Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice Ramnicu Valcea

PN 23 15 01 01

 

Elaborarea și demonstrarea unui model sinergic de operare reziliență a unei structuri energetice bazate pe hidrogen, utilizând inteligența artificială – HyEnergy

Responsabil proiect- dr. mat. Carcadea Elena

Obiective

Obiectivele principale ale proiectului HyEnergy constau în:

  1. realizarea unui sistem experimental la scară de micro-pilot de furnizare H2 și energie electrică, cu posibilități de recuperare a energie termice reziduale sub formă de apă caldă menajeră,

  2. dezvoltarea unei unități de mixare hidrogen – gaz metan și a infrastructurii necesare pentru hidrogen (injecție H2 în conducte, transport, separare electrochimică a H2 pentru re-utilizare) în vederea furnizării de H2 (dezvoltare stație de alimentare) și de energie termică,

  3. digitalizarea și gestionarea inteligentă pentru luarea deciziilor de management energetic în timp real și pentru optimizarea fluxurilor de hidrogen, energie electrică și energie termică.

Obiectivele specifice (OS) ale proiectului HyEnergy constau în dezvoltarea, integrarea și validarea componetelor cheie ale sistemului Power-to-X, respectiv:

OS1 – realizare micro-pilot de furnizare hidrogen, energie electrică, cu posibilități de recuperare a energie termice reziduale sub formă de apă caldă menajeră, micro-pilot ce include 3 componente principale, respectiv: sistem de producere hidrogen pur presurizat, sistem de stocare intermediară hidrogen produs și sistem de generare energie electrică utilizând pile de combustibil.

OS2 – realizare unitate de mixare hidrogen – gaz natural, infrastructură pentru hidrogen (injecție în conducte, transport, separarea electrochimică a H2 pentru re-utilizare). Investigarea furnizării de energie termică din amestecuri controlate H2-CH4. Realizare stație de alimentare cu H2

OS3 – realizare sistem Power-to-X. Validare tehnologică. Demonstrare fezabilitate tehnico-economică

OS4 – digitalizare sistem energetic Power-to-X pentru gestionare inteligentă. Interconectare cu CLOUD 4C-ICSI

OS5 – diseminare rezultate (în reviste de specialitate, la manifestări știinţifice, articole în mass-media pentru promovare micro-pilot de furnizare H2 „verde”, energie electrică și termică. Creșterea acceptanței tehnologiilor bazate pe H2 (dovedire siguranță, utilitate, impact pozitiv asupra mediului și economiei).

Scop

Scopul proiectului HyEnergy este de a reuni toate elementele de bază ale lanțului valoric al hidrogenului ce au fost dezvoltate sau testate anterior în proiecte de cercetare-dezvoltare, de la generare, stocare, și până la utilizarea finală a hidrogenului (H2) verde, dar și de a demara cercetări care sunt într-un stadiu incipient la nivel național și internațional, respectiv dezvoltarea unei infrastructuri de distribuție a hidrogenului utilizând rețeaua de gaz natural.

Se dorește a se facilita integrarea completă și interconectivitatea tuturor componentelor unității integrate HET (Hidrogen-Electricitate-Termic) cu o configurație hardware de tip sinergic de tehnologii de utilizare/conversie/stocare a energiei (pile de combustibil, vase de stocare a hidrogenului, sistem de stocare energie cu baterii, unitate de mixare H2-CH4, celulă electrochimică de separare a hidrogenului dintr-un flux de gaz), având la bază algoritmi de Inteligență Artificială și analize multivariate care să realizeze gestionarea inteligentă a energiei.

Scopul proiectului HyEnergy este de a extinde impactul dincolo de demonstrațiile tehnologice generate de proiect, de a oferi o soluție care să conducă la decarbonarea sistemului energetic și să fie un exemplu al contribuției hidrogenului la tranziția energetică și obiectivele net zero pentru 2050.

Faze

ANUL 2023

FAZA 1 – Definirea și modelarea spațiului stărilor pentru gestionarea producerii de hidrogen din surse regenerabile combinat cu electricitatea furnizată din rețea pentru perioadele lipsite de sarcină (“off-peak”)

Termen de predare: 15.05.2023

Obiective etapa:

  1. Elaborare model bazat pe Inteligența Artificială pentru luarea deciziilor optime pentru adaptarea cererii și producției de hidrogen și consumul acestuia pentru producerea de energie electrică și termică;

  2. Raport cu predicții și analize privind operarea eficientă a micro-pilotului MP-HET.

  3. Realizare bază de date pentru colectare informații;

  4. Diseminare – elaborare articol BDI/ISI

FAZA 2- Investigarea experimentală a injecției de hidrogen în conducte de gaz natural. Separarea electrochimică a hidrogenului din amestecul CH4-H2 pentru re-utilizare

Termen de predare: 15.09.2023

Obiective etapa:

  1. Simulări numerice pentru analiza dispersiei și stratificării amestecurilor H2/ CH4;

  2. Proiect tehnic și model experimental de amestecător cu geometrie variabilă a duzelor de injecție;

  3. Investigarea separării electrochimice a H2 din amestecuri de gaze– raport de testare;

  4. Sistem de achiziție date și control local (hardware–software);

  5. 1 Articol ISI zona Q1/Q2;

  6. Cerere de brevet (amestecător);

  7. Diseminare rezultate(lucrare prezentată la conferință).

FAZA 3- Dezvoltare micro-pilot de furnizare hidrogen, energie electrică, cu posibilități de recuperare a energie termice reziduale sub formă de apă caldă menajeră, nivel de putere de max. 10 kW

Termen de predare: 31.12.2023

Obiective etapa:

  1. Dezvoltare sistem integrat de producere hidrogen pur presurizat, cu o capacitate de producție de 1.6-1,8Nm3/h la o eficiență electrică totală>65%-model experimental. Posibilități de integrare cu sursele de energie disponibile (eoliană, PV, rețea);

  2. Integrare sistem de stocare intermediară H2 produs, până la presiuni de 40barg și sistem de generare energie electrică utilizând pile de combustibil PEM de max.15 kW -realizare micro-pilot;

  3. Identificare scenarii de funcționare integrată sistem de producere H2-vas stocare-pilă de combustibil – raport;

  4. Sistem hardware-software pentru achiziție date, comandă și monitorizare micro-pilot (senzori, dispozitive IoT);

  5. 2 Articole ISI/BDI (zona Q1/Q2)

  6. Cerere de brevet pentru sistem integrat de producere H2;

  7. Diseminare rezultate (2 lucrări prezentate la conferințe).

ANUL 2024

FAZA 4 – Investigarea experimentală a procesului de combustie și furnizare energie termică din amestecuri controlate hidrogen-gaz natural cu diverse concentrații.

Termen de predare: 15.04.2024

Obiective etapa:

  1. Studiul formării de NOx și a modalităților de reducere. Simularea numerică a formării poluanților într-o flacară de amestec H2-CH4 preluat direct de la o rețea națională de distribuție;

  2. Testare diferite arzătoare pentru a studia comportamentul flăcării amestecului H2/CH4;

  3. Teste experimentale pentru determinarea cantității de emisii de NOx rezultate în urma combustiei amestecurilor H2-CH4, în diverse condiții de lucru. Obținere limite admisibile de adiție H2 pentru o operare sigură și eficientă (tehnologic, economic) – raport;

  4. Investigarea furnizării de energie termică din amestecuri controlate H2-gaz –raport de testare;

  5. 2 Articole ISI (zona Q1/Q2)

FAZA 5 – Dezvoltarea unui model experimental de stație de alimentare cu hidrogen (H2RS) și elaborarea unei aplicații integrate de operare eficientă

Termen de predare: 15.09.2024

Obiective etapa:

  1. Testare funcționalitate și integrare modul de răcire și alimentare cu H2 –raport de testare;

  2. Integrare dispenser în ansamblul de furnizare H2–model experimental de stație de alimentare;

  3. Realizare sistem de reglare și control. Realizare aplicație software pentru monito-rizare și control;

  4. Evaluare parametri funcționali–raport;

  5. Protocol de operare pentru alimentarea cu H2, ventilare, stand-by și situații de urgență

  6. Articol ISI (zona Q1/Q2)

  7. Cerere de brevet –stație de alimentare cu hidrogen

  8. Diseminare rezultate (2 lucrări prezentate la conferințe)

FAZA 6 – Testare MP-HET. Infrastructură software pentru operarea rezilientă a sistemului integrat

Termen de predare: 31.12.2024

Obiective etapa:

  1. Raport de testare MP-HET pentru diferite condiții de lucru și variante de interconectare;

  2. Achiziție de date pentru evaluare micro-pilot – populare bază de date;

  3. Realizare module software pentru gestionare date achiziționate și operare rezilientă sistem integrat;

  4. 2 Articole ISI (zonaQ1/Q2);

  5. Diseminare rezultate (2 lucrări prezentate la conferințe)

ANUL 2025

FAZA 7 – Elaborare software de management energetic optimizat din punct de vedere economic și tehnologic

Termen de predare: 13.06.2025

Obiective etapa:

  1. Elaborare aplicație software;

  2. Simulări în timp real pentru a controla complet sistemul P2X;

  3. Achiziționare date pentru monitorizare și control sistem P2X;

  4. Elaborare manual de utilizare aplicație software

  5. 2 Articole ISI (zona Q1/Q2);

FAZA 8 – Testare unitate de mixare H2-CH4 – UmixH2/CH4. Evaluarea funcționării în timp. Demonstrare și validare

Termen de predare: 14.11.2025

Obiective etapa:

  1. Testare unitare de mixare H2-CH4 (UmixH2/CH4) – raport de testare;

  2. Studiul compatibilității amestecurilor de H2-CH4 cu diferite materiale (plastice elastomeri, nemetale, metale) regasite in componenta retelelor de distributie/ vaselor de stocare – raport;

  3. Articol ISI (zona Q1/Q2);

  4. Diseminare rezultate (2 lucrări prezentate la conferințe)

ANUL 2026

FAZA 9 – Realizare sistem Power to X (P2X)- Integrare MP-HET, H2RS și UmixH2/CH4. Digitalizare sistem energetic.

Termen de predare: 15.06.2026

Obiective etapa:

  1. Realizare sistem P2X – model experimental;

  2. Realizare interfețe și module pentru asigurarea managementului infrastructurii P2X – aplicație software;

  3. Evaluare date achiziționate. Generare scenarii pentru o utilizare eficientă a sistemului P2X funcție de necesarul de producere/ consum al celor trei fluxuri: hidrogen, energie electrică și termică – raport;

  4. Interconectare structură energetică la CLOUD-ul 4C-ICSI;

  5. 2 Articole ISI (zona Q1/Q2);

  6. Diseminare pe scară largă (conferință, workshop organizat pentru creșterea gradului de acceptabilitate al sistemelor P2X bazate pe hidrogen)

FAZA 10 – Validare sistem P2X. Studiu de fezabilitate pentru evaluarea tehnico-economică a sistemului P2X ce furnizează hidrogen, energie electrică și termică

Termen de predare: 31.12.2026

Obiective etapa:

  1. Demonstrare și validare tehnologică prin teste experimentale. Optimizarea producerii celor trei fluxuri generate de sistemul P2X – raport de testare;

  2. Studiu de fezabilitate pentru evaluarea tehnico-economică a sistemului P2X. Promovare sistem;

  3. Articol ISI (zona Q1/Q2);

  4. Cerere de brevet – sistem P2X;

  5. Diseminare pe scară largă (2 lucrări prezentate la conferințe, organizare workshop pentru prezentare sistem P2X).

© 2023 I.C.S.I. Rm. Vâlcea 

 

 

Prin accesarea site-ului nostru sunteți de acord cu utilizarea cookie-urilor, ceea ce ne permite să analizăm preferințele și să vă propunem servicii personalizate adaptate nevoilor dumneavoastră.

Schimba setari