Интеграция гидроэнергетики и водорода набирает обороты

В мае национальные лаборатории США Национальная лаборатория Айдахо (INL) и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) заключили партнерские отношения с регулируемой коммунальной компанией Idaho Power, чтобы определить жизнеспособность интеграции производства водорода с гидроэнергетикой. Лаборатории отметили, что эта перспектива может сыграть новую важную роль для 17 недорогих гидроэнергетических проектов Idaho Power, которые генерируют основную часть электроэнергии, которую компания поставляет на территорию площадью 24 000 квадратных миль в Айдахо и Орегоне. Проект «оценит сочетание технологий производства электролитического водорода с гидроэлектростанциями, чтобы определить сценарии, которые могут помочь Idaho Power достичь своей цели по обеспечению 100% чистой энергии к 2045 году», - отметил Бретт Дюма, директор Idaho Power по вопросам окружающей среды.

Эта мера примечательна тем, что, хотя интерес к водороду заметно вырос за последние пять лет, усилия по интеграции производства водорода с гидроэнергетикой были в значительной степени приглушены в США. В 2022 году выработка гидроэлектроэнергии составила около 6,2% от общего объема производства электроэнергии в США. По данным По данным Управления энергетической информации США (EIA), около половины общего объема производства традиционной гидроэлектроэнергии в США сосредоточено в Вашингтоне, Калифорнии и Орегоне.

Гидроэнергетика сыграла решающую роль в регионе, учитывая ее способность обеспечивать базовую нагрузку и гибкость. Он включает в себя изменение как активной, так и реактивной выходной мощности для обеспечения поддержки напряжения, инерционной характеристики, первичной частотной характеристики и рабочих резервов. Однако гибкость гидроэнергетики и гидроаккумулирующих систем может быть ограничена конкретными требованиями к экологическим стокам, ирригации, навигации, рекреации, борьбе с наводнениями и другим услугам, которые часто имеют приоритет над производством электроэнергии.

«Перерабатывая непиковое производство энергии в виде водорода, водород можно повторно электрифицировать во время пикового спроса на энергию», — сказал Дэниел Вендт из INL, главный исследователь и исследователь проекта Idaho Power. Хранение водорода в качестве топлива также может помочь стабилизировать энергосистему и предложить более чистую альтернативу резервному производству электроэнергии на ископаемом топливе, отметили в лаборатории.

Однако в рамках еще одной важной цели проект также оценит, как избыток кислорода, образующийся в качестве побочного продукта при выработке водорода, может быть использован для улучшения качества речной воды. «Водохранилища за плотинами могут иметь низкий уровень растворенного кислорода, особенно летом и ранней осенью», — пояснил INL. «Растворенный кислород в реке необходим рыбам и другим водным видам». По словам Дюма, Idaho Power уже видит положительные результаты от добавления кислорода в воду, вытекающую из плотины Браунли в каньоне Хеллс.

По словам Ди Ву, главного инженера-исследователя и технического руководителя PNNL, лаборатории будут изучать различные сценарии использования водорода с помощью передовых методов моделирования и анализа. «Для эффективного планирования производства водорода необходимы передовые методы моделирования и оптимизации, учитывающие как возможности изменения энергии, так и потребности в кислороде с учетом ограничений как на уровне системы, так и на уровне компонентов», — отметил он.

Исследование дополнит растущий портфель проектов, которые уже реализуются по всему миру. В частности, европейские производители электроэнергии возглавляют усилия по развитию интеграции водорода в гидроэлектростанции, отчасти благодаря стимулам, позволяющим более полно использовать существующие гидроэнергетические активы, а также перспективам закрепиться в качестве ключевого поставщика на развивающихся рынках водорода.

В апреле немецкая энергетическая компания RWE объявила, что будет сотрудничать с инфраструктурной фирмой Badenova для строительства водородного узла в рамках инициативы H2@Hydro на Верхнем Рейне. RWE планирует построить электролизную установку мощностью 50 МВт на своей Рейнской ГЭС RADAG в Альбруке к концу 2026 года. Русловая электростанция с базовой нагрузкой вырабатывает 660 ГВтч ежегодно на границе Германии и Швейцарии. Электролизный завод будет использовать часть этой гидроэнергии для производства до 8000 тонн водорода в год.