Умната енергийна система на ТУ-София: Съхранява евтиния ток като водород и го връща в пиковите часове

Учени тестват платформа, която комбинира ВЕИ, батерии и водородно съхранение, докато паралелно симулират мащабни сривове в мрежата, за да предотвратят сценарии като аварията в Испания.

Евтината зелена енергия все по-често идва, когато не ни трябва. А когато потреблението скочи, цената тръгва нагоре. Това е парадоксът на енергийния преход и той вече се усеща и в България.

Екип от Техническия университет – София разработва решения, които атакуват проблема в две посоки. Първата е съхранение на излишната енергия чрез зелен водород. Втората е по-устойчива електроенергийна система, която да не се „разпада“ при големи аварии.

Близо 50% от енергията в света отива за отопление и охлаждане на сгради и индустрия. Това прави управлението на енергията критично, особено при ръст на възобновяемите източници. Според ръководителя на проекта проф. Ангел Терзиев фокусът не е само в нови мощности. По-важно е по-умното използване на вече произведената енергия.

Водородът като „батерия“ за евтиния ток

Когато слънцето е силно или вятърът е мощен, производството може да надвиши потреблението. Тогава цените падат рязко. Понякога стигат и отрицателни стойности. В други периоди, като зимата, картината се обръща и цените се покачват.

Решението, по което работи екипът, използва зелен водород. Излишната електроенергия може да произвежда водород чрез електролиза на вода. След това водородът се компресира и съхранява. При нужда може да се използва отново за електроенергия или топлина.

Подходът цели дългосрочно съхранение. Батериите са удобни за часове или дни. Водородът позволява по-дълги периоди на запас. Така евтината енергия не се губи. Тя се пренася към моментите с най-високо потребление.

Най-големият залог е в тежката индустрия

Зеленият водород не е само за баланс в мрежата. Той е кандидат-решение за производства, които трудно се декарбонизират. Това важи за циментовата, стъкларската, керамичната, металургичната и химическата промишленост.

В тези отрасли процесите изискват много високи температури. Точно там заменянето на изкопаеми горива е най-трудно. Затова в ТУ–София разработват технологии за смесване на водород с природен газ в съществуващи инсталации. Така част от газа може да се замени с водород от ВЕИ.

При горене водородът не отделя въглероден диоксид. Основният продукт е водна пара. Проф. Терзиев обаче подчертава и рисковете. При високи температури могат да се образуват азотни оксиди. Това налага оценка на цялостния ефект върху околната среда.

Възможно приложение се обсъжда и за въглищни централи. Частичното заместване на горивото би могло да намали емисиите. Това може да намали и разходите за въглеродни квоти, които са ключов разход за този сектор в ЕС.

Smart End: една платформа, която решава кога да пази и кога да продава

Паралелно с водородните разработки учените изграждат система за управление на енергията Smart End. Тя събира в една платформа фотоволтаици, вятър, батерии, водородно съхранение и връзка с мрежата.

Алгоритъмът следи в реално време производство, потребление и пазарни цени. После определя кой ресурс е най-изгоден за момента. При ниски цени може да зарежда батерии или да произвежда водород. При високи цени използва натрупаната енергия.

Целта е проста. Излишната енергия да не се губи, а да се складира. Така системата става по-ефективна и по-малко зависима от ценови шокове.

Проектът се развива в рамките на научна група „Нови технологии за зелена енергия и възобновяеми енергийни източници“ по програма за повишаване на научния капацитет на ТУ–София.

Науката срещу „мрака“: как се тренира реакция при срив

В същия университет друг екип работи по още по-тежък сценарий. Какво става при пълен срив на електроенергийната система.

Като пример се посочва голяма авария в Испания, при която загиват осем души и има тежко ранени. По думите на доц. Рад Станев тогава спират светофари, комуникации и транспорт. Болници минават на резервно захранване. Предприятия губят продукция и време.

Екипът изследва каскадните сривове, при които един отказ води до следващ. В лабораторна среда се възпроизвеждат аварии с реални физически величини. Тестват се различни настройки на инвертори и автоматика. Целта е да се намерят конфигурации, при които мрежата издържа.

Според изследователите електроенергийната система се е променила. Днес има стотици хиляди разпределени ВЕИ източници. Те работят с инвертори и нямат естествена инерция. При грешни настройки могат да се изключат за милисекунди. Това може да ускори каскаден срив.

Затова устойчивостта вече не е задача само на системния оператор. Важна роля имат и електроразпределителните мрежи. Според учените там често липсват инструменти и обучени специалисти. Изграждането на капацитети става ключов приоритет.

На европейско ниво водородът се ускорява като политика и инвестиции. Очакват се програми с високо съфинансиране. ТУ–София е член на Hydrogen Europe Research и участва в международни проекти. Посоката е ясна. Водородът излиза от лабораториите и влиза в реалната енергетика. Но за внедряването в България ще са нужни и ясни правила, които да гарантират безопасност и предвидимост за бизнеса.

Още новини в категория Технологии

Последвайте ни в Telegram: https://t.me/p26news