Elektrownia wiatrowo-fotowoltaiczna produkująca zielony wodór na potrzeby stacji tankowania wodoru oraz obsługująca elektrokoagulacyjną jednostkę uzdatniania wody. Taki zrównoważony układ wykorzystujący odnawialne zasoby energii został poddany analizie techniczno-ekonomicznej przez naukowców z Czech. Instalacja ta, wykorzystująca nadwyżkę energii do uzdatniania wody, według jej projektanta byłaby w stanie osiągnąć uśredniony koszt wodoru na poziomie 2,89 euro/kg.

Produkcja wodoru z OZE

Energia i paliwo potrzebne do ładowania ekologicznego transportu powinny być wytwarzane przy użyciu ekologicznych źródeł energii, aby osiągnąć cele w zakresie zrównoważonego rozwoju i obniżyć emisję gazów cieplarnianych. Międzynarodowy zespół naukowców zdecydował się na lokalizację systemu służącego zielonej mobilności w gminie Ostrawa, w północno-wschodnim regionie Czech, gdzie promieniowanie słoneczne wynosi średnio 2,89 kWh/m² dziennie, a wiatr wieje z prędkością około 5,69 m/s. 

W przedstawionej analizie panele fotowoltaiczne i turbiny wiatrowe stanowią źródło wymaganej energii elektrycznej dla elektrolizerów i reaktorów elektrokoagulacyjnych. W systemie off-grid do magazynowania nadwyżki energii elektrycznej wykorzystywane są akumulatory kwasowo-ołowiowe.
Do optymalnego zaprojektowania elektrowni badacze wskazali: panele fotowoltaiczne o mocy 298 kW, 22 turbiny wiatrowe o mocy 100 kW każda, 30 ciągów akumulatorów kwasowo-ołowiowych o mocy 1 kWh, elektrolizer o mocy 1 000 kW oraz zbiorniki na wodór o pojemności 800 kg.
Według ich analiz elektrownia fotowoltaiczna może wygenerować do 300 425 kWh/rok, a turbiny wiatrowe 6 697 566 kWh/rok. Roczne zużycie energii przez elektrolizery wynosi około 3 972 059 kW, a ich produkcję szacuje się na 85 595 kg rocznie. 
Naukowcy zaobserwowali, że taki system może produkować wodór po znacznie niskich cenach. Uśredniony koszt wodoru (LCOH - ang. levelized cost of heat)) wynosi 2,89 euro/kg, podczas gdy bieżący koszt netto to 5,49 mln euro, nie licząc kosztu sprężarki.

Zrównoważony i autonomiczny system energetyczny

Elektrownia wiatrowo-fotowoltaiczna poza produkcją  zielonego wodoru na potrzeby stacji tankowania wodoru, będzie obsługiwała też elektrokoagulacyjną jednostkę uzdatniania wody w Ostrawie.

Elektrokoagulacja to technologia oczyszczania ścieków. To proces elektrochemiczny, podczas którego anody, często wykonane z elektrod aluminiowych lub żelaznych, ulegają korozji w celu uwolnienia aktywnych koagulantów do roztworu. Kluczowe zalety tej metody w porównaniu z konwencjonalnymi technikami, takimi jak koagulacja chemiczna i adsorpcja, obejmują dostarczanie środków reaktywnych „in situ”, brak wtórnego wytwarzania zanieczyszczeń oraz zwarty charakter sprzętu.

Ze szczegółową analizą zrównoważonego systemu poza siecią można zapoznać się w artykule pt. An optimal standalone wind-photovoltaic power plant system for green hydrogen generation: Case study for hydrogen refueling station, opublikowanym w czasopiśmie Results in Engineering.


Źródło: sciencedirect.com
Zdjęcie: Canva