ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES
The purpose of the study is to determine the feasibility and conditions for the usage of hydrogen energy storage systems in the power grids of industrial enterprises with available renewable energy sources. The constant growth of renewable energy sources connected to the general power systems and po...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/462 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103773630267392 |
|---|---|
| author | Shram , O. Kachan , Yu. |
| author_facet | Shram , O. Kachan , Yu. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "O. Shram ",
"institution": "National University Zaporizhzhia Polytechnic, Zaporizhzhia, Ukraine"
},
{
"author": "Yu. Kachan ",
"institution": "National University Zaporizhzhia Polytechnic, Zaporizhzhia, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Shram , O. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:20Z |
| description | The purpose of the study is to determine the feasibility and conditions for the usage of hydrogen energy storage systems in the power grids of industrial enterprises with available renewable energy sources.
The constant growth of renewable energy sources connected to the general power systems and power grids of industrial enterprises allows strengthening the energy security of the country and reducing the costs of electricity for enterprises. At the same time, the random nature of RES generation requires an increase in the number of highly maneuverable capacities needed for the steady operation of such an energy system. Today, the such capacities are provided mainly by hydroelectric power plants, which may not be enough with further growth in the generation of renewable energy sources. Thus, in order to reduce the impact of stochasticity on electricity generation, RES should be combined with energy storage systems.
In this case, the capacity required for electricity storage depends on the hourly volumes of RES generation, the energy consumption profile of the enterprise, its base and maneuvering loads, operating mode, etc. The paper proposes a methodology for determining the appropriate parameters of the components of hydrogen energy storage systems, which take into account the random nature of the electricity generation by renewable energy sources and the actual consumption of an industrial enterprise. The application of this methodology is considered on the example of one of the industrial enterprises, on the territory of which it is possible to install solar panels and wind turbines. Bibl. 9, Fig. 2, Table 1. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2024.2(77).117-122 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:39:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
117
Відновлювана енергетика. №2/2024 | Гідро-воднева енергетика
УДК 621.311:620.92 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.2(77)117-122
ЩОДО МОЖЛИВОСТЕЙ ВИКОРИСТАННЯ СИСТЕМ ВОДНЕВОГО НАКОПИЧЕННЯ
ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В МЕРЕЖАХ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ З ВЛАСНИМИ
ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ
Отримано 14 трав. 2024 р.; рекомендовано до публікації 21 чер. 2024 р.
Доступно онлайн 01 лип. 2024 р.
Шрам О. А.1, Качан Ю. Г.2
Автор для кореспонденції: Шрам Олександр,
e-mail: alexshrum@yahoo.com
Метою роботи є визначення доцільності та умов викори-
стання водневих систем накопичення електричної енергії в
мережах промислових підприємств з наявними відновлюваними джерелами енергії.
Постійне зростання потужності відновлюваних джерел енергії, які приєднані до загальних енергосис-
тем та електромереж промислових підприємств дозволяє зміцнити енергетичну безпеку держави й
зменшити витрати підприємств на електричну енергію. Водночас випадковий характер генерації ВДЕ
вимагає збільшення кількості високоманеврових потужностей, які необхідні для стабільної роботи та-
кої енергетичної системи. На сьогодні зазначені вище потужності забезпечують переважно гідроелек-
тростанції, потенціалу яких може не вистачити при подальшому зростанні обсягів генерації віднов-
люваних джерел енергії. Таким чином, для зменшення впливу стохастичності щодо генерації електро-
енергії ВДЕ повинні поєднуватися з системами її накопичення.
Необхідна для накопичення електроенергії ємність у розглядуваному випадку залежить від погодинних
обсягів генерації ВДЕ, профілю енергоспоживання підприємства, його базового та маневрового наван-
тажень, режиму роботи тощо. В роботі запропоновано методику визначення доцільних параметрів
складових водневих систем накопичення електроенергії, які враховують випадковий характер генерації
останньої відновлюваними джерелами енергії та фактичне споживання промислового підприємства.
Застосування такої методики розглянуто на прикладі одного з промислових підприємств, на території
якого є можливість встановити сонячні панелі та вітроустановки. Бібл. 9, рис. 2, табл. 1.
Ключові слова: воднева система накопичення електроенергії, сонячна електростанція, вітроустано-
вка, відновлювані джерела енергії, паливні комірки, графік навантаження.
ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER
GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES
Received May 14, 2024; accepted Jun. 21, 2024
Available online Jul. 01, 2024
Shram O.1, Kachan Yu.2
Author for correspondence: Shram Oleksandr,
e-mail: alexshrum@yahoo.com
The purpose of the study is to determine the feasibility and condi-
tions for the usage of hydrogen energy storage systems in the
power grids of industrial enterprises with available renewable energy sources.
The constant growth of renewable energy sources connected to the general power systems and power grids of
industrial enterprises allows strengthening the energy security of the country and reducing the costs of electricity
for enterprises. At the same time, the random nature of RES generation requires an increase in the number of
highly maneuverable capacities needed for the steady operation of such an energy system. Today, the such
1 канд. техн. наук, доц.
https://orcid.org/0000-0003-4206-7716
2 д-р техн. наук, проф.
https://orcid.org/0000-0001-9984-3646
1,2 Національний університет «Запорізька
політехніка», м. Запоріжжя, Україна
1 Cand. of Tech. Science, associate professor.
https://orcid.org/0000-0003-4206-7716
2 Dr. of Tech. Sciences, prof.
https://orcid.org/0000-0001-9984-3646
1,2 National University Zaporizhzhia
Polytechnic, Zaporizhzhia, Ukraine
118
Відновлювана енергетика. №2/2024 | Гідро-воднева енергетика
capacities are provided mainly by hydroelectric power plants, which may not be enough with further growth in
the generation of renewable energy sources. Thus, in order to reduce the impact of stochasticity on electricity
generation, RES should be combined with energy storage systems.
In this case, the capacity required for electricity storage depends on the hourly volumes of RES generation, the
energy consumption profile of the enterprise, its base and maneuvering loads, operating mode, etc. The paper
proposes a methodology for determining the appropriate parameters of the components of hydrogen energy stor-
age systems, which take into account the random nature of the electricity generation by renewable energy sources
and the actual consumption of an industrial enterprise. The application of this methodology is considered on the
example of one of the industrial enterprises, on the territory of which it is possible to install solar panels and wind
turbines. Bibl. 9, Fig. 2, Table 1.
Keywords: hydrogen energy storage system, solar power plant, wind turbine, renewable energy sources, fuel cells,
load diagram.
Перелік використаних позначень та скорочень
ВДЕ – відновлювані джерела енергії
ВЕС – вітроелектростанція
СЕС – сонячна електростанція
СНЕ – система накопичення електроенергії
Вступ і постановка завдання. Згідно з дослідженнями,
проведеними Міжнародним агентством з відновлюва-
них джерел енергії (IRENA) на кінець 2022 року встанов-
лена потужність відновлюваних джерел енергії стано-
вила 40 % загальної й продовжує зростати [1]. У 2022
році у світі вона збільшилась на 295 ГВт, тобто на 9,6 %.
Зокрема, потужність сонячних електростанцій зросла на
192 ГВт, а вітрових – на 75 ГВт, інших ВДЕ (міні-ГЕС, біо-
газові установки тощо) – на 28 ГВт.
Вітчизняні підприємства також нарощують потужності
відновлюваних джерел енергії у власних електромере-
жах (рис. 1). У період з 2018 до 2022 року використання
ВДЕ підприємствами України зросло більш ніж удвічі – з
7455 до 14 921 МВт. Це дозволяє з одного боку зміцнити
енергетичну незалежність держави та зменшити власні
витрати споживачів на електричну енергію – з іншого [2,
3].
Рис. 1. Динаміка збільшення встановленої потужності відновлюваних джерел енергії в Україні (за даними
IRENA)
Fig. 1. Dynamics of increase in the installed capacity of renewable energy sources in Ukraine (according to IRENA)
119
Відновлювана енергетика. №2/2024 | Гідро-воднева енергетика
У роботах вітчизняних та закордонних авторів [4–6] за-
значається, що потенціал гідроенергетики взагалі не
зможе забезпечити необхідну кількість маневрових по-
тужностей, якщо використання відновлюваних джерел
енергії зросте до 90 % і більше. Відповідно, для змен-
шення впливу стохастичного характеру генерації елект-
роенергії сонячні та вітроелектростанції повинні мати
системи її накопичення. Очевидно, що, враховуючи різ-
ний характер добових графіків виробництва електрое-
нергії на СЕС та ВЕС, ємність цих систем має бути різна.
Так, для сонячних електростанцій вона має становити в
середньому 74 % згенерованої, тоді як для вітроустано-
вок – приблизно 40 %.
Але слід зауважити, що вказані показники зазначених
ємностей СНЕ використовуються для тих сонячних та ві-
троелектростанцій, які під’єднані до об’єднаної енерго-
системи України з метою забезпечення сталої генерації
впродовж доби. Щодо промислових підприємств, то
згенерована ВДЕ електрична енергія зазвичай спожива-
ється ними найперше, тож показники, що визначають
необхідну ємність накопичувачів у цьому разі будуть,
звісно, іншими.
Метою роботи є визначення доцільних параметрів скла-
дових систем водневого накопичення електроенергії й
умов їх використання в мережах промислових підприєм-
ствах з наявними відновлюваними джерелами енергії.
Матеріал і результати досліджень. Визначення ємності
системи накопичення електричної енергії для промис-
лового підприємства, до електричних мереж якого при-
єднані сонячні та вітрові електроустановки, є складні-
шим завданням, виконання якого залежить від
декількох факторів. Насамперед необхідно спрогнозу-
вати погодинні обсяги генерації електроенергії ВДЕ та
сформувати профіль енергоспоживання підприємства в
цілому й за його підрозділами. Важливим є аналіз базо-
вого навантаження, а також потенціалу для його пере-
розподілу, тобто визначення маневрових можливостей
підприємства.
Треба також враховувати обмеження щодо ємності сис-
тем накопичення, обумовлені капітальними витратами
на їх використання. Адже, хоча більша ємність забезпе-
чить кращу інтеграцію ВДЕ в електромережі підприємс-
тва, зменшить небажані коливання та перетоки елект-
роенергії, але ж і вимагатиме істотних додаткових
капіталовкладень. Крім того, необхідно зважати й на ре-
жим роботи підприємства. Так, якщо останнє не працює
вночі, то вся електроенергія, вироблена вітроустанов-
ками має бути накопичена й використана в години її ма-
ксимального споживання.
У роботах [7–9] розглянуто сучасні засоби зберігання
(накопичення) електричної енергії, які можуть викорис-
товуватися в мережах промислових підприємств з від-
новлюваними джерелами енергії. До них належать лі-
тій-іонні акумулятори, мікро-ГЕС, а також водневі
системи накопичення енергії. Зазначається, що останні
є найперспективнішими, незважаючи на їх складнішу
структуру [9].
У загальному випадку складовими водневої системи на-
копичення електроенергії є електролізер, засоби збері-
гання водню та паливні комірки. В електролізері відбува-
ється розщеплення спеціально підготовленої води (H20)
на водень (H2) та кисень (O2). Конструкція і принцип дії
електролізерів можуть бути різними, що впливає на ефе-
ктивність та вартість виробництва водню. Натепер вико-
ристовуються лужні, твердооксидні (SOEC) електролізери
та електролізери з протонною мембраною (PEM) [9].
Для накопичення водню можуть застосовуватися різні
засоби залежно від його обсягу і стану. Так, водень, який
може бути стиснений чи рідкий, зберігається в спеціаль-
них балонах та ємностях. Використовуватися для цього
можуть також металогідриди, які абсорбують до 18 %
водню. Для зворотного виробництва електричної енер-
гії останній подається в паливний елемент (комірку), де
він вступає в реакцію з киснем у повітрі, генеруючи при
цьому електроенергію, воду і тепло.
Тож зазначена система водневого накопичення енергії
має три різні за призначенням, принципом дії й вимо-
гами щодо їх вибору складові. Так, бажано, щоб елект-
ролізер мав потужність, яка б відповідала максимально
можливій надлишковій потужності в мережі підприємс-
тва. Це фактично дасть змогу спожити ним весь надлиш-
ковий обсяг електроенергії, який з’явиться в будь-якій
реально можливій ситуації щодо випадкового харак-
теру генерування ВДЕ. Тобто така потужність має дорів-
нювати
−
1 2
max min ,
t t
електроліз ВДЕ навантаж
P P P (1)
= + ,P P PВДЕ solar wind (2)
де max
ВДЕP – максимальна потужність генерації ВДЕ впро-
довж доби, МВт;
min
навантажP – мінімальна потужність електронаванта-
ження підприємства впродовж доби, МВт;
t1 й t2 – моменти часу, коли PВДЕ має максимальне, а Pна-
вантаж – мінімальне значення відповідно.
Очевидно, що вірогідність збігу t1 з t2 є незначною, тож
визначена в такий спосіб потужність електролізера буде
дещо завищеною. Отже, її бажано скоригувати коефіці-
єнтом, назвемо його коефіцієнтом доцільності, який
врахує вартості надлишкової потужності електролізера
й обсягу частково втраченої (за рахунок зменшення по-
тужності електролізера) електроенергії. Методика ви-
значення зазначеного коефіцієнта є окремим завдан-
ням економічного характеру і буде запропонована
надалі.
Що ж до необхідної потужності зворотного перетво-
рення водню на електроенергію, тобто паливної комі-
рки, очевидно, що вона має відповідати максимально
120
Відновлювана енергетика. №2/2024 | Гідро-воднева енергетика
можливому дефіциту електроенергії для споживачів
підприємства. Це дасть змогу повністю покрити зазначе-
ний дефіцит за рахунок накопичених обсягів водню.
Отже, по аналогії така потужність повинна відповідати
нерівності:
−
3 4
max min ,
t t
комір навантаж ВДЕ
P P P (3)
де max
навантажP – максимальна потужність наванта-
ження підприємства впродовж доби, МВт;
min
ВДЕP – мінімальна потужність генерації ВДЕ впродовж
доби, МВт;
t3 й t4 – моменти часу, коли Pнавантаж має максимальне, а
PВДЕ – мінімальне значення відповідно.
І, нарешті, щодо ємностей засобів накопичення водню.
Як сказано вище, для тих з них, що використовувати-
муться у мережах підприємств з ВДЕ, вони повинні бути
меншими, ніж ті, що використовуються в загальномере-
жевих електростанціях. Для підприємств ці засоби СНЕ
забезпечуватимуть можливість сприйняти лише над-
лишкову енергію в години мінімального їх навантажен-
ня, а також коли вони взагалі не працюють. Наприклад,
для двозмінного підприємства СНЕ накопичуватимуть
також всю електроенергію, яку генерують вітроустано-
вки вночі.
Щоб визначити зазначену ємність, необхідно врахувати
низку параметрів: погодинне добове споживання елек-
троенергії підприємством, погодинні прогнозовані об-
сяги генерації фотопанелей та вітроустановок, які підк-
лючені до електромережі підприємства тощо. Аналіз
наведених вище факторів дозволить визначити обсяг
надлишкової потужності ВДЕ. Ця надлишкова потуж-
ність може бути спрямована до електролізних устано-
вок з метою генерації водню, який в години максималь-
ного споживання електроенергії підприємством і буде
використаний в паливних комірках, що дасть змогу зме-
ншити споживання електроенергії з енергосистеми та
добові витрати на оплату останньої.
Розглянемо зазначене на конкретному прикладі. Так,
добові графіки навантаження одного з промислових
підприємств м. Запоріжжя, на території якого є можли-
вість встановити фотоелектричні панелі та вітроустано-
вки, представлені в таблиці та на рис. 2. Загальна поту-
жність сонячних панелей може становити 4730 кВт, а
вітроустановок – 1560 кВт.
Таблиця. Добове споживання та генерація електричної енергії на промисловому підприємстві, що розглядається
Table. Daily electricity consumption and generation at the industrial enterprise under consideration
1 2 3 4 5 6 7 8
Pспож, кВт 50,0 50,0 50,0 50,0 100,0 150,0 950,0 2156,0
СЕС, кВт 0 0 0 59,44 213,7 392,55 570,2 722,2
ВЕС, кВт 342 361 359 394 448 413 612 624
Сумарна генерація
ВДЕ, кВт
342 361 359 453,44 661,7 805,55 1182,2 1346,2
9 10 11 12 13 14 15 16
Pспож, кВт 2151,0 2052,0 2053,0 1341,5 1178,5 1247,5 1357,0 1300,0
СЕС, кВт 842,48 917,08 946,05 930,18 861,8 757,69 616,71 447,89
ВЕС, кВт 623 615 608 607 614 628 639 634
Сумарна генерація
ВДЕ, кВт
1465,48
1532,0
8
1554,05 1537,18 1475,8 1385,69 1255,71 1081,89
17 18 19 20 21 22 23 24
Pспож, кВт 1200,0 1064,0 679,3 524,0 460,0 262,0 214,0 163,0
СЕС, кВт 269,48 100,32 8,59 0 0 0 0 0
ВЕС, кВт 598 440 350 337 334 333 331 320
Сумарна генерація
ВДЕ, кВт
867,48 540,32 358,59 337 334 333 331 320
121
Відновлювана енергетика. №2/2024 | Гідро-воднева енергетика
Рис. 2. Погодинні графіки навантаження підприємства та можливостей генерування потужності його віднов-
люваними джерелами енергії
Fig. 2. Hourly load diagrams of the enterprise and its renewable energy generation possibilities
Очевидно, що кількість надлишкової електроенергії,
згенерованої ВДЕ в період часткової відсутності наван-
таження (00:00–07:00) та з 12:00–14:00 й 22:00–00:00,
яку по можливості й потрібно буде накопичити за раху-
нок водню, може бути визначена як
= + + . 1 2 3( ) ,надл P tW S S S m m (4)
де S1, S2, S3 – відповідні площі на рис. 2;
mP, mt – масштабні коефіцієнти за осями потужності й
часу відповідно.
Зазначені площі можуть бути визначені шляхом ретро-
спективного аналізу, тобто з добових графіків наванта-
ження підприємства або його підрозділів за попередні
періоди. Використання ж для цього автоматизованих
системи обліку генерації та споживання електроенергії
разом з автоматизованими системами керування техно-
логічним процесом дозволить у реальному часі визна-
чати періоди доби, коли генерація електроенергії ВДЕ
перевищує її споживання і, відповідно, спрямовувати
надлишкову енергію до систем накопичення.
Розрахувати зазначені площі можна за допомогою та-
кого рівняння:
=
= − .
1
( ) ,
i end
i begin
tn
надл ВДЕ навантаж
i t
W P P dt (5)
де i – інтервал часу, на якому генерація електроенергії
відновлюваними джерелами перевищує її споживання;
n – кількість таких інтервалів упродовж доби.
Тож отриманий таким чином обсяг електроенергії і не-
обхідно перетворити на водень в електролізері, а потім
зберігати в накопичувачі, ємність якого визначається за
параметрами використаного електролізера, тобто з
урахуванням коефіцієнта корисної дії останнього. Зна-
чення всіх необхідних для розрахунку потужностей еле-
ктролізера й паливної комірки також можна взяти з на-
веденого рисунка.
Відповідно до прикладу, що розглядається, надлишкова
електроенергії, накопичена в період мінімального нава-
нтаження підприємства (площа S1, рис. 2), буде част-
ково використана в години пікового споживання (площі
S4, S5) та поповниться в періоди доби, які відповідати-
муть площам S2 та S3. При цьому загальна кількість над-
лишкової електроенергії, яка може бути реально вико-
ристана в мережі електропостачання, буде меншою за
визначену з використанням формул (4) та (5) на вели-
чину втрат у електролізері та поливній комірці, які обу-
мовлені коефіцієнтами корисної дії цих складових СНЕ.
Що ж до потужності паливної комірки, то за наведеними
розрахунками вона теж буде дещо завищеною. Тож її,
аналогічно потужності електролізера, необхідно буде
скоригувати коефіцієнтом економічної доцільності.
Для зазначеного вище підприємства з урахуванням до-
бового режиму споживання та генерації електроенергії
сонячними та вітроустановками потужність електролі-
зера та паливних комірок за формулами (1) і (3) стано-
витиме 1500 ,електролізP кВт 1840 ,комірP кВт
а ємність накопичувача – 3740 .накопичW кВт год
Останню, звісно, необхідно буде зменшити відповідно
до коефіцієнта корисної дії конкретного електролізера,
що буде використаний.
Проведений аналіз свідчить про те, що в разі впрова-
дження цим підприємством зазначених ВДЕ й викорис-
тання системи накопичення надлишкової електроенер-
гії на основі водню з визначеними запропонованим
чином параметрами її складових, а також ефективного
використання маневрових можливостей підприємства з
122
Відновлювана енергетика. №2/2024 | Гідро-воднева енергетика
великою вірогідністю можливо взагалі обійтися лише
власною генерацією та зменшити необхідну потужність
СНЕ. Враховуючи те, що найбільший ККД перетворюва-
льних пристроїв відповідає їх номінальній потужності,
необхідно використовувати по декілька електролізерів і
паливних комірок, загальна потужність яких відповіда-
тиме щойно вирахуваним, і вмикати їх необхідну кіль-
кість в різний проміжок часу.
Висновки.
1. Зростання встановленої потужності відновлюваних
джерел енергії, приєднаних до електромереж промис-
лових підприємств та об’єднаної енергосистеми, вима-
гає додаткових високоманеврових потужностей, які на-
тепер забезпечуються переважно гідроелектростанція-
ми. Враховуючи руйнування останніх внаслідок воро-
жих обстрілів, потенціал гідроенергетики не може пов-
ністю забезпечити ефективну інтеграцію ВДЕ в енерго-
систему.
2. Використання систем накопичення електроенергії дає
змогу значно зменшити небажаний випадковий харак-
тер впливу генерації відновлюваних джерел енергії на
енергосистеми й отримати додаткові високоманеврові
потужності для покриття небалансів електроенергії.
3. Запропонована методика дозволяє визначити необ-
хідні параметри складових водневих систем накопи-
чення електроенергії з урахуванням добового режиму
споживання та генерації електроенергії фото- та вітро-
електроустановками промислових підприємств.
4. Ефективне застосування системи водневого накопи-
чення електроенергії та можливостей маневрових спо-
живачів промислового підприємства не тільки розван-
тажить його електромережу, суттєво покращить
інтеграцію ВДЕ в останню, зменшить витрати підприєм-
ства на оплату електроенергії тощо, а й дасть можли-
вість з великою вірогідністю взагалі обійтися для забез-
печення виробництва лише власною генерацією.
ПОСИЛАННЯ
1. IRENA (2023), Renewable capacity statistics 2023, Inter-
national Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.
2. Перехід України на відновлювану енергетику до
2050 року / О. Дячук, М. Чепелєв, Р. Подолець,
Г. Трипольська та ін. ; за заг. ред. Ю. Огаренко та
О. Алієвої // Пред-во Фонду ім. Г. Бьолля в Україні.
Київ : Вид-во ТОВ «АРТ КНИГА», 2017. 88 с.
3. Про схвалення Енергетичної стратегії України на пе-
ріод до 2050 року. Розпорядження Кабінету Мініст-
рів України №373-р від 21.04.2023.
4. International Hydropower Association. 2020 Hydro-
power Status Report Sector Trends and Insights; IHA
Central Office: London, UK, 2020.
5. Халатов А. А. Енергетична безпека України: чи є запас
міцності? Вісник Національної академії наук України.
2017, вип. 9, с. 24–33, doi:10.15407/visn2017.09.023.
6. Child Michael, Bogdanov Dmitrii, Fell Hans-Josef. The
role of storage technologies for the transition to a 100%
renewable energy system in Ukraine. Energy Procedia.
2017, vol. 135, pp. 410–423.
7. Hu W, Zhang X, Zhu L, Li Z. Optimal Allocation Method
for Energy Storage Capacity Considering Dynamic Time-
of-Use Electricity Prices and On-Site Consumption of
New Energy. Processes. 2023; 11(6):1725.
https://doi.org/10.3390/pr11061725.
8. Wei W, Ye L, Fang Y, Wang Y, Chen X, Li Z. Optimal Allo-
cation of Energy Storage Capacity in Microgrids Consid-
ering the Uncertainty of Renewable Energy Generation.
Sustainability. 2023; 15(12):9544.
https://doi.006Frg/10.3390/su15129544.
9. Шрам О. А., Качан Ю. Г. Визначення доцільних засо-
бів накопичення електроенергії в мережах промис-
лових підприємств. Науковий збірник «ВІСНИК Кри-
ворізького національного університету». 2023, вип.
57, с. 52–59. DOI: 10.31721/2306-5451-2023-1-57.
REFFERENCES
1. IRENA (2023), Renewable capacity statistics 2023, Inter-
national Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.
2. Ukraine's Transition to Renewable Energy by 2050 /
O. Dyachuk, M. Chepelev, R. Podolets, H. Tripolska et al.
Edited by Y. Ogarenko and O. Aliyeva // The H. Böll
Foundation in Ukraine. Kyiv: ART BOOK, 2017. 88 p.
(Ukr)
3. On approval of the Energy Strategy of Ukraine until
2050. Resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine
No. 373-p of April 21, 2023. (Ukr)
4. International Hydropower Association. 2020 Hydro-
power Status Report Sector Trends and Insights; IHA
Central Office: London, UK, 2020.
5. Khalatov A. A. Energy security of Ukraine: is there a
safety margin? Visnyk of the National Academy of Sci-
ences of Ukraine. 2017, Issue 9, pp. 24м33,
doi:10.15407/visn2017.09.023.(Ukr)
6. Child Michael, Bogdanov Dmitrii, Fell Hans-Josef. The
role of storage technologies for the transition to a 100%
renewable energy system in Ukraine. Energy Procedia.
2017, vol. 135, pp. 410–423.
7. Hu W, Zhang X, Zhu L, Li Z. Optimal Allocation Method
for Energy Storage Capacity Considering Dynamic Time-
of-Use Electricity Prices and On-Site Consumption of
New Energy. Processes. 2023; 11(6):1725.
https://doi.org/10.3390/pr11061725.
8. Wei W, Ye L, Fang Y, Wang Y, Chen X, Li Z. Optimal Allo-
cation of Energy Storage Capacity in Microgrids Consid-
ering the Uncertainty of Renewable Energy Generation.
Sustainability. 2023; 15(12):9544.
https://doi.org/10.3390/su15129544.
9. Shram O. A., Kachan Yu. G. Determination of appropri-
ate energy storage devices in the power grids of indus-
trial enterprises. Journal of Kryvyi Rih National Univer-
sity. 2023, Issue 57, pp. 52–59. DOI: 10.31721/2306-
5451-2023-1-57.
https://doi.org/10.3390/pr11061725
https://doi.org/10.3390/su15129544
https://doi.org/10.3390/pr11061725
https://doi.org/10.3390/su15129544
|
| id | veorgua-article-462 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:13:32Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/0a/18b03c16d7aaf90778fe50a2ca2a3d0a.pdf |
| spelling | veorgua-article-4622026-07-18T06:32:20Z ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES ЩОДО МОЖЛИВОСТЕЙ ВИКОРИСТАННЯ СИСТЕМ ВОДНЕВОГО НАКОПИЧЕННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В МЕРЕЖАХ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ З ВЛАСНИМИ ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ Shram , O. Kachan , Yu. hydrogen energy storage system, solar power plant, wind turbine, renewable energy sources, fuel cells, load diagram. воднева система накопичення електроенергії, сонячна електростанція, вітроустановка, віднов-лювані джерела енергії, паливні комірки, графік навантаження. The purpose of the study is to determine the feasibility and conditions for the usage of hydrogen energy storage systems in the power grids of industrial enterprises with available renewable energy sources. The constant growth of renewable energy sources connected to the general power systems and power grids of industrial enterprises allows strengthening the energy security of the country and reducing the costs of electricity for enterprises. At the same time, the random nature of RES generation requires an increase in the number of highly maneuverable capacities needed for the steady operation of such an energy system. Today, the such capacities are provided mainly by hydroelectric power plants, which may not be enough with further growth in the generation of renewable energy sources. Thus, in order to reduce the impact of stochasticity on electricity generation, RES should be combined with energy storage systems. In this case, the capacity required for electricity storage depends on the hourly volumes of RES generation, the energy consumption profile of the enterprise, its base and maneuvering loads, operating mode, etc. The paper proposes a methodology for determining the appropriate parameters of the components of hydrogen energy storage systems, which take into account the random nature of the electricity generation by renewable energy sources and the actual consumption of an industrial enterprise. The application of this methodology is considered on the example of one of the industrial enterprises, on the territory of which it is possible to install solar panels and wind turbines. Bibl. 9, Fig. 2, Table 1. Метою роботи є визначення доцільності та умов викори-стання водневих систем накопичення електричної енергії в мережах промислових підприємств з наявними відновлюваними джерелами енергії. Постійне зростання потужності відновлюваних джерел енергії, які приєднані до загальних енергосистем та електромереж промислових підприємств дозволяє зміцнити енергетичну безпеку держави й зменшити витрати підприємств на електричну енергію. Водночас випадковий характер генерації ВДЕ вимагає збільшення кількості високоманеврових потужностей, які необхідні для стабільної роботи такої енергетичної системи. На сьогодні зазначені вище потужності забезпечують переважно гідроелектростанції, потенціалу яких може не вистачити при подальшому зростанні обсягів генерації відновлюваних джерел енергії. Таким чином, для зменшення впливу стохастичності щодо генерації електроенергії ВДЕ повинні поєднуватися з системами її накопичення. Необхідна для накопичення електроенергії ємність у розглядуваному випадку залежить від погодинних обсягів генерації ВДЕ, профілю енергоспоживання підприємства, його базового та маневрового навантажень, режиму роботи тощо. В роботі запропоновано методику визначення доцільних параметрів складових водневих систем накопичення електроенергії, які враховують випадковий характер генерації останньої відновлюваними джерелами енергії та фактичне споживання промислового підприємства. Застосування такої методики розглянуто на прикладі одного з промислових підприємств, на території якого є можливість встановити сонячні панелі та вітроустановки. Бібл. 9, рис. 2, табл. 1. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024-07-01 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/462 10.36296/1819-8058.2024.2(77).117-122 Vidnovluvana energetika ; No. 2(77) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 117-122 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2(77) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 117-122 Відновлювана енергетика; № 2(77) (2024): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 117-122 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2024.2(77) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/462/371 Copyright (c) 2024 O. Shram , Yu. Kachan https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | hydrogen energy storage system solar power plant wind turbine renewable energy sources fuel cells load diagram. Shram , O. Kachan , Yu. ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title | ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_alt | ЩОДО МОЖЛИВОСТЕЙ ВИКОРИСТАННЯ СИСТЕМ ВОДНЕВОГО НАКОПИЧЕННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В МЕРЕЖАХ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ З ВЛАСНИМИ ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ |
| title_full | ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_fullStr | ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_full_unstemmed | ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_short | ON THE POSSIBILITIES OF USING HYDROGEN ELECTRICITY STORAGE SYSTEMS IN THE POWER GRIDS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH THEIR OWN RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_sort | on the possibilities of using hydrogen electricity storage systems in the power grids of industrial enterprises with their own renewable energy sources |
| topic | hydrogen energy storage system solar power plant wind turbine renewable energy sources fuel cells load diagram. |
| topic_facet | hydrogen energy storage system solar power plant wind turbine renewable energy sources fuel cells load diagram. воднева система накопичення електроенергії сонячна електростанція вітроустановка віднов-лювані джерела енергії паливні комірки графік навантаження. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/462 |
| work_keys_str_mv | AT shramo onthepossibilitiesofusinghydrogenelectricitystoragesystemsinthepowergridsofindustrialenterpriseswiththeirownrenewableenergysources AT kachanyu onthepossibilitiesofusinghydrogenelectricitystoragesystemsinthepowergridsofindustrialenterpriseswiththeirownrenewableenergysources AT shramo ŝodomožlivostejvikoristannâsistemvodnevogonakopičennâelektroenergíívmerežahpromislovihpídpriêmstvzvlasnimivídnovlûvanimidžerelamienergíí AT kachanyu ŝodomožlivostejvikoristannâsistemvodnevogonakopičennâelektroenergíívmerežahpromislovihpídpriêmstvzvlasnimivídnovlûvanimidžerelamienergíí |