海上风电的间歇性对绿色氢生产来说既是挑战也是机遇。新一代平台将占用海上风电场的空间,因为氢气生产用于帮助平衡电力供需。绿色氢气可以在离网风电场生产,但如果并网,也可以在高峰时段通过运行电解槽生产,然后储存起来以备后用。
“在这方面,绿色氢可以发挥重要作用,它可以在与电池不同的规模上运行,以平衡可再生能源生产的供应和需求波动,”挪威氢能公司 Hystar 的公共事务顾问 Synne Myhre Jensen 说。作为HyPilot项目的一部分,合作者Equinor计划展示Hystar用于制氢的高效PEM电解槽,该电解槽是针对海上风电应用中常见的可变输出量身定制的。
绿色氢气可以在离网风电场生产,但也可以在高峰时段通过运行电解槽生产,然后在风电场连接到电网的情况下储存起来以备后用。
PEM电解槽可以快速上升和下降以应对功率波动,尽管频繁启动和停止可能导致组件退化,但Sealhyfe项目已经证明,在海上可以克服挑战。Lhyfe 对 Plug 的 1MW PEM 电解槽进行了为期 14 个月的试验,证实了该系统能够管理所经历的功率变化,包括在最大生产能力下。所取得的性能与在陆地上一样高。Lhyfe的目标是从2026年开始运营10MW的系统。
在另一个项目中,SwitcH2 和 BW Offshore 与合作伙伴 Strohm、MARIN 和 TU Delft 一起开发一种海上绿氨 FPSO,能够在高峰期使用 300MW 电解槽工厂每天生产 790 吨绿氨。
FPSO将使用风能和波浪能,并将其转换为船上直流电,为PEM电解槽提供动力。
SwitH2 国际总监 Bob Rietveldt 说:“船舶的发电和配电系统能够产生保持电解槽始终运行所需的电力,因为我们除了可再生能源外,还可以从船舶的发电系统中增加电力。通过这种方式,我们避免了工厂的任何停工,并且始终能够产生保持运行所需的基本负载,即使在没有风的日子里也是如此。为电解槽提供一个集中式平台是合乎逻辑的,也更经济。在单个风力涡轮机上分散部署的情况下,这意味着如果你不能储存电力,有时它根本无法产生,而且很难再次启动,并且很可能需要在涡轮机上储存氢气或电池供电来克服这种情况,从而使其非常昂贵。集中式电解槽将始终保持运行,因为我们可以在需要时从船舶系统提供额外的电力。”
SwitH2 认为,为电解槽提供一个集中式平台是合乎逻辑且更经济的。除了海上风电之外,太阳能也很有意义。将风能、波浪能和太阳能结合起来更稳定,但仍有可能需要备用电源的日子。在我们的FPSO中以产生的液氨形式进行储能是最简单、最经济的方法,而且很容易储存在FPSO内部。氢气储存或电池储存更困难,并不是最优化的解决方案。
据欧盟资助的HYScale计划的参与者称,阴离子交换膜(AEM)电解槽技术是PEM的一项发展,使用非关键原材料,也可以提供可扩展且经济的解决方案。首席执行官 Schwan Hosseiny 博士称,由 CENmat 开发的特定技术可以在更高的电流密度下稳定运行,这意味着工厂可以更加紧凑。低空间要求很重要,因为如果电解槽在低电流密度下运行,到 2050 年预计电解装置将达到 4-5 太瓦,这将需要巨大的空间。