W nowym badaniu przeprowadzonym przez Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology IEE przeanalizowano ekonomiczny wpływ wprowadzenia morskiej produkcji wodoru na europejski system energetyczny. W badaniu wzięto pod uwagę ekspansję niemieckiego celu budowy 70 GW morskiej energii wiatrowej i zbadano skutki ekonomiczne poprzez umożliwienie produkcji wodoru na morzu na dwóch wyspach energetycznych połączonych z morską energią wiatrową o mocy 10 GW każda, w porównaniu ze scenariuszem, w którym cała energia elektryczna z morskich farm wiatrowych jest transportowana na ląd i może być wykorzystywana na niemieckim rynku energii bez dalszych ograniczeń.

W badaniu stwierdzono, że Niemcy mogą osiągnąć roczne oszczędności w wysokości do 4,3 mld euro poprzez ustanowienie produkcji wodoru na morzu na dwóch wyspach energetycznych. Dwie wyspy energetyczne mają ograniczone połączenie z siecią energetyczną i znajdują się około 150 kilometrów od linii brzegowej w niemieckiej strefie ekonomicznej Morza Północnego. Oszczędności wynikają przede wszystkim ze zmniejszonych kosztów budowy sieci, zwłaszcza kabli od linii brzegowej do centrum Niemiec, a także wyższego wykorzystania kabli HVDC.

Ponadto w badaniu stwierdzono, że produkcja wodoru na morzu jest bardziej wydajna niż produkcja wodoru na lądzie. Powodem jest to, że produkcja wodoru w pobliżu odnawialnego źródła energii zmniejsza straty energii i inwestycje w długie trasy transportu energii elektrycznej.

Kontekst studium przypadku

W badaniu zleconym przez Copenhagen Energy Islands ApS przeanalizowano dwa scenariusze w odniesieniu do budowy morskich farm wiatrowych o mocy 70 GW: Pierwszy scenariusz obejmuje jedynie podłączenie rurociągu wodorowego do wysp bez podłączenia do sieci. Oznacza to, że cała energia wyprodukowana z 10 GW morskiej energii wiatrowej podłączonej do każdej wyspy energetycznej zostanie wykorzystana do produkcji wodoru transportowanego na ląd za pośrednictwem połączenia rurociągowego. Drugi scenariusz obejmuje ograniczone połączenie sieciowe z wyspami energetycznymi oprócz połączenia rurociągowego wodoru. Ograniczone połączenie sieciowe to połączenie prądu przemiennego między wyspami energetycznymi a morskimi platformami konwertorowymi innych farm wiatrowych, umożliwiające eksport energii elektrycznej z wysp energetycznych do sieci, gdy w sieci jest wolna moc, lub import energii elektrycznej na wyspy energetyczne.

Podłączenie morskiej produkcji wodoru do sieci poprzez ograniczone połączenie sieciowe ma znaczące pozytywne skutki. Rozwiązanie to pozwala na elastyczne wykorzystanie energii generowanej przez farmy wiatrowe, albo do produkcji zielonego wodoru na morzu, albo do transportu na kontynent za pośrednictwem kabli HVDC. Zapewnia to znaczny wzrost wydajności systemu energetycznego. W czasach niskich cen i wysokiej podaży odnawialnej energii elektrycznej, energia elektryczna z morskich farm wiatrowych będzie wykorzystywana do produkcji wodoru, podczas gdy w czasach, gdy podaż energii odnawialnej jest niska, a ceny są wyższe, morska energia elektryczna jest wykorzystywana do zaspokajania zapotrzebowania na energię elektryczną, a tym samym bezpośrednio wprowadzana do niemieckiej sieci energetycznej. Zwiększa to elastyczność całego systemu energetycznego, tworząc pozytywne efekty systemowe.

Badanie jest dostępne tutaj: https://doi.org/10.24406/publica-3645

Źródło: Fraunhofer IEE