Wasserstoff verglichen werden, der durch den Kauf von Strom direkt vom Versorger entwickelt wurde. Die Autoren behandeln dies weiter in der folgenden Erklärung:
„Die Optimierung erfolgt relativ zu zwei unterschiedlichen Referenzfällen dh das Diesel-Basecase und das Utility-Basecase. Im Basisszenario Diesel wird der Mobilitätsbedarf der gesamten Flotte als durch den Dieselkraftstoff gedeckt betrachtet. Im Basisfall des Versorgungsunternehmens wird der Wasserstoffkraftstoff durch Elektrolyse erzeugt, gespeichert und verwendet, um den Mobilitätsbedarf der gesamten Flotte ausschließlich mit dem Strom des Versorgungsunternehmens zu decken. Nach der Erstellung der Referenzfälle erfolgt die Investitionsoptimierung durch Minimierung der CO2-Emissionen und Begrenzung der Energiekosten, die in verschiedenen Szenarien variieren. Die Ergebnisse umfassen (1) die optimale Dimensionierung und Disposition der Technologien, (2) die Wirtschaftlichkeit, (3) die Umweltauswirkungen, (4) einen Vergleich zwischen den optimalen Wasserstoff-Kraftstoffkosten und den aktuellen Marktkosten des Dieselkraftstoffs Identifizierung der H2-Diesel-Kostenlücke und (5) die Berechnung der CO2-Preise zur Schließung der H2-Diesel-Kostenlücke. Die Einzigartigkeit dieser Forschungsarbeit ergibt sich aus Beiträgen zur dekarbonisierten Energiewende im Mobilitätssektor, indem die oben genannten fünf sehr wichtigen Punkte in einer einzigen Studie adressiert werden.“
Interessanterweise schneidet der Diesel-Basisfall sowohl bei den jährlichen Energiekosten als auch bei den Emissionen tatsächlich besser ab als der Versorger-Basisfall. Dies liegt an der zusätzlichen Effizienz der Dieselproduktion vor Ort, die nicht unter den Übertragungs- und Erzeugungsverlusten leidet, die dem Versorgungsunternehmen entstehen. Darüber hinaus sind Wasserstofffahrzeuge und -systeme von Natur aus ziemlich ineffizient, daher sollte Wasserstoff unter Verwendung von Stromquellen vor Ort erzeugt werden, um Verluste sowie Wasserstoffspeicher- und Transportgebühren zu minimieren. „Das Versorgungs-Basisszenario hat im Vergleich zum Diesel-Basisszenario 65 % höhere jährliche Gesamtenergiekosten und 17 % höhere jährliche Gesamtkohlendioxidemissionen. Daher ist der Diesel-Basisfall viel billiger und erzeugt weniger CO2-Emissionen als der strombasierte Wasserstoff des Versorgungsunternehmens.“
Bild mit freundlicher Genehmigung von XENDEE
Die Forscher heben hervor, dass, obwohl Dieselmotoren den Basisfall des Versorgungsunternehmens übertreffen, der größte Gewinn von einem mit erneuerbarer Energie betriebenen Wasserstoff-Mikronetz kommt. Darüber hinaus wird diese Rechnung noch günstiger, wenn man Erhöhungen der Wasserstoffeffizienz, CO2-Steuern und Steueranreizprogramme berücksichtigt, die die Technologie noch attraktiver machen können. „Das interessanteste Ergebnis im Basisszenario des Versorgungsunternehmens ist, dass die erneuerbaren Energiequellen und die saisonale Wasserstoffspeicherung im Microgrid ohne weitere Kosten CO2-Einsparungen von rund 94 % erzielen können. Bei 20 % reduzierten Kosten stellt das Microgrid immer noch einen großen Anteil an erneuerbarer Energie dar, was zu einer erheblichen CO2-Einsparung von rund 74 % führt. Daher sind auf erneuerbaren Energien basierende Microgrids im Vergleich zu versorgungsbasierten Wasserstoff-Energiesystemen für die Dekarbonisierung des Mobilitätssektors sehr wünschenswert.“
Mit anderen Worten, wenn Sie auf Wasserstoff umsteigen, gehen Sie auf Grün um.
Dieser Artikel wird unterstützt von XENDEE.
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