Использование возобновляемых источников энергии с водородным накопителем для системы энергоснабжения потребителя

Аннотация. Проделан анализ и рассмотрены основные элементы автономного энергокомплекса, работающего с использованием водородного цикла на примере энергоснабжения метеорологической станции. В рассмотренном энергокомплексе генерация электроэнергии идёт за счёт совместной работы ВЭУ и водородной электрохимической системы. Разработаны алгоритм и модель для электроснабжения заданного потребителя с помощью ВИЭ и водородного аккумулирования энергии. Показано, что использование водородного аккумулирования повышает эффективность использования ВИЭ. По результатам, представленным в данной работе, период окупаемости проекта составит 0,05 года что показывает высокую рентабельность проекта.

Ключевые слова: энергосбережение, возобновляемая энергетика, электролизер.

Введение. Разбирая перечень проблем современной энергетики России, можно выделись следующие:

• проблема наличия легкодоступных энергоресурсов, ведущая к снижению выработки электроэнергии с использованием нефтепродуктов и газа. Следовательно, потребуется их замещение для эффективного энергоснабжения;
• проблема выбросов и утилизации отходов использованных ресурсов;
• проблема разработки новых установок возобновляемой энергетики

Один из путей решения проблем - переход на новый технологический уровень, который обеспечит более высокие показатели эффективности, лучшую защиту окружающей среды и большую надежность.

Целью данной работы является обеспечение автономного энергоснабжения метеорологической станции в районе Кольского полуострова, работающей только на ветровой энергии, так как она является наиболее универсальной и повсеместно доступной.

Описание проблемы. Исследуемая национальная метеорическая станция расположена на северо-востоке Кольского полуострова. Предполагается, что объект расположен в труднодоступных районах, а его энергоснабжение осуществляется от каскада Серебрянских ГЭС по одноцепной ЛЭП. В случае аварии на линиях электропередач идёт полное обесточивание потребителей, происходит переподключение на резервное питание от аварийного дизель-генератора. 

Беря во внимание удаленность от ЛЭП, целесообразно будет использовать автономную систему энергоснабжения, состоящую из ветроэнергетической установки (ВЭУ) и системы аккумуляции энергии на основе водородной энергетики.

Для расчётов были взяты среднегодовые данные по скорости ветра, и рассмотрены самые тяжёлые режимы работы системы, с временным отсутствием ветра, что бывает крайне редко для данного места.

Результаты исследований. В данной работе по Методике расчета энергетического комплекса для тепло и электроснабжения автономного потребите ля на базе возобновляемых источников энергии было взято за основу расчетов три режима работы ветроустановки.

Можно наблюдать, что по расчетам производство энергии в сумме в трех режимах полностью покрывает затраты потребителя.

Рисунок 1. График покрытия нагрузок потребителя

Так же по графику покрытия нагрузок потребителя видно, что расчеты верны и потребитель полностью обеспечен энергией во всех режимах работы системы.

Вывод. В данной работе был проделан анализ и рассмотрены основные элементы автономного энергокомплекса, работающего с использованием водородного цикла на примере энергоснабжения метеорологической станции.

В рассмотренном энергокомплексе генерация электроэнергии идёт за счёт совместной работы ВЭУ и водородной электрохимической системы.

К несомненным достоинствам такой системы, по сравнению с широко распространёнными и применяемыми электрохимическими аккумуляторами, можно отнести отсутствие необходимости в разработке специальных технологий утилизации, а, в сравнении с дизельными генераторами, значительная экономия экологически вредных горюче-смазочных материалов.