The Power to Flex project aims to promote the development of storage possibilities from sustainable energy sources. Hydrogen is opted to be a feasible energy carrier, which can also be stored for prolonged times without further losses and can be transformed into electricity and heat when needed. Producing hydrogen from electrolysis processes has a low CO2 footprint, however the efficiency at both the system, stack and cell level still increases due to further research and development.Electrolysis is conventionally performed with direct current, of which the energy is usually supplied from the grid. Rectifiers are necessary to provide the energy source for electrolysis, which unfortunately waste some of the efficiency, albeit becoming more efficient. Although it is known that distortions, harmonics and ripple, in the current supply can cause decreased performance of the electrolysis, a fundamental understanding is often not provided in published research. Controlled modulation of the electrolysis process can however form a possibility to enhance the performance of electrolysis
DOCUMENT
De noodzaak om duurzame energie voor langere tijd op te slaan en weer beschikbaar te maken tijdens momenten wanneer er geen zonne- en/of windenergie beschikbaar is , wordt steeds groter. Opslaan van energie kan in de vorm van waterstof. Waterstof kan gebruikt worden in brandstofcellen voor de opwekking van elektriciteit of gebruikt worden voor verwarming of als grondstof in de chemische industrie. Omdat waterstof een steeds belangrijkere rol gaat innemen in de energietransitie is het belangrijk deze kennis , kunde en technologie zo breed mogelijk te delen en onder de aandacht te brengen.
DOCUMENT
This paper proposes a Hybrid Microgrid (HμG) model including distributed generation (DG) and a hydrogen-based storage system, controlled through a tailored control strategy. The HμG is composed of three DG units, two of them supplied by solar and wind sources, and the latter one based on the exploitation of theProton Exchange Membrane (PEM) technology. Furthermore, the system includes an alkaline electrolyser, which is used as a responsive load to balance the excess of Variable Renewable Energy Sources (VRES) production, and to produce the hydrogen that will be stored into the hydrogen tank and that will be used to supply the fuel cell in case of lack of generation. The main objectives of this work are to present a validated dynamic model for every component of the HμG and to provide a strategy to reduce as much as possible the power absorption from the grid by exploiting the VRES production. The alkaline electrolyser and PEM fuel cell models are validated through real measurements. The State of Charge (SoC) of the hydrogen tank is adjusted through an adaptive scheme. Furthermore, the designed supervisor power control allows reducing the power exchange and improving the system stability. Finally, a case, considering a summer load profile measured in an electrical substation of Politecnico di Torino, is presented. The results demonstrates the advantages of a hydrogen-based micro-grid, where the hydrogen is used as medium to store the energy produced by photovoltaic and wind systems, with the aim to improve the self-sufficiency of the system
MULTIFILE
Climate change is one of the most critical global challenges nowadays. Increasing atmospheric CO2 concentration brought by anthropogenic emissions has been recognized as the primary driver of global warming. Therefore, currently, there is a strong demand within the chemical and chemical technology industry for systems that can covert, capture and reuse/recover CO2. Few examples can be seen in the literature: Hamelers et al (2013) presented systems that can use CO2 aqueous solutions to produce energy using electrochemical cells with porous electrodes; Legrand et al (2018) has proven that CDI can be used to capture CO2 without solvents; Shu et al (2020) have used electrochemical systems to desorb (recover) CO2 from an alkaline absorbent with low energy demand. Even though many efforts have been done, there is still demand for efficient and market-ready systems, especially related to solvent-free CO2 capturing systems. This project intends to assess a relatively efficient technology, with low-energy costs which can change the CO2 capturing market. This technology is called whorlpipe. The whorlpipe, developed by Viktor Schauberger, has shown already promising results in reducing the energy and CO2 emissions for water pumping. Recently, studies conducted by Wetsus and NHL Stenden (under submission), in combination with different companies (also members in this proposal) have shown that vortices like systems, like the Schauberger funnel, and thus “whorlpipe”, can be fluid dynamically represented using Taylor-Couette flows. This means that such systems have a strong tendency to form vortices like fluid-patterns close to their air-water interface. Such flow system drastically increase advection. Combined with their higher area to volume ratio, which increases diffusion, these systems can greatly enhance gas capturing (in liquids), and are, thus, a unique opportunity for CO2 uptake from the air, i.e. competing with systems like conventional scrubbers or bubble-based aeration.
Als gevolg van de energietransitie wordt het steeds moeilijker om energieaanbod en -vraag op elkaar af te stemmen en ontstaan problemen op het elektriciteitsnet. Energieopslag biedt een oplossing: duurzame energie wordt opgeslagen op momenten dat er aanbod en weinig energievraag is en beschikbaar gesteld wanneer er weinig aanbod en veel vraag is. Lokale opslag biedt een kans om lokale uitval van het elektriciteitsnet te voorkomen en geeft meerwaarde aan duurzame energie. Opslag in waterstof is uitermate geschikt voor zowel toepassingen op MW-schaal (windparken), voor seizoensopslag en voor toepassingen waar distributie relevant is. De wens van bedrijventerreinen om te verduurzamen biedt een kans om gericht aan oplossingen voor lokale energieopslag in waterstof en bijbehorende toepassingen te werken. In dit project werkt de HAN samen met MKB-bedrijven, Saxion, TU Delft, lokale overheden en een aantal overige partners aan het ontwikkelen en optimaliseren van een energieopslagsysteem gebaseerd op waterstof en bijbehorende waterstoftoepassingen op en voor bedrijventerrein IPKW in Arnhem. Beschikbare windenergie van in aanbouw zijnde turbines langs de Rijn bij IPKW vormen de aanleiding voor het ontwerpen, modelleren, construeren en testen van een (geschaald) energieopslagsysteem gebaseerd op de productie, en opslag van waterstof. Specifieke toepassingen op het industriepark worden geïnventariseerd, en waar mogelijk gerealiseerd en gemonitord, voor met name lokaal bedrijfstransport en elektriciteitslevering. Scenario’s voor ontwikkeling en toepassing van de technologie ontwikkeld en haalbaarheidsstudies uitgevoerd. Kennis en expertise worden ontwikkeld om het proces van optimale implementatie van waterstof voor energieopslag in een energieketen met specifieke toepassingen op een bedrijventerrein te ondersteunen. Met dit project bouwen wij voort op de vele eerdere waterstofprojecten die bij de HAN zijn uitgevoerd en maken we gebruik van ons recent gerealiseerde shared facility HAN Waterstoflab op IPKW.
Belangrijke uitdagingen binnen de energietransitie zijn de beschikbaarheid van waterstof uit duurzame energiebronnen als alternatief voor fossiele brandstoffen en het voorkomen van congestie op het elektriciteitsnet door toenemende vraag naar en aanbod van elektriciteit. Decentrale productie, opslag en toepassing van waterstof biedt voor beide uitdagingen een oplossing, maar om dit te realiseren zijn innovaties en kennisontwikkeling nodig. In dit RAAK MKB project willen bedrijven en kennisinstellingen als partners van het groeiende netwerk rondom waterstof innovatiecentrum H2Hub Twente, expertise ontwikkelen voor realisatie van decentrale elektrolyse systemen. De betrokken bedrijven zijn zich aan het ontwikkelen om systeemoplossingen voor de markt van decentrale elektrolyse aan te kunnen bieden, maar hebben nog stappen te maken in de benodigde expertise hiervoor. De kloof die de bedrijven in dit project willen overbruggen: van theoretisch inzicht en expertise op deelaspecten naar expertise om goed werkende systemen te kunnen realiseren en begrip krijgen van mogelijkheden voor verbeteringen en innovaties. Om die reden wordt het project vorm gegeven rondom de ontwikkeling en bouw van een prototype elektrolyse systeem dat wordt geïntegreerd met de duurzame energievoorziening van H2Hub Twente. De ontwikkeling van elektrolyse systemen (maar ook toepassingen van waterstof) vraagt om expertise op alle opleidingsniveaus die nog weinig beschikbaar is. Door de energietransitie neemt de vraag naar deze expertise sterk toe. De kennisinstellingen zijn partner binnen de SPRONG “decentrale waterstof” en zij willen met dit project via praktijkgericht onderzoek expertise binnen de betrokken onderzoekgroepen verder opbouwen. Belangrijk hierin is het leerproces structuur en borging te geven waardoor dit kan doorwerken binnen het onderwijs richting studenten en bedrijfsmedewerkers. De resultaten van dit project worden gedeeld met het netwerk maar ook via bijeenkomsten van de topsector energie en lectorenplatform LEVE. De impact van dit project: expertiseopbouw voor realisatie van decentrale waterstofsystemen als stimulans voor regionale bedrijfsontwikkeling én energietransitie!
