Innowacyjny projekt szczecińskich naukowców i Enei Operator. Zielony wodór pomoże magazynować energię elektryczną z OZE i stabilizować sieć

Enea Operator, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie oraz Uniwersytet Szczeciński zaangażowane są w innowacyjny projekt naukowo-badawczy H2eBuffer. W jego efekcie powstanie system magazynujący energię i stabilizujący sieć energetyczną, który będzie wykorzystywał zielony wodór wytworzony z instalacji OZE. Projekt przyczyni się również do rozwoju energetyki odnawialnej, w tym prosumenckiej. H2eBuffer to praktyczny przykład jak już dziś wykorzystać zielony wodór, który nazywany jest paliwem przyszłości.

Realizacja projektu to odpowiedź na potrzeby rynku energetycznego w Polsce. Dynamiczny rozwój odnawialnych źródeł energii wymaga stabilizacji pracy dystrybucyjnej sieci energetycznej. H2eBuffer, czyli wodorowy bufor energetyczny, ma szansę stać się rozwiązaniem, które w oparciu o ekologiczne paliwo, nie tylko zwiększy efektywność wykorzystania energii z instalacji OZE, ale pozwoli również na zmniejszenie przerw w dostawach energii i poprawę parametrów jakościowych prądu dostarczanego do odbiorców Enei Operator. Zwiększona zostanie również elastyczność sieci, umożliwiając przyłączanie do niej większej liczby odnawialnych źródeł energii.

W trosce o naturę i zgodnie z trendami transformacji energetycznej, sercem opracowywanego przez naukowców i energetyków z Enei Operator projektu będzie magazyn energii oparty o zielony wodór. Jest on ekologicznym paliwem powstającym w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii elektrycznej z OZE, czyli instalacji fotowoltaicznych, farm wiatrowych, czy też elektrowni wodnych. W planach jest również opracowanie dodatkowych koncepcji użytkowego wykorzystania wodoru, np. do zasilania samochodów należących do floty Enei Operator.

– Transformacja w kierunku gospodarki niskoemisyjnej już trwa i jest nieodłączną częścią  naszej rzeczywistości. Dzięki współpracy i zaangażowaniu szczecińskiego środowiska naukowego, jako pierwsi w Polsce, będziemy testować na naszej sieci energetycznej innowacyjne rozwiązanie magazynowania energii z wykorzystaniem ekologicznego paliwa, jakim jest zielony wodór. Rozwój technologii wodorowych jest jednym z priorytetowych elementów Krajowego Planu Odbudowy i przyszłością energetyki. Grupa Enea już dziś wdraża i testuje nowoczesne rozwiązania, które będą stanowić ważny udział w transformacji polskiej gospodarki – podkreśla Rafał Mucha, wiceprezes Enei ds. finansowych.

– Innowacje stanowią ważny impuls w rozwoju gospodarczym państw, są niezbędne do zwiększania potencjału ekonomicznego czy produkcyjnego każdej firmy. Sektor energetyczny potrzebuje innowacji, które będą napędzały i intensyfikowały jego  transformację w kierunku zeroemisyjnym. Współpraca w ramach konsorcjum Grupy Enea oraz dwóch szczecińskich uczelni przyczyni się do wzmocnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju i realizacji celów zrównoważonego rozwoju – dodaje Marcin Pawlicki, wiceprezes Enei ds. operacyjnych.

Transformacja polskiego sektora energetycznego, której Grupa Enea jest aktywnym uczestnikiem, wymaga ograniczenia wykorzystania paliw kopalnych na rzecz OZE, a także poprawy efektywności energetycznej. Zastosowanie energii ze źródeł odnawialnych niesie ze sobą wiele korzyści, w tym zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, dywersyfikację dostaw energii czy zmniejszoną zależność od rynków paliw kopalnych (w szczególności węgla, ropy naftowej i gazu).

– Udział w konsorcjum Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie oraz podjęcie próby realizacji tego innowacyjnego projektu, który wpisuje się w europejską strategię Zielonego Ładu jest zadaniem ambitnym. Wierzę w to, że dzięki współpracy dwóch znamienitych uczelni Pomorza Zachodniego oraz przedsiębiorstwa energetycznego Enea Operator powstanie rozwiązanie, którym będziemy mogli pochwalić się nie tylko w Polsce, ale również poza jej granicami – powiedział prof. Jacek Wróbel, rektor Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.

OZE, dla efektywnej pracy, wymagają stabilizacji, którą mogą zapewnić magazyny energii, szczególnie oparte o zielony wodór. Kluczowym wyzwaniem jest skuteczne zarządzanie nadwyżkami wytworzonej energii elektrycznej. Wpływ na to mają między innymi zmienne warunki pogodowe, które powodują wahania wytwarzania i zużycia energii.  Zgodnie z Polityką Energetyczną Polski do roku 2040 pożądany jest rozwój rozwiązań, które umożliwią postęp w zakresie magazynowania energii, zwłaszcza takich, które pozwoliłyby w większym stopniu wykorzystać energię produkowaną ze źródeł odnawialnych. Projekt H2eBuffer jest odpowiedzią na to zapotrzebowanie. Dużą rolę w tym zakresie może odegrać wodór, który pozwala na stosunkowo długi okres przechowywania paliwa oraz możliwość szybkiego reagowania na potrzeby systemu elektroenergetycznego.

– Naukowcy z Uniwersytetu Szczecińskiego bacznie obserwują zmiany jakie zachodzą w obszarze europejskiej i światowej energetyki. Na uczelni działa Centrum Zarządzania w Energetyce, która skupia pracowników naukowych zainteresowanych problematyką energetyki.  W projekcie wkład Uniwersytetu Szczecińskiego polega na umiejętności wniesienia komponentów ekonomiczno-logistycznych w zagadnienia do tej pory rozpatrywane głównie na gruncie technicznym – mówi prof. dr hab. Andrzej Skrendo, prorektor ds. Nauki Uniwersytetu Szczecińskiego.

Warunkiem uzyskania niskiej emisyjności procesu magazynowania energii w projekcie H2eBuffer jest wykorzystanie tzw. zielonego wodoru, czyli produkowanego z nadwyżek produkcyjnych OZE w procesie elektrolizy. Światowe analizy wskazują, że jest to jedyne rozwiązanie, które odpowiada potrzebom zrównoważonego rozwoju w długiej perspektywie czasowej. Wodór może być wykorzystany jako nośnik energii/magazyn energii lub jako paliwo. W pierwszym przypadku zmagazynowany wodór służyć będzie do ponownej produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem ogniw paliwowych.

– Enea Operator jako lider innowacji wśród polskich operatorów systemu dystrybucyjnego (OSD), wykorzystując swój własny potencjał B+R i współpracując z uczelniami partnerskimi, z pewnością będzie istotnym podmiotem promowania i wykorzystywania nowoczesnych technologii opartych o wodór –  podkreśla dr hab. Wojciech Drożdż, prof. US, wiceprezes Enei Operator ds. innowacji i logistyki.

Praca odnawialnych źródeł energii jest w dużym stopniu niestabilna i zależna od czynników zewnętrznych, takich jak np. pogoda. Wraz ze wzrostem liczby producentów energii ze źródeł odnawialnych potrzebna jest dodatkowa stabilizacja parametrów sieci energetycznych, również na poziomie dystrybucyjnym. Powoduje to też konieczność ponoszenia dodatkowych kosztów operatora na stabilizację parametrów, tak aby odbiorcy mieli w gniazdku prąd odpowiednej jakości.

Istotą projektu wodorowego bufora energetycznego jest opracowanie rozwiązania systemowego, stabilizującego pracę dystrybucyjnych sieci elektroenergetycznych. Bufor, jako część tych sieci, przyczyni się do zwiększenia efektywności gospodarowania energią elektryczną, zwiększając elastyczność sieci w zakresie możliwości przyłączeń nowych producentów energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. W efekcie H2eBuffer podniesie bezpieczeństwo i niezawodność sieci, a także parametry jakościowe dostarczanej energii.

– W naszym projekcie najpierw ekologiczna elektryczność wytworzona przez słońce lub wiatr, przetworzona zostanie w wodór, który będziemy magazynować. Uzyskany w ten sposób zielony wodór chcemy wykorzystywać do dwóch celów. Pierwszym jest magazynowanie nadwyżek energii elektrycznej z OZE i przerabianie wodoru z powrotem na elektryczność, w chwilach gdy energii elektrycznej z OZE będzie brakować. To jest bardzo nowatorskie rozwiązanie i świadczy o innowacyjności naszego projektu w skali międzynarodowej. Drugim, komplementarnym celem jest wykorzystywanie nadwyżek wyprodukowanego wodoru do zasilania np. samochodów elektrycznych operatora systemu dystrybucyjnego – tłumaczy prof. Stefan Domek, kierownik projektu H2eBuffer.

Projekt rozpoczął się z początkiem stycznia 2021 roku, a jego ukończenie planowane jest na koniec 2023 roku. Prace nad H2eBuffer podzielone zostały na 5 etapów. Każdy z członków konsorcjum realizuje swoje zadania w określonej kolejności. Aktualnie dobiegają końca prace w ramach pierwszego etapu, który realizuje Uniwersytet Szczeciński.

– Uniwersytet Szczeciński realizuje dwa z pięciu etapów. Pierwszy obejmuje badania przemysłowe, a drugi badania w zakresie prac rozwojowych. W pierwszej kolejności badania będą polegać na opracowaniu modelu teoretycznego architektury systemu. Wodorowe łańcuchy dostaw wymagają analizy od etapu zaopatrzenia w energię odnawialną przez fazę produkcji aż po etap dystrybucji. Będziemy to wszystko analizować pod kątem czynników technicznych, ekonomiczno-logistycznych, formalno-prawnych i lokalizacyjnych – informuje dr hab. Marzena Frankowska, prof. US, koordynator projektu, Uniwersytet Szczeciński.

Szczegółowy projekt techniczno-technologiczny energetycznego bufora wodorowego zostanie opracowany w drugim etapie projektu. Kompletny system będzie się składał z trzech głównych części:

• modułu elektrolitycznego generatora wodoru;
• modułu magazynu wodoru;
• modułu wodorowego ogniwa paliwowego.

Dodatkowo H2eBuffer będzie zawierał moduły pomocnicze niezbędne do funkcjonowania całego systemu: moduł zasilania, czyli główny generatora wodoru i ogólny całego systemu oraz moduł inwerterów odpowiedzialnych za zwrot energii do sieci elektroenergetycznej.

Enea Operator odpowiada za część praktyczną projektu. Spółka z Grupy Enea zrealizuje prototypową i pełnoskalową instalację wodorowego bufora energetycznego, którą podłączy do swojej sieci energetycznej. Testy instalacji w warunkach operacyjnych pozwolą na przeprowadzenie wiarygodnych analiz porównawczych w zakresie poprawnego działania systemu i zgodności prototypu z założeniami projektu.

Projekt realizowany jest w ramach naboru - Projekty aplikacyjne 4.1.4, Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020 w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju. Całkowita wartość projektu wynosi prawie 13 mln zł. Maksymalny poziom refundacji ze środków UE to ok. 6,5 mln zł. W skład konsorcjum realizującego projekt wchodzą: Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie (lider), Uniwersytet Szczeciński oraz Enea Operator.

Grupa Enea jest jednym z najważniejszych podmiotów na rynku energii w Polsce, współodpowiedzialnym za bezpieczeństwo energetyczne państwa. Przedsiębiorstwo obserwuje globalne trendy i w pełni rozumie wyzwanie, jakim są zmiany klimatyczne, dlatego uczestniczy aktywnie w rozwoju sektora OZE. Z tego względu finalizowane są prace nad nową strategią Grupy, która będzie ambitną odpowiedzią na zmieniające się wymagania rynku i otoczenia. Enea chce przede wszystkim inwestować w technologie zeroemisyjne.