L'hidrogen està guanyant importància com una font d'energia de valor per a la transició cap a sistemes d'energia baixes en emissions.
L'hidrogen es pot desplegar com a font elèctrica quan s'utilitza en piles de combustible per produir electricitat. Al mateix temps, la producció d'hidrogen mitjançant el procés d'electròlisi (també conegut com la tecnologia Power to Hidrogen (PtH)) actua com a càrrega. Aquestes dues tecnologies poden oferir beneficis a les xarxes elèctriques, com ara alleujar els punts de congestió, maximitzar la penetració d'energia renovable, oferir flexibilitat al sistema i oferir serveis de suport al sistema (per exemple, serveis de suport de freqüència per als TSO o de tensió pels DSO). Tot i que l'hidrogen pot aportar molts beneficis a les xarxes elèctriques, encara cal resoldre com integrar aquestes tecnologies.
L'hidrogen comença a posiocionar-se com un combustible per una tecnologia alternativa per substituir els recursos basats en combustibles fòssils. S'espera que la demanda d'hidrogen es dupliqui el 2030 segons va publicar l'Agència Internacional de l'Energia (AIE), Hydrogen, AIE a París el 2022. Per tant, és probable que més sectors de combustibles fòssils apostin per el hidrogen en el futur juntament amb altres formes d'energia renovable. Els electrolitzadors i les piles de combustible són les dues principals tecnologies d'integració a la xarxa d'hidrogen. Els electrolitzadors produeixen hidrogen mitjançant el procés d'electròlisi i actuen com una càrrega a la xarxa elèctrica, mentre que l'hidrogen produït s'utilitza a les piles de combustible per generar electricitat. Segons la AIE, les previsions de la capacitat global de l'electrolitzador podria arribar als 240 GW el 2030. Així, es poden obtenir més beneficis per al sector elèctric integrant les tecnologies de l'hidrogen a la xarxa elèctrica.
Això esdevé com una oportunitat per a la xarxa elèctrica gràcies, a les tecnologies basades en l'hidrogen per descarbonitzar els sectors de generació electrica i el transport. La majoria dels beneficis es poden obtenir mitjançant la producció d'hidrogen verd mitjançant la coubicació de la infraestructura d'hidrogen amb fonts d'energia renovables i zones d'energia renovable. Les fonts d'hidrogen podrien aportar els següents beneficis:
1.- Gestió de la congestió de la xarxa de transport i distribució i ajornar inersions per fer més xarxa de transport i distribució
2.- La integració de fonts d'energia renovables basades en eòliques o solars fotovoltaiques, les actuals xarxes de transport i distribució, cada cop estan més congestionades ja que la infraestructura de transport i distribució es va disenyar per rebre energia de les plantes de generació convencionals i síncrones. Mitjançant la col·locació d'electrolitzadors d'hidrogen en les zones amb molta renovable, l'energia renovable generada localment es pot utilitzar per produir hidrogen. Per tant, podria ajudar a la capacitat de les línies de transport i distribució.
3.- Augmentar la producció d'hidrogen verd amb la finalitat de minvar les emissions de gasos d'efecte hivernacle. Per tant, col·locar electrolitzadors d'hidrogen amb zones d'energia renovable pot ajudar a augmentar la producció d'hidrogen verd, que és un pas essencial per reduir les emissions de carboni als sectors de l'electricitat, el transport i la indústria.
4.- Capacitat per reduir les pèrdues associades al transport d'energia i als processos de conversió gràcies a que els electrolitzadors d'hidrogen ofereixen un mecanisme per utilitzar l'electricitat en el punt de producció d'energia i col·locar-los en les plantes d'energies renovables. Per tant, es pot evitarel transport d'electricitat a llarga distància per minimitzar les pèrdues d'energia.
5.- Reduir la limitació d'energia renovable ja que la generació d'energia renovable variable s'està reduint a causa de les limitacions d'estabilitat a la xarxa). Per tant, es pot evitar col·locant estratègicament electrolitzadors d'hidrogen que poden actuar com a càrrega local per consumir l'energia dels generadors renovables que no permeten regulació.
6.- Capacitat per oferir serveis de suport a la xarxa i flexibilitat motivat per la creixent penetració de les fonts d'energia renovables connectades amb convertidors, els sistemes elèctrics requereixen serveis de suport a la xarxa per mantenir la seva estabilitat. Els electrolitzadors d'hidrogen i les piles de combustible poden proporcionar serveis de suport de freqüència i tensió a la xarxa elèctrica. En concret, els electrolitzadors de membrana d'electròlits de polímer (PEM) tenen una velocitat de rampa i un temps d'arrencada elevats, ideals per obtenir serveis de suport a la xarxa i flexibilitat. A més, la xarxa elèctrica requereix més flexibilitat a causa de l'alta variabilitat i intermitència d'aquestes renovables i, per tant, requereix noves fonts per proporcionar flexibilitat al sistema. Els electrolitzadors d'hidrogen poden proporcionar aquesta capacitat actuant com una càrrega flexible la qual, pot augmentar i disminuir la demanda del sistema.
La col·locació dels electrolitzadors d'hidrogen per augmentar la producció d'hidrogen verd, és essencial utilitzar l'energia verda per a la producció d'hidrogen. Tanmateix, col·locar els electrolitzadors d'hidrogen en zones riques en renovables amb la infraestructura de transport d'hidrogen disponible és un repte. En particular, localitzar electrolitzadors d'hidrogen per optimitzar el cost és a dir, minimitzar el cost associat a l'emmagatzematge i transport d'hidrogen i maximitzar la producció d'hidrogen verd, és un repte considerable.
Els electrolitzadors i les piles de combustible són relativament cars en comparació amb altres tecnologies emergents. Per tant, és difícil justificar aquesta elevada inversió necessària per a aquestes tecnologies tret que els governs les subvencionin. Tot i que es preveu que el cost d'aquestes tecnologies es redueixi en el 2030, actualment, és un repte desenvolupar una gran infraestructura d'hidrogen.rogen
La clau per maximitzar la producció d'hidrogen verd és el disseny estratègic de la infraestructura d'hidrogen com seria: electròlitzadors, instal·lacions d'emmagatzematge i transport en zones d'energia renovable. Això requereix un marc de planificació coordinada per als recursos renovables variables i la producció d'hidrogen. Dissenyar un marc cordinat de planificació, augmentarà la producció d'hidrogen verd i l'ús eficient de les energies renovables i reduirà la limitació de les energies renovables. Aquest marc de planificació hauria d'incloure les limitacions de la xarxa.
Ramon Gallart
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada