Doktorska disertacija
Sistem za podporo odločanju pri zasnovi sistema za proizvodnjo zelenega vodika v hidroelektrarni
Ogledi: 8 | Prenosi: 7
Povzetek
Disertacija združuje akademske raziskave in uporabo pridobljenih rezultatov na vzorčnem testnem procesu.
Z nastajanjem elektroenergetskih sistemov z visokim deležem obnovljivih virov vodik postaja tudi pomemben energetski nosilec, ki omogoča shranjevanje presežkov energije, zmanjšuje onesnaženost zraka in podnebne spremembe ter se uporablja kot surovina v različnih industrijskih procesih. Zato je proizvodnja vodika iz obnovljivih virov energije (zeleni vodik) pomembna tema, kjer ima lahko hidroelektrarna, kot najbolj stabilen vir obnovljive električne energije, pomembno vlogo. Vendar je današnja proizvodnja zelenega vodika težko ekonomsko upravičena zaradi trenutne cene tehnološke opreme za njegovo proizvodnjo, ki še ni predmet masovne proizvodnje. To preprečuje široko uporabo vodikovih tehnologij.
Osnovna cilja disertacije sta obravnava možnosti za proizvodnjo zelenega vodika v pretočni hidroelektrarni med njenim rednim obratovanjem in ocena ekonomske upravičenosti soproizvodnje električne energije in vodika. Hipoteza je, da lahko razvoj ustreznega orodja za podporo odločanju vodi do bolj optimalne zasnove vodikovega sistema in njegove vključitve v proizvodnjo zelenega vodika v hidroelektrarni. Pravilno dimenzioniranje opreme vodikovega sistema namreč ob hkratnem upoštevanju razpoložljivih vodnih virov in tehnično-ekonomskih vidikov (npr. trenutne cene električne energije, prodajna cena vodika) vodi k optimalnejši izbiri komponent vodikovega sistema. Pričakuje se, da bo uporaba razvitega orodja za podporo odločanju prispevala k (i) učinkovitim simulacijskim scenarijem za vrednotenje tehnično-ekonomskih vidikov delovanja vodikovega sistema, (ii) zmanjšanju investicijskih stroškov izgradnje vodikovega sistema, (iii) znižanju proizvodnih stroškov vodika in (iv) povečanju finančne vzdržnosti naložbe v vodikov sistem.
Za preverjanje hipoteze smo v prvem delu disertacije razvili model obratovanja hidroelektrarne, model vodikovega sistema in ekonomski model, ki opisuje povezavo med vrsto in velikostjo opreme na eni strani ter s tem povezanimi stroški investicije (CapEx) in operativnimi stroški (OpEx) na drugi strani. Ekonomski model ocenjuje tudi nastale stroške proizvodnje vodika in ekonomski rezultat delovanja celotnega sistema. Ti modeli so bili uporabljeni za nastavitev simulacijskega okolja v programski platformi MATLAB/Simulink za izvajanje različnih simulacijskih potekov in predstavitev rezultatov simulacije.
V drugem delu disertacije prikazujemo uporabo razvitih modelov in simulacijskega okolja pri vrednotenju različnih scenarijev proizvodnje vodika v vzorčni hidroelektrarni. Dokazali smo, da uporaba tega orodja pripomore k znižanju investicijskih stroškov vgradnje vodikovega sistema, nižji proizvodni ceni vodika in donosnosti naložbe v vodikov sistem.