WO2023247122A1 - Method for operating a hydrogen production system - Google Patents

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WO2023247122A1
WO2023247122A1 PCT/EP2023/063707 EP2023063707W WO2023247122A1 WO 2023247122 A1 WO2023247122 A1 WO 2023247122A1 EP 2023063707 W EP2023063707 W EP 2023063707W WO 2023247122 A1 WO2023247122 A1 WO 2023247122A1
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energy
electrical energy
electrolysis system
hydrogen
period
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PCT/EP2023/063707
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Sebastian Heuer
Kai SCHENK
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RWE Technology International GmbH
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    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Definitions

  • the application relates to a method for operating a hydrogen production system with at least one electrolysis system, in particular for controlling the electrolysis system.
  • the application relates to a control device, a hydrogen production system and a computer program.
  • Hydrogen especially hydrogen gas
  • Hydrogen is increasingly being used as an energy source these days. Hydrogen can be produced from water through electrolysis. During electrolysis, a redox reaction is forced using electrical energy or power, thereby generating hydrogen.
  • the hydrogen generated or produced can then be stored in suitable storage systems, for example.
  • the hydrogen can also be converted into methane and the methane can then be stored.
  • the stored hydrogen (or methane) can be converted into electrical energy, for example using a hydrogen fuel cell (also known as reverse electrolysis) or by combustion in a gas power plant. It is understood that the hydrogen and/or methane produced can also be used for other chemical processes.
  • electrolysis systems are usually operated with electrical power from a (public) electrical network, in particular the 50 Hz network.
  • a uniform (preferably high) load using mains power from the interconnected network.
  • the electrolysis system is regulated depending on the hydrogen consumption or demand.
  • the disadvantage of hydrogen production systems that are supplied with electrical energy by a conventional interconnected network is that hydrogen production produces carbon dioxide (CO2) emissions.
  • CO2 carbon dioxide
  • renewable energy sources as the energy source(s) to supply the at least one electrolysis system of the hydrogen production system.
  • a renewable or regenerative energy source is understood to mean, in particular, an energy source that is practically inexhaustible and/or regenerates relatively quickly.
  • the most important renewable energies include wind energy and solar energy.
  • a wind turbine can convert the kinetic energy of the wind into electrical energy.
  • solar energy the energy of solar radiation, i.e. the corresponding electromagnetic radiation, can be converted into electrical energy by a photovoltaic system.
  • wind energy and solar energy are each volatile energy sources.
  • a wind turbine or a photovoltaic system can only deliver electrical energy directly depending on the current meteorological conditions at the installation site of the wind turbine or the photovoltaic system.
  • the renewable electrical energy that can be provided by a wind turbine depends directly on the wind conditions (in particular wind speed and wind direction).
  • the renewable electrical energy that can be provided by the photovoltaic system depends in particular on meteorological parameters, such as the position of the sun and/or the degree of coverage of the sky. Pilot-scale hydrogen production systems with a maximum power consumption of less than 50 MW are known from the prior art. However, such systems are not suitable for large-scale use.
  • the hydrogen production systems described above are used, which are supplied with electrical energy from the network and are regulated depending on the amount of hydrogen purchased. This means that the current regulation of the electrolysis system of the hydrogen production system only takes place depending on the specified amount of hydrogen to be released.
  • the present application is therefore based on the object of creating a possibility which makes it possible to increase, in particular to maximize (or to reduce the proportion of non-renewable energy).
  • the task is solved by a method for operating a hydrogen production system with at least one electrolysis system, in particular for controlling the electrolysis system.
  • the procedure includes: Determining the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system in a first period of time,
  • the renewable energy generator forecast contains at least one energy estimate of the wind farm that can be connected to the electrolysis system and / or at least one with the Electrolysis system connectable photovoltaic park includes renewable electrical energy that can be provided during the first period, obtaining at least one electrical level indication from at least one electrical energy storage device that can be connected to the electrolysis system, and
  • a control method is provided according to the application in which the electrolysis system is regulated not only as a function of the amount of hydrogen to be produced, but also as a function of the available renewable electrical energy that comes from a wind farm and/or photovoltaic park and/or an electrical energy storage can be provided, in a particularly large-scale (in particular > 100 MW] hydrogen production system, it is possible to increase, in particular to maximize, the proportion of electrical energy or power from renewable energy sources.
  • the control method according to the application allows the production of so so-called green hydrogen or hydrogen produced without CO2.
  • the method is used to operate a hydrogen production system, in particular at least one electrolysis system of the hydrogen production system.
  • the energy supply or power supply to the electrolysis system can be regulated by the method according to the application. In particular, it can be specified how much energy from which energy source (from at least two energy sources) the electrolysis system is supplied with energy.
  • An electrolysis system can include or be formed from a plurality of devices that work with electrical energy.
  • the electrolysis system can include at least one electrolyzer or electrolyzer stack, for example a proton exchange membrane (PEM) electrolyzer. It is understood that alternatively or additionally the at least one electrolyzer may be a different type, such as a high-temperature electrolyzer or the like.
  • An electrolysis system can preferably comprise a plurality of electrolyzer stacks or electrolyzer modules.
  • An electrolysis plant may (in a conventional manner) comprise at least one further device, such as a water treatment device, a compressor device, etc.
  • the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system in a first period of time is first determined.
  • the first period is a future (predeterminable) period.
  • the first period can be between 15 minutes and 1 week, for example.
  • the first period can also be divided into a plurality of first sub-periods.
  • the first period can be immediately followed by a second period, which in turn can be immediately followed by a third period, etc.
  • the amount of hydrogen to be delivered in the first period means in particular the amount of hydrogen that must be delivered to at least one further entity, such as a customer's further processing plant (e.g. chemical plant, gas network, etc.), in the first period.
  • Determining the amount of hydrogen to be dispensed may include receiving a request with a desired amount of hydrogen. If there are a number of requests, the total (total) amount of hydrogen to be delivered during the first period can be determined from the individual desired amounts of hydrogen.
  • the electrical energy required by the electrolysis system is determined in order to determine the specific amount of hydrogen in the first period of time. Determining the energy requirement can be based in particular on the known electrical performance data of the electrolysis system or the individual devices of the electrolysis system and the specific amount of hydrogen. This makes it possible to know how much electrical energy is required to produce a specified amount of hydrogen. Based on this, the electrical energy required for the specific amount of hydrogen can be determined, in particular calculated.
  • a renewable energy generator forecast is received or provided at least for the first period.
  • the at least one energy producer forecast contains at least one energy estimate of the renewable electrical energy that can (probably) be deliverable in the first period.
  • An energy estimate also includes, in particular, a current estimate and/or a power estimate.
  • the regenerative electrical energy can be supplied in particular by a wind farm that can be electrically connected to the electrolysis system and/or a photovoltaic park that can be electrically connected to the electrolysis system. available. It is understood that two or more wind farms and/or two or more photovoltaic parks can be provided.
  • a wind farm has at least one wind turbine, set up to convert the kinetic energy of the wind into electrical energy (which is referred to here in particular as regenerative electrical energy).
  • a photovoltaic park has at least one photovoltaic system, set up to convert solar energy or the corresponding electromagnetic radiation into electrical energy (which is referred to here in particular as regenerative electrical energy).
  • the renewable energy producer forecast can be provided by the at least one wind farm and/or photovoltaic park. By providing a renewable energy generator forecast, the operation of the at least one electrolysis system can be adapted to the (probably) available renewable electrical energy.
  • the hydrogen production system may include the at least one wind farm and/or the at least one photovoltaic park.
  • the hydrogen production system may comprise at least one electrical energy storage device.
  • a rechargeable battery can be provided as an electrical energy storage device. It goes without saying that a plurality of electrical energy storage devices can be provided.
  • an electrical level indication can be provided for controlling the electrolysis system.
  • the electrical fill level information indicates in particular how much electrical energy the at least one electrical energy storage device can provide (maximum) in the first period of time.
  • the electrical level can be determined in particular by an electrical level sensor (in particular a charge level sensor) can be measured and provided as an electrical level indication.
  • the electrical energy storage can only be rechargeable with renewable energy, which can be provided, for example, by the at least one wind farm and/or the at least one photovoltaic park.
  • a (time-dependent) control curve is created for the first period of time to regulate the electrolysis system.
  • a time-dependent control curve includes, in particular, (electrical) setpoints to be set by the electrolysis system or the respective devices of the electrolysis system. In addition to electrical setpoints, other process engineering setpoints can also be provided (e.g. a setpoint volume flow of hydrogen or the like).
  • a control curve created specifies in particular the energy source from which the electrical energy with which the electrolysis system is controlled or supplied is supplied.
  • the (time-dependent) control curve is created, at least based on the specific electrical energy required, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage.
  • the creation of the control curve can be based on at least one further parameter.
  • the creation of the control curve can be based on the provided or specific data and a predetermined control algorithm.
  • a control algorithm specifies in particular the rules according to which a control curve is to be created.
  • a control curve can in particular comprise or be formed from a plurality of sub-control curves.
  • a sub-control curve can be created for at least a plurality of (preferably each) electrically operating devices of the electrolysis system.
  • a control curve can be used as a sub- Control curve also includes a charging curve and/or hydrogen storage curve (explained in more detail below).
  • a control or target curve can be created for the first period of time to supply the electrolysis system.
  • the control curve ensures in particular that in the first period the electrolysis system is supplied with the specific required electrical energy and that the energy is (if possible) renewable energy, as stated.
  • the electrolysis system is then controlled during the first period of time in accordance with the control curve created.
  • regulation according to the application includes providing the control curve of the electrolysis system in such a way that the at least one controller of the electrolysis system regulates the at least one component of the electrolysis system in accordance with the control curve.
  • control curve can be adjusted at least if necessary. For example, if the renewable energy generator forecast changes or the required electrical energy changes, this can be detected. The created control curve can then be adjusted or recreated based on the at least one changed value.
  • the electrolysis system cannot be supplied with renewable electrical energy from the at least one wind farm and / or the at least one photovoltaic park in accordance with the control curve created, because, for example, there is a difference between the estimated energy value and the energy that can actually be provided If a discrepancy occurs, the missing electrical energy can preferably be provided from the electrical energy storage.
  • the electrolysis system can also be supplied from a network.
  • an additional amount of hydrogen can also be provided by another hydrogen provider and/or hydrogen production system if necessary.
  • creating the control curve can further include:
  • a control algorithm can specify that supplying the electrolysis system with renewable energy, which is supplied by a wind farm and/or a photovoltaic park, is prioritized.
  • it can first be checked whether the estimated renewable electrical energy that can be provided is (alone) sufficient to supply the electrolysis system with the specific energy required.
  • the estimated energy value can be compared with the specific required electrical energy (or value).
  • the electrolysis system can only be supplied with the regenerative electrical energy that can be provided.
  • a control curve can be created which determines that only the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park is used to supply the electrolysis system during the first period of time.
  • the energy can also be fed in from another source (e.g. energy storage and/or interconnected network) if necessary.
  • the electrolysis system can be supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and additionally with the electrical energy stored in the energy storage.
  • a control curve can be created which determines that the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park and additionally the energy provided by the energy storage device are used to supply the electrolysis system with electrical energy during the first period of time.
  • a control algorithm (here too) can specify that initially all of the energy that can be supplied by the wind farm and/or photovoltaic park is used to operate the electrolysis system and only the energy that is then still missing is supplied by the electrical energy storage. As described If the energy estimate is incorrect, the energy can also be fed in from another source (e.g. energy storage and/or interconnected network) if necessary.
  • another source e.g. energy storage and/or interconnected network
  • the method can further comprise:
  • a control algorithm (already described) can specify (here too) that supplying the electrolysis system with renewable energy, which is supplied by a wind farm and/or a photovoltaic park, is prioritized.
  • the above-described comparison operation can also be carried out in this embodiment. If it is determined in the comparison that the estimated energy value of the energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy, the additionally deliverable electrical energy can be used to charge the at least one electrical energy storage device.
  • a control curve can be created which determines that only the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park is used to supply the electrolysis system during the first period of time.
  • the energy that can also be supplied by the wind farm and/or photovoltaic park can (if the filling level or charge state of the electrical energy storage permits this) be used at least partially to charge the energy storage device.
  • a corresponding charging curve can be created.
  • the charging curve can be part of the control curve.
  • the electrical energy storage can be charged according to the charging curve.
  • the electrical energy storage can be charged with renewable energy if more energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park than is required by the electrolysis system in the first period.
  • the stored renewable energy can then be consumed by the electrolysis system if less energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park than is required by the electrolysis system, for example in a second period following the first period.
  • the method can further comprise:
  • the specific required electrical energy with the at least one estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby, if the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system with the regenerative energy that can be provided Electrical energy is supplied, which is greater than the specific required electrical energy, such that at least one hydrogen storage device that can be connected to the electrolysis system is filled with an excess part of the hydrogen produced.
  • the electrolysis system is capable of producing more hydrogen in the first period of time than the amount of hydrogen to be released for the first period of time.
  • the hydrogen production system can preferably comprise at least one hydrogen storage or can at least be connectable to a hydrogen storage.
  • more hydrogen can be produced (if the filling level of the hydrogen storage allows this) than is to be delivered by the electrolysis system (e.g. to a customer) and this excess hydrogen can be stored in the hydrogen storage.
  • the above-described comparison operation can also be carried out in this embodiment.
  • a control curve can be created which determines that the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park is used to supply the electrolysis system during the first period of time.
  • a corresponding hydrogen storage curve can be created.
  • the hydrogen storage can be filled with hydrogen according to the hydrogen storage curve.
  • the hydrogen storage curve can be part of the control curve.
  • the at least one control algorithm can specify whether excess electrical regenerative energy is used to charge the electrical energy storage and/or to fill the hydrogen storage. This can particularly depend on the filling levels depend on the memory mentioned. In particular, respective fill level limit values can be defined in the control algorithm.
  • the method can further comprise:
  • the hydrogen storage can be filled using the renewable electrical energy if more electrical energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park than is required by the electrolysis system in the first period.
  • the amount of hydrogen then stored can then be released from the hydrogen storage when less energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park and in particular by the electrical energy than is required by the electrolysis system, for example in a second period of time can follow the first period.
  • the at least one energy estimate of the renewable energy that can be provided can be based on at least one weather forecast for the installation site of the at least one wind farm and/or at least one weather forecast for the installation site of the at least one photovoltaic park for the first period of time.
  • obtaining an energy estimate may include determining the at least one energy estimate based on the at least one weather forecast and at least one performance date of the at least one wind farm and/or at least one performance date of the at least one photovoltaic park.
  • the at least one estimated value can be updated regularly.
  • a weather forecast can contain at least one estimated meteorological parameter, such as (average) wind speed, (average) Wind direction, position of the sun, (average) degree of sky coverage, (average) solar radiation, etc.
  • creating the control curve for the first period of time can further include:
  • an electrolysis plant (particularly on a large scale) cannot be regulated as quickly as desired, i.e. with ramps as steep as desired.
  • At least one ramp-up time of the electrolysis system and/or at least one ramp-down time of the electrolysis system can limit the control speed.
  • a ramp-up time means, in particular, a period of time that is required to bring an electrolysis system (or even just an electrically operated device of the electrolysis system) from a first operating point (e.g. a certain first power, etc.) to a second operating point that is higher than the first operating point (e.g. to promote a certain second, higher achievement, etc.).
  • a ramp-up time also includes a switch-on time of a device.
  • the switch-on time means in particular the time that is required to move a device (e.g. an electrolyzer stack) from a switched-off state to the operational state (without causing damage or critical system states).
  • a run-down time means, in particular, a period of time that is required to bring an electrolysis system (or even just a device of the electrolysis system) from a first operating point (e.g. a specific first output, etc.) to a second one To promote a lower operating point compared to the first operating point (e.g. a certain second, lower output, etc.).
  • a shutdown time also includes a switch-off time of a device.
  • the switch-off time means in particular the time that is required to move a device (e.g. an electrolyzer stack) from a switched-on, operational state to the switched-off state (without causing damage or critical system states).
  • the at least one energy estimate of the renewable energy that can be provided can be a time-dependent energy estimate profile for the first time period.
  • a large number of time-dependent energy estimates for the first time period can be provided as a time-dependent energy estimation profile.
  • a time-dependent energy estimation profile can be determined for the first period of time, based on at least one weather forecast for the respective location of the respective wind farm and/or photovoltaic park.
  • Distributing the determined electrical energy to the time-dependent control curve can preferably be based on the time-dependent energy estimation profile. This makes it possible in particular to take into account the fluctuations in the generation of electrical energy by a wind farm and/or a photovoltaic park when controlling the electrolysis system, in particular in addition to the ramp-up and shutdown times described.
  • a control curve can be created that takes into account both the technical control limits of the electrolysis system and the fluctuations in the provision of renewable energy.
  • the electrolysis system can first be ramped up to maximum power and then shut down in a timely manner without having to rely on energy from the interconnected network.
  • the method can further comprise:
  • Photovoltaic park comprises regenerative electrical energy that can be provided during the second period, distributing the specific required electrical energy on the time-dependent control curve of the first period of time on the at least one further energy estimate (preferably on the at least one further energy estimate profile) of the regenerative electrical energy that can be provided during the second period based.
  • the regulation of the electrolysis system can be particularly well adapted to the fluctuations of the volatile energy sources, i.e. the wind farm and/or the Photovoltaic park, can be adapted.
  • an energy producer forecast becomes more accurate the closer it is to the current point in time.
  • the distribution of the specific required electrical energy to the time-dependent control curve of the first period of time can also be based on the at least one electrical fill level indication of the at least one electrical energy storage device and/or at least one fill level indication of at least one hydrogen storage device which can be connected to the electrolysis system.
  • the creation of the control curve for the first period of time can be based on the respective fill level of the storage tanks mentioned.
  • fluctuations in the provision of renewable electrical energy that are greater than the ramp-up and/or ramp-down times of the electrolysis system can be compensated for by energy from the electrical storage.
  • the electrolysis system can be shut down in a timely manner and a missing amount of hydrogen can be provided by the hydrogen storage.
  • the method can further comprise
  • at least a portion of the additional amount of hydrogen to be released is only produced if the electrical energy required for production can be provided or covered by the wind farm and/or the photovoltaic park.
  • the control curve can be adjusted as described.
  • the additional energy required for the production of the additional amount of hydrogen by the electrolysis system can first be determined in the manner described above. It can then be determined in the manner previously described (in particular by comparing) whether this additionally required energy can be provided by the wind farm and/or the photovoltaic park. Optionally, it can be determined whether the additional energy can be at least partially supplied by the at least one electrical storage and/or the additional amount of hydrogen can be at least partially provided by the hydrogen storage.
  • the additional energy required cannot be provided by the wind farm and/or the photovoltaic park and in particular not by the electrical energy storage or the additional amount of hydrogen by the hydrogen storage, then the additional amount of hydrogen can be produced by the electrolysis system should not be used. The request can be rejected.
  • the additional energy can be provided by the wind farm and/or the photovoltaic park or optionally or additionally by the energy storage or the additional amount of hydrogen can be provided by the hydrogen storage
  • the additional amount of hydrogen can be produced by the electrolysis system.
  • at least the control curve for the first period can be adjusted accordingly.
  • a charging curve and/or a storage curve can be adjusted for the first period.
  • the electrolysis system can comprise a plurality of electrolyzer stacks or electrolysis modules. According to a further embodiment of the method according to the application, the method can further comprise:
  • Obtaining a respective state can in particular include determining the respective state of the plurality of electrolyzer stacks. Determining the respective state can in particular include determining the respective activation period of the respective electrolyzer stack. The activation period means the period of time in which the respective electrolyzer stack was activated or operated in the past. Additionally, determining may include detecting damage and/or failures (e.g. due to (current or expected) maintenance and/or repair) of an electrolyzer stack. Controlling the respective electrolyzer stack can preferably include at least activating and/or deactivating an electrolyzer stack. In particular, the control can include a specification of the load distribution among the electrolyzer stacks. This can be specified for local control of the electrolyzer stacks.
  • the local control can control the electrolyzer stacks. Additionally, driving may include setting the supply current between a maximum permissible supply current and a minimum permissible supply current. This can be shown in particular in the control curve for the first period of time. In other words, the creation of the control curve for the first period of time can in particular also be based on the respective state of the respective electrolyzer stacks.
  • the at least one control algorithm can specify that the electrolyzer stacks are loaded as evenly as possible. This can, for example, lead to a first electrolyzer stack, which has a longer activation period than a second electrolyzer stack, being shut down or deactivated in a prioritized manner.
  • a further aspect of the application is a control device of a hydrogen production system with at least one electrolysis system, wherein the control device is in particular set up to carry out the method described above.
  • the control device comprises at least a first determination module, set up to determine the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system in a first period of time.
  • the control device comprises at least a second determination module, set up to determine the electrical energy required by the electrolysis system to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time.
  • the control device comprises at least a first receiving module, set up to receive a renewable energy producer forecast for the first period, wherein the renewable energy producer forecast includes at least one energy estimate of the wind farm that can be connected to the electrolysis system and/or at least one
  • the photovoltaic park that can be connected to the electrolysis system includes renewable electrical energy that can be provided during the first period.
  • the control device comprises at least one second receiving module set up to receive at least one electrical fill level indication from at least one electrical energy storage device that can be connected to the electrolysis system.
  • the control device comprises at least one control module, set up to create a control curve for the first period of time, based on the specific required electrical energy, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage (and in particular based on a previously described control algorithm).
  • the control module is set up to control the electrolysis system during the first period of time according to the control curve created.
  • the hydrogen production system includes at least one electrolysis system.
  • the hydrogen production system includes at least one previously described control device.
  • the hydrogen production system can comprise at least one (previously described) electrical energy storage device.
  • the hydrogen production system can comprise at least one (previously described) hydrogen storage.
  • the hydrogen production system can be an offshore hydrogen production system.
  • the at least one wind farm can be an offshore wind farm and/or the at least one photovoltaic park can be an offshore photovoltaic park.
  • Yet another aspect of the application is a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer (eg in the form of a programmable logic controller), cause it to carry out the method described above.
  • the computer program in particular the commands or program instructions, can be stored in a computer program product, in particular a program memory.
  • program memory is a non-volatile memory such as flash memory, magnetic memory, EEPROM memory (electronically erasable programmable read-only memory), and/or optical memory.
  • a computer in which, for example, the control device is implemented may have a main memory, for example a volatile or non-volatile memory, in particular a random access memory (RAM), such as a static RAM memory (SRAM), a dynamic RAM memory (DRAM), a ferroelectric RAM memory (FeRAM) and/or a magnetic RAM memory (MRAM).
  • RAM random access memory
  • SRAM static RAM memory
  • DRAM dynamic RAM memory
  • FeRAM ferroelectric RAM memory
  • MRAM magnetic RAM memory
  • the processor of the user terminal can, for example, store intermediate results or the like in the main memory.
  • a previously described module, element, etc. can at least partially comprise hardware elements (e.g. processor, storage means, etc.) and/or at least partially software elements (e.g. executable code). It should also be noted that terms such as “first”; “Second” etc. only indicate an order if this is explicitly described, and otherwise only serve to distinguish two elements. Furthermore, it is understood that two or more modules (e.g. first and second determination modules, first and second reception modules, etc.) can be implemented in one module.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a hydrogen production system according to the present application with an exemplary embodiment of a control device according to the present application, and
  • Fig. 2 is a diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a hydrogen production system, in particular for controlling an electrolysis system of the hydrogen production system, according to the present application.
  • Figure 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a hydrogen production system 100 according to the present application with an exemplary embodiment of a control device 102 according to the present application.
  • the hydrogen production system 100 includes at least the control device 102 and at least one electrolysis system 124, which can be controlled in particular by the control device 102.
  • the hydrogen production system 100 may include at least one electrical energy storage 122 (e.g. a rechargeable battery) and/or at least one hydrogen storage 134.
  • the hydrogen storage 134 can be connected to the electrolysis system 124 via a fluid connection 142, in particular for filling the hydrogen storage 134.
  • Hydrogen can be delivered from the hydrogen storage 134 to a hydrogen outlet 136 via a further fluid connection 144.
  • Hydrogen can also be delivered from the electrolysis system 124 to the hydrogen outlet 136 via a further fluid connection 146.
  • the electrolysis system 124 can be electrically connected to at least one wind farm 118 and/or to at least one photovoltaic park 120, in particular (indirectly) via a network.
  • island operation in which, for example, the wind farm is directly connected to the electrolysis system 124, is not being considered.
  • the hydrogen production system 100 may include the at least one wind farm 118 and/or the at least one photovoltaic park 120.
  • an electrical supply network 140 is provided for an electrical connection. It is understood that additional components may be connected to the electrical supply network 140 if necessary. For example, an electrical consumer of the hydrogen storage 134 can also be connectable to the electrical supply network 140.
  • At least one (wireless and/or wired) communication network 138 may be provided to enable communication between the various elements shown. It goes without saying that further components can be connected to the at least one communication network 138. For example, a communication connection between wind farm 118 and photovoltaic park 120 can also be provided to enable forecasting.
  • the hydrogen output 136 can also be connected, for example to “talk” about the hydrogen required or the hydrogen to be supplied.
  • the electrolysis system 102 can include at least one electrical connection 126 and at least one communication module 128.
  • an electrolysis system 102 can comprise or be formed by a large number of devices/modules.
  • At least one water treatment device 130 and a large number of electrolyzer stacks 132.1 to 132.n are shown here as examples. It goes without saying that further devices can be provided, such as hydrogen processing (e.g. cleaning, compression, etc.) or the like.
  • the electrolysis system 102 can comprise at least one sensor arrangement 154.
  • the electrical energy storage 122 may include an electrical connection 148, a communication connection 150 and in particular at least one fill level sensor (in particular a charge state sensor) 152 for measuring the electrical energy stored in the electrical energy storage 122.
  • the hydrogen storage 134 can include a hydrogen input 156, a hydrogen output 158 and a communication module 160.
  • a fill level sensor 162 can be provided, set up to detect and in particular provide the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage 134.
  • the control device 102 can in particular be formed by at least one computer (preferably a programmable logic controller (PLC)) or be implemented in a computer.
  • the control device 102 shown comprises at least a first determination module 104 set up to determine the in Amount of hydrogen to be delivered or produced by the electrolysis system 124 (to the hydrogen output 136 of the hydrogen production system 100) in a first period of time.
  • the control device 102 includes at least a second determination module 106, set up to determine the electrical energy required by the electrolysis system 124 to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time.
  • the control device 102 includes at least a first receiving module 108, set up to receive a renewable energy producer forecast for the first period.
  • the regenerative energy producer forecast includes at least one energy estimate, preferably a time-dependent energy estimate profile or a time-dependent energy estimate curve, of the regenerative electrical energy that can be provided during the first period by at least one wind farm 118 that can be connected to the electrolysis system 124 and/or at least one photovoltaic park 120 that can be connected to the electrolysis system 124.
  • the control device 102 comprises at least a second receiving module 110, set up to receive at least one electrical level indication from the at least one electrical energy storage device 122 that can be connected to the electrolysis system 124.
  • the second receiving module 110 can be set up to receive at least one level indication from the at least one connected to the electrolysis system 124 connectable hydrogen storage 134.
  • the control device 102 includes at least one control module 112, set up to create a control curve for the first period of time based on the determined required electrical energy, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage.
  • the control module 112 is set up to control the electrolysis system 124 during the first period of time according to the control curve created. This means in particular one Controlling the supply of electrical energy to the electrolysis system 124 during the first period of time according to the control curve created.
  • control device 102 can include at least one data memory 114.
  • data that can be used by other modules e.g. 104, 106 and 112 can be stored in the data memory 114.
  • performance data of the electrolysis system 124 can be stored in the data memory 114.
  • At least one control algorithm can also be stored in the data memory 114.
  • a control algorithm specifies in particular the rules according to which a control curve is to be created by the control module 112.
  • the first reception module and/or second reception module can/can be formed, for example, by a (common) bidirectional communication module of the control device 102.
  • FIG. Figure 2 shows a diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a hydrogen production system 100, in particular for controlling an electrolysis system 124 of the hydrogen production system 100, according to the present application.
  • a first step 201 the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system 124 in a first period of time is determined, in particular by the first determination module 104.
  • the amount of hydrogen to be released can be determined, in particular calculated, based on at least one request for producing a specific or desired amount of hydrogen in a first period of time.
  • step 202 a determination is made, in particular by the second determination module 106, of the electrical energy required by the electrolysis system 124 to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time.
  • the second determination module 106 can access the (electrical) performance data of the electrolysis system 124 stored in the data memory 114 and use the performance data of the electrolysis system 124 and the specific amount of hydrogen to determine the electrical energy (or power) required for this in the first period of time.
  • a renewable energy generator forecast for the first period is obtained, in particular by the first reception module 108.
  • the renewable energy producer forecast includes at least one energy estimate (preferably an energy estimate profile for the first time period) of the regenerative electrical energy that can be provided or delivered by the at least one wind farm 118 and/or the at least one photovoltaic park 120 during the first time period.
  • the at least one energy estimate is based in particular on the (stored) performance data of a wind farm 118 and a weather forecast (for example provided by a service provider) for the first period of time at the location of the wind farm 118 and/or on the (stored) performance data of a photovoltaic park 120 and a (for example (provided by a service provider) weather forecast for the first period at the location of the photovoltaic park 120.
  • a weather forecast for example provided by a service provider
  • weather forecast for example provided by a service provider
  • step 204 (which can in particular be carried out at least partially in parallel to step 203), at least one electrical fill level indication from the at least one electrical energy store 122 is obtained, in particular by the second receiving module 110.
  • the sensor 152 can detect the information in the electrical energy store 122 capture and provide stored electrical energy.
  • step 204 at least one fill level indication from the at least one electrical hydrogen storage 134 can be obtained, in particular by the second receiving module 110.
  • the sensor 162 can detect and provide the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage 134.
  • a respective state of the plurality of electrolyzer stacks 132.1 to 132.n can be obtained, in particular by the second receiving module 110.
  • a time-dependent control curve is created for the first period of time, based on the specific required electrical energy, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage.
  • the creation of the time-dependent control curve can be based on the at least one control algorithm.
  • the control algorithm can specify that the renewable energy of the wind turbine 118 and/or the photovoltaic system 120 is preferably used to supply the electrolysis system 124.
  • control algorithm For example, the following can be specified in the control algorithm:
  • the specific required electrical energy can be compared with the at least one estimated energy value. If the energy estimate is greater than the specific electrical energy required, a control curve may be created specifying that only the renewable energy of the wind turbine 118 and/or the photovoltaic system 120 is used to power the electrolysis system 124 during the first period of time.
  • ramp-up and/or shutdown times of the electrolysis system 124 can be taken into account in the control algorithm.
  • the respective maximum fill level of the respective memories 122, 134 can also be taken into account in the control algorithm.
  • the missing electrical energy can be supplied, particularly briefly, by the electrical energy storage 122 are provided. It is also conceivable to shut down the electrolysis system 124 early and compensate for the missing amount of hydrogen with the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage 134.
  • a control curve can be created in which it is determined that the missing electrical energy is provided by the electrical Energy storage 122 is provided or the missing amount of hydrogen is provided by the hydrogen storage 134.
  • a load control can be implemented in the control algorithm in order to distribute the load on the various devices, in particular the electrolyzer stacks 132.1 to 132.n, as evenly as possible.
  • the load can also be distributed in such a way that all electrolyzer stacks 132.1 to 132.n have a uniform state of degradation (wear).
  • the control of the respective electrolyzer stack 132.1 to 132. n can be based on the specific respective state and the specific required electrical energy, as already described. This can be shown in particular in the first control curve.
  • the electrolysis system 124 can be supplied with electrical energy from conventional power plants, not shown, through the interconnected network.
  • step 206 at least the electrolysis system 124 is controlled, in particular by the control module 112, according to the control curve created. At least supplying the electrolysis system 124 with electrical energy can be carried out in accordance with the control curve created. In particular, electrolysis system 124, electrical storage 122 and hydrogen storage 134 can be operated or controlled according to the control curve, as described.
  • a control curve can be adjusted (and, for example, at least some of steps 201 to 205 can be carried out again). For example, individual or all steps can be carried out iteratively. Individual steps can also be carried out in parallel and/or omitted. An adjustment can be made in particular if an input parameter (e.g. estimated energy value, state of an electrolysis stack, etc.) of the control algorithm has changed. Furthermore, in variants it can be provided that steps 201 to 205 are carried out for a plurality of time periods (first, second, etc.).
  • a provisional control curve can first be created for, for example, a second period that follows the first period, since the energy producer forecast for the second period still contains uncertainties. The provisionally created control curve for the second period can then be adjusted, particularly during the first period.
  • the present topics are based in particular on a holistic approach to the operation of an electrolysis system (for hydrogen production).
  • a new type of controller or control device is used to holistically, intelligently and proactively control not only the electrolyzer stack(s), but also the entire electrolysis system or hydrogen production system as well as possible storage devices (electricity and/or hydrogen and/or water vapor storage in high-temperature electrolyzers). to control or regulate.
  • the distribution of the available electrical power and the distribution of the hydrogen produced between the respective producers and customers are optimally coordinated in order to guarantee the most economical operation possible, taking into account the process engineering constraints.
  • the present items also take into account future variables that are subject to uncertainty, such as the electricity supply.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

The application relates to a method for operating a hydrogen production system (100) with at least one electrolysis plant (124), more particularly for controlling the electrolysis plant (124), comprising determining the amount of hydrogen to be dispensed by the electrolysis plant (124) in a first time period, determining the electrical energy needed by the electrolysis plant (124) to produce the determined amount of hydrogen in the first time period, obtaining a regenerative energy generator forecast for the first time period, wherein the regenerative energy generator forecast comprises at least one energy estimate value of the regenerative electrical energy that can be provided during the first time period by at least one wind park (118) that can be connected to the electrolysis plant (124) and/or at least one photovoltaic park (120) that can be connected to the electrolysis plant (124), obtaining at least one electrical fill level indication from at least one electrical energy store (122) that can be connected to the electrolysis plant (124), creating a control curve for the first time period, based on the determined required electrical energy, the estimated providable regenerative energy and the energy that can be provided by the electrical energy store and controlling the electrolysis plant (124) during the first time period in accordance with the created control curve.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems Method for operating a hydrogen production system
Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems mit mindestens einer Elektrolyseanlage, insbesondere zum Regeln der Elektrolyseanlage. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung eine Regelungsvorrichtung, ein Wasserstoffproduktionssystem und ein Computerprogramm. The application relates to a method for operating a hydrogen production system with at least one electrolysis system, in particular for controlling the electrolysis system. In addition, the application relates to a control device, a hydrogen production system and a computer program.
Wasserstoff, insbesondere Wasserstoffgas, wird in der heutigen Zeit vermehrt als Energieträger eingesetzt. So kann Wasserstoff aus Wasser durch Elektrolyse hergestellt werden. Bei der Elektrolyse wird unter Anwendung von elektrischer Energie bzw. Leistung eine Redoxreaktion erzwungen und hierdurch Wasserstoff generiert. Hydrogen, especially hydrogen gas, is increasingly being used as an energy source these days. Hydrogen can be produced from water through electrolysis. During electrolysis, a redox reaction is forced using electrical energy or power, thereby generating hydrogen.
Der generierte bzw. produzierte Wasserstoff kann dann z.B. in geeigneten Speichern gespeichert werden. Alternativ kann der Wasserstoff auch in Methan umgewandelt und das Methan dann insbesondere gespeichert werden. Der gespeicherte Wasserstoff (bzw. das Methan) kann zum Beispiel in elektrische Energie gewandelt werden, beispielsweise mittels einer Wasserstoff-Brennstoffzelle (auch als umgekehrte Elektrolyse bezeichnet) oder durch Verbrennung in einem Gaskraftwerk. Es versteht sich, dass der produzierte Wasserstoff und/oder das produzierte Methan auch für andere chemische Prozesse verwendet werden kann. The hydrogen generated or produced can then be stored in suitable storage systems, for example. Alternatively, the hydrogen can also be converted into methane and the methane can then be stored. For example, the stored hydrogen (or methane) can be converted into electrical energy, for example using a hydrogen fuel cell (also known as reverse electrolysis) or by combustion in a gas power plant. It is understood that the hydrogen and/or methane produced can also be used for other chemical processes.
Im Stand der Technik werden Elektrolyseanlagen in der Regel mit elektrischer Leistung aus einem (öffentlichen) elektrischen Verbundnetz betrieben, insbesondere dem 50 Hz-Verbundnetz. Insbesondere ist es im Stand der Technik üblich, eine Elektrolyseanlage mit gleichmäßiger (vorzugweise hoher) Last mit Netzstrom aus dem Verbundnetz zu betreiben. Hierbei erfolgt die Regelung der Elektrolyseanlage in Abhängigkeit der Wasserstoffabnahme bzw. -nachfrage. Nachteilig an Wasserstoffproduktionssystemen, die durch ein herkömmliches Verbundnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, ist jedoch, dass bei der Wasserstoffproduktion Kohlenstoffdioxid- (CO2) Emissionen entstehen. Grund hierfür ist, dass auch Energieerzeuger, die auf fossilen Energiequellen (insbesondere Kohle, Erdgas, Erdöl etc.) basieren, elektrische Energie in das elektrische Verbundnetz einspeisen. In the prior art, electrolysis systems are usually operated with electrical power from a (public) electrical network, in particular the 50 Hz network. In particular, it is common practice in the prior art to operate an electrolysis system with a uniform (preferably high) load using mains power from the interconnected network. The electrolysis system is regulated depending on the hydrogen consumption or demand. However, the disadvantage of hydrogen production systems that are supplied with electrical energy by a conventional interconnected network is that hydrogen production produces carbon dioxide (CO2) emissions. The reason for this is that energy producers that are based on fossil energy sources (in particular coal, natural gas, petroleum, etc.) also feed electrical energy into the electrical network.
Um in Zeiten des Klimawandels die Generierung von Kohlenstoffdioxid (CO2) jedoch zu reduzieren, ist es ein Ziel, als Energiequelle/n für die Versorgung der mindestens einen Elektrolyseanlage des Wasserstoffproduktionssystems vermehrt so genannte erneuerbare Energiequellen einzusetzen. Unter einer erneuerbaren bzw. regenerativen Energiequelle ist insbesondere eine Energiequelle zu verstehen, die praktisch unerschöpflich ist und/oder sich verhältnismäßig schnell regeneriert. However, in order to reduce the generation of carbon dioxide (CO2) in times of climate change, one goal is to increasingly use so-called renewable energy sources as the energy source(s) to supply the at least one electrolysis system of the hydrogen production system. A renewable or regenerative energy source is understood to mean, in particular, an energy source that is practically inexhaustible and/or regenerates relatively quickly.
Zu den bedeutendsten erneuerbaren Energien zählen insbesondere die Windenergie und die Sonnenergie. So kann eine Windkraftanlage die kinetische Energie des Winds in elektrische Energie wandeln. Bei der so genannten Sonnenenergie kann die Energie der Sonnenstrahlung, also die entsprechende elektromagnetische Strahlung durch eine Photovoltaikanlage in elektrische Energie gewandelt werden. The most important renewable energies include wind energy and solar energy. A wind turbine can convert the kinetic energy of the wind into electrical energy. With so-called solar energy, the energy of solar radiation, i.e. the corresponding electromagnetic radiation, can be converted into electrical energy by a photovoltaic system.
Problematisch bei der Windenergie und der Sonnenenergie ist, dass sie jeweils volatile Energiequellen sind. Dies meint insbesondere, dass eine Windkraftanlage oder eine Photovoltaikanlage elektrische Energie nur unmittelbar abhängig von dem augenblicklichen meteorologischen Bedingungen am Installationsort der Windkraftanlage bzw. der Photovoltaikanlage liefern können. So hängt die durch eine Windkraftanlage bereitstellbare regenerative elektrischer Energie unmittelbar von den Windbedingungen (insbesondere Windgeschwindigkeit und Windrichtung) ab. Bei einer Photovoltaikanlage hängt die durch die Photovoltaikanlage bereitstellbare regenerative elektrische Energie insbesondere von meteorologischen Parameter ab, wie vom Sonnenstand der Sonne und/oder dem Bedeckungsgrad des Himmels. Zwar sind aus dem Stand der TechnikWasserstoffproduktionssysteme im Pilotmaßstab mit einer maximalen Leistungsaufnahme von kleiner als 50 MW bekannt. Derartige Anlagen sind jedoch nicht für den großtechnischen Einsatz geeignet. The problem with wind energy and solar energy is that they are each volatile energy sources. This means in particular that a wind turbine or a photovoltaic system can only deliver electrical energy directly depending on the current meteorological conditions at the installation site of the wind turbine or the photovoltaic system. The renewable electrical energy that can be provided by a wind turbine depends directly on the wind conditions (in particular wind speed and wind direction). In a photovoltaic system, the renewable electrical energy that can be provided by the photovoltaic system depends in particular on meteorological parameters, such as the position of the sun and/or the degree of coverage of the sky. Pilot-scale hydrogen production systems with a maximum power consumption of less than 50 MW are known from the prior art. However, such systems are not suitable for large-scale use.
Folglich werden die eingangs beschriebenen Wasserstoffproduktionssysteme eingesetzt, die aus dem Verbundnetz mit elektrischer Energie versorgt werden und abhängig von der abgenommenen Wasserstoffmenge geregelt werden. Dies meint, dass die Stromregelung der Elektrolyseanlage des Wasserstoffproduktionssystems nur abhängig von der vorgegebenen abzugebenden Wasserstoffmenge erfolgt. Consequently, the hydrogen production systems described above are used, which are supplied with electrical energy from the network and are regulated depending on the amount of hydrogen purchased. This means that the current regulation of the electrolysis system of the hydrogen production system only takes place depending on the specified amount of hydrogen to be released.
Nachteilig ist daher bei derartigen Wasserstoffproduktionssystemen, dass es derzeit keine Möglichkeit gibt, den Anteil an elektrischer regenerativer Energie, die von mindestens einer erneuerbaren Energiequelle bereitgestellt und von einer Elektrolyseanlage eines großtechnischen (insbesondere > als 100 MW] Wasserstoffproduktionssystems verbraucht wird, zumindest zu erhöhen, ohne dass hierfür ein Ausbau der Windparks und/oder Photovoltaikparks durchzuführen ist. Insbesondere ist weiterhin die Nutzung von nicht-regenerativer Energie erforderlich. The disadvantage of such hydrogen production systems is that there is currently no possibility of at least increasing the proportion of electrical renewable energy that is provided by at least one renewable energy source and consumed by an electrolysis system of a large-scale (in particular > 100 MW) hydrogen production system, without that an expansion of wind farms and/or photovoltaic parks must be carried out for this purpose. In particular, the use of non-renewable energy is still required.
Daher liegt der vorliegenden Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, welche es bei einem insbesondere großtechnischen (insbesondere > als 100 MW) Wasserstoffproduktionssystem ermöglicht, den Anteil an elektrischer Energie bzw. Leistung aus erneuerbaren Energiequellen zu erhöhen, insbesondere zu maximieren (bzw. den Anteil an nicht-regenerativer Energie zu reduzieren). The present application is therefore based on the object of creating a possibility which makes it possible to increase, in particular to maximize (or to reduce the proportion of non-renewable energy).
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems mit mindestens einer Elektrolyseanlage, insbesondere zum Regeln der Elektrolyseanlage. Das Verfahren umfasst: Bestimmen der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage abzugebenden Wasserstoffmenge, According to a first aspect of the application, the task is solved by a method for operating a hydrogen production system with at least one electrolysis system, in particular for controlling the electrolysis system. The procedure includes: Determining the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system in a first period of time,
Bestimmen der zum Produzieren der bestimmten Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage benötigten elektrischen Energie, Erhalten einer regenerativen Energieerzeugerprognose für den ersten Zeitraum, wobei die regenerative Energieerzeugerprognose mindestens einen Energieschätzwert der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Windpark und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Photovoltaikpark während des ersten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie umfasst, Erhalten mindestens einer elektrischen Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage verbindbaren elektrischen Energiespeicher, und Determining the electrical energy required by the electrolysis system to produce the specific amount of hydrogen in the first period, obtaining a renewable energy generator forecast for the first period, wherein the renewable energy generator forecast contains at least one energy estimate of the wind farm that can be connected to the electrolysis system and / or at least one with the Electrolysis system connectable photovoltaic park includes renewable electrical energy that can be provided during the first period, obtaining at least one electrical level indication from at least one electrical energy storage device that can be connected to the electrolysis system, and
Erstellen einer Regelungskurve für die erste Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie, und Creating a control curve for the first period of time, based on the determined electrical energy required, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage, and
Regeln der Elektrolyseanlage während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. Control the electrolysis system during the first period according to the control curve created.
Indem im Gegensatz zum Stand der Technik anmeldungsgemäß ein Regelverfahren bereitgestellt wird, bei dem eine Regelung der Elektrolyseanlage nicht nur in Abhängigkeit der zu produzierenden Wasserstoffmenge erfolgt, sondern zusätzlich in Abhängigkeit der verfügbaren regenerativen elektrischen Energie, die von einem Windpark und/oder Photovoltaikpark und/oder einem elektrischen Energiespeicher bereitgestellt werden kann, wird es bei einem insbesondere großtechnischen (insbesondere > als 100 MW] Wasserstoffproduktionssystem ermöglicht, den Anteil an elektrischer Energie bzw. Leistung aus erneuerbaren Energiequellen zu erhöhen, insbesondere zu maximieren. Insbesondere erlaubt das anmeldungsgemäße Regelungsverfahren ein Herstellen von so genanntem grünen Wasserstoff bzw. CO2- frei produziertem Wasserstoff. Das Verfahren dient dem Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems, insbesondere mindestens einer Elektrolyseanlage des Wasserstoffproduktionssystems. Insbesondere kann die Energieversorgung bzw. Stromversorgung der Elektrolyseanlage durch das anmeldungsgemäße Verfahren geregelt werden. Es kann insbesondere vorgegeben werden, mit wieviel Energie aus welcher Energiequelle (von zumindest zwei Energiequellen) die Elektrolyseanlage mit Energie versorgt wird. In contrast to the prior art, a control method is provided according to the application in which the electrolysis system is regulated not only as a function of the amount of hydrogen to be produced, but also as a function of the available renewable electrical energy that comes from a wind farm and/or photovoltaic park and/or an electrical energy storage can be provided, in a particularly large-scale (in particular > 100 MW] hydrogen production system, it is possible to increase, in particular to maximize, the proportion of electrical energy or power from renewable energy sources. In particular, the control method according to the application allows the production of so so-called green hydrogen or hydrogen produced without CO2. The method is used to operate a hydrogen production system, in particular at least one electrolysis system of the hydrogen production system. In particular, the energy supply or power supply to the electrolysis system can be regulated by the method according to the application. In particular, it can be specified how much energy from which energy source (from at least two energy sources) the electrolysis system is supplied with energy.
Eine Elektrolyseanlage kann eine Mehrzahl von mit elektrischer Energie arbeitender Vorrichtungen umfassen bzw. hieraus gebildet sein. Die Elektrolyseanlage kann zumindest einen Elektrolyseur bzw. Elektrolyseurstack, beispielsweise einen Protonen-Austausch-Membran-(PEM) Elektrolyseur umfassen. Es versteht sich, dass alternativ oder zusätzlich der mindestens eine Elektrolyseur ein anderer Typ sein kann, wie beispielsweise ein Hochtemperatur-Elektrolyseur oder dergleichen. Vorzugsweise kann eine Elektrolyseanlage eine Mehrzahl von Elektrolyseurstacks bzw. Elektrolyseurmodulen umfassen. An electrolysis system can include or be formed from a plurality of devices that work with electrical energy. The electrolysis system can include at least one electrolyzer or electrolyzer stack, for example a proton exchange membrane (PEM) electrolyzer. It is understood that alternatively or additionally the at least one electrolyzer may be a different type, such as a high-temperature electrolyzer or the like. An electrolysis system can preferably comprise a plurality of electrolyzer stacks or electrolyzer modules.
Eine Elektrolyseanlage kann (in herkömmlicher Weise) mindestens eine weitere Vorrichtung umfassen, wie eine Wasseraufbereitungsvorrichtung, eine Verdichtervorrichtung etc. An electrolysis plant may (in a conventional manner) comprise at least one further device, such as a water treatment device, a compressor device, etc.
Anmeldungsgemäß erfolgt zunächst ein Bestimmen der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage abzugebenden Wasserstoffmenge. Der erste Zeitraum ist ein zukünftiger (vorgebbarer) Zeitraum. Der erste Zeitraum kann zum Beispiel zwischen 15 Minuten und 1 Woche liegen. Hierbei kann der erste Zeitraum auch in eine Mehrzahl von ersten Subzeiträumen unterteilt werden. Wie noch beschrieben wird, kann sich an den ersten Zeitraum ein zweiter Zeitraum unmittelbar anschließen, an den sich wiederum ein dritter Zeitraum unmittelbar anschließen kann etc. Die in dem ersten Zeitraum abzugebende Wasserstoffmenge meint insbesondere die Wasserstoffmenge, die an mindestens eine weitere Entität, wie eine Weiterverarbeitungsanlage eines Kunden (z.B. chemische Anlage, Gasnetz etc.), in dem ersten Zeitraum geliefert werden muss. Ein Bestimmen der abzugebenden Wasserstoffmenge kann ein Erhalten einer Anfrage mit einer gewünschten Wasserstoffmenge umfassen. Bei einer Mehrzahl von Anfragen kann aus den einzelnen gewünschten Wasserstoffmengen die insgesamt abzugebende (Gesamt-) Wasserstoffmenge während des ersten Zeitraums bestimmt werden. According to the application, the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system in a first period of time is first determined. The first period is a future (predeterminable) period. The first period can be between 15 minutes and 1 week, for example. The first period can also be divided into a plurality of first sub-periods. As will be described, the first period can be immediately followed by a second period, which in turn can be immediately followed by a third period, etc. The amount of hydrogen to be delivered in the first period means in particular the amount of hydrogen that must be delivered to at least one further entity, such as a customer's further processing plant (e.g. chemical plant, gas network, etc.), in the first period. Determining the amount of hydrogen to be dispensed may include receiving a request with a desired amount of hydrogen. If there are a number of requests, the total (total) amount of hydrogen to be delivered during the first period can be determined from the individual desired amounts of hydrogen.
Ferner erfolgt anmeldungsgemäß ein Bestimmen der elektrischen Energie, die von der Elektrolyseanlage (also insbesondere der Mehrzahl von Vorrichtungen der Elektrolyseanlage) benötigt wird, um die bestimmte Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum zu bestimmen. Das Bestimmen des Energiebedarfs kann insbesondere auf den bekannten elektrischen Leistungsdaten der Elektrolyseanlage bzw. der einzelnen Vorrichtungen der Elektrolyseanlage und der bestimmten Wasserstoffmenge basieren. So kann bekannt sein, wieviel elektrische Energie für eine Produktion einer festgelegten Wasserstoffmenge benötigt wird. Basierend hierauf kann die für die bestimmte Wasserstoffmenge benötigte elektrische Energie bestimmt werden, insbesondere berechnet werden. Furthermore, according to the application, the electrical energy required by the electrolysis system (i.e. in particular the plurality of devices in the electrolysis system) is determined in order to determine the specific amount of hydrogen in the first period of time. Determining the energy requirement can be based in particular on the known electrical performance data of the electrolysis system or the individual devices of the electrolysis system and the specific amount of hydrogen. This makes it possible to know how much electrical energy is required to produce a specified amount of hydrogen. Based on this, the electrical energy required for the specific amount of hydrogen can be determined, in particular calculated.
Um den Anteil an elektrischer Energie, die auf regenerativen Energiequelle basiert, zu erhöhen, wird anmeldungsgemäß vorgeschlagen, dass zumindest für den ersten Zeitraum eine regenerative Energieerzeugerprognose erhalten bzw. bereitgestellt wird. Die mindestens eine Energieerzeugerprognose enthält mindestens einen Energieschätzwert über die (wahrscheinlich) in dem ersten Zeitraum lieferbare regenerative elektrische Energie. In order to increase the proportion of electrical energy that is based on renewable energy sources, it is proposed according to the application that a renewable energy generator forecast is received or provided at least for the first period. The at least one energy producer forecast contains at least one energy estimate of the renewable electrical energy that can (probably) be deliverable in the first period.
Ein Energieschätzwert umfasst insbesondere auch einen Stromschätzwert und/oder einen Leistungsschätzwert. Die regenerative elektrische Energie ist insbesondere von einem elektrisch mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Windpark und/oder einem elektrisch mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Photovoltaikpark lieferbar bzw. bereitstellbar. Es versteht sich, dass zwei oder mehr Windparks und/oder zwei oder mehr Photovoltaikparks vorgesehen sein können. An energy estimate also includes, in particular, a current estimate and/or a power estimate. The regenerative electrical energy can be supplied in particular by a wind farm that can be electrically connected to the electrolysis system and/or a photovoltaic park that can be electrically connected to the electrolysis system. available. It is understood that two or more wind farms and/or two or more photovoltaic parks can be provided.
Ein Windpark weist mindestens eine Windkraftanlage auf, eingerichtet zum Wandeln der kinetischen Energie des Winds in elektrische Energie (die vorliegend insbesondere als regenerative elektrische Energie bezeichnet wird). Ein Photovoltaikpark weist mindestens eine Photovoltaikanlage auf, eingerichtet zum Wandeln der Sonnenenergie bzw. der entsprechenden elektromagnetischen Strahlung in elektrische Energie (die vorliegend insbesondere als regenerative elektrische Energie bezeichnet wird). Beispielsweise kann die regenerative Energieerzeugerprognose von dem mindestens einen Windpark und/oder Photovoltaikpark bereitgestellt werden. Indem eine regenerative Energieerzeugerprognose bereitgestellt wird, kann der Betrieb der mindestens einen Elektrolyseanlage an die (wahrscheinlich) verfügbare regenerative elektrische Energie angepasst werden. A wind farm has at least one wind turbine, set up to convert the kinetic energy of the wind into electrical energy (which is referred to here in particular as regenerative electrical energy). A photovoltaic park has at least one photovoltaic system, set up to convert solar energy or the corresponding electromagnetic radiation into electrical energy (which is referred to here in particular as regenerative electrical energy). For example, the renewable energy producer forecast can be provided by the at least one wind farm and/or photovoltaic park. By providing a renewable energy generator forecast, the operation of the at least one electrolysis system can be adapted to the (probably) available renewable electrical energy.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Wasserstoffproduktionssystem den mindestens einen Windpark und/oder den mindestens einen Photovoltaikpark umfassen. According to one embodiment, the hydrogen production system may include the at least one wind farm and/or the at least one photovoltaic park.
Ferner kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform, das Wasserstoffproduktionssystem mindestens einen elektrischen Energiespeicher umfassen. Beispielsweise kann als elektrischer Energiespeicher eine wiederaufladbare Batterie vorgesehen sein. Es versteht sich, dass eine Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern vorgesehen sein kann. Furthermore, according to a further embodiment, the hydrogen production system may comprise at least one electrical energy storage device. For example, a rechargeable battery can be provided as an electrical energy storage device. It goes without saying that a plurality of electrical energy storage devices can be provided.
Insbesondere kann für eine Regelung der Elektrolyseanlage eine elektrische Füllstandangabe bereitgestellt werden. Die elektrische Füllstandangabe zeigt insbesondere an, wieviel elektrische Energie der mindestens eine elektrische Energiespeicher in dem ersten Zeitraum (maximal) bereitstellen kann. Der elektrische Füllstand kann insbesondere durch einen elektrischen Füllstandsensor (insbesondere ein Ladezustandssensor) gemessen und als elektrische Füllstandangabe bereitgestellt werden. In particular, an electrical level indication can be provided for controlling the electrolysis system. The electrical fill level information indicates in particular how much electrical energy the at least one electrical energy storage device can provide (maximum) in the first period of time. The electrical level can be determined in particular by an electrical level sensor (in particular a charge level sensor) can be measured and provided as an electrical level indication.
Vorzugsweise kann der elektrische Energiespeicher nur mit regenerativer Energie aufladbar sein, die beispielsweise bereitgestellt werden kann von dem mindestens einen Windpark und/oder dem mindestens einen Photo voltaikpark. Preferably, the electrical energy storage can only be rechargeable with renewable energy, which can be provided, for example, by the at least one wind farm and/or the at least one photovoltaic park.
Zum Regeln der Elektrolyseanlage wird anmeldungsgemäß für den ersten Zeitraum eine (zeitabhängige) Regelungskurve erstellt. Eine zeitabhängige Regelungskurve umfasst insbesondere von der Elektrolyseanlage bzw. den jeweiligen Vorrichtungen der Elektrolyseanlage einzustellende (elektrische) Sollwerte. Neben elektrischen Sollwerten, können auch andere verfahrenstechnische Sollwerte vorgesehen sein (z.B. ein Sollvolumenstrom des Wasserstoffs oder dergleichen). Ferner gibt eine erstellte Regelungskurve insbesondere die Energiequelle vor, aus der die elektrische Energie, mit der die Elektrolyseanlage geregelt bzw. versorgt wird, geliefert wird. Die (zeitabhängige) Regelungskurve wird erstellt, zumindest basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie. Wie noch beschrieben wird, kann die Erstellung der Regelungskurve noch auf mindestens einen weiteren Parameter basieren. Insbesondere kann das Erstellen der Regelungskurve basieren auf den bereitgestellten bzw. bestimmten Daten und einem vorgegebenen Regelungsalgorithmus. Ein Regelalgorithmus gibt insbesondere vor, nach welchen Regeln eine Regelungskurve zu erstellen ist. According to the application, a (time-dependent) control curve is created for the first period of time to regulate the electrolysis system. A time-dependent control curve includes, in particular, (electrical) setpoints to be set by the electrolysis system or the respective devices of the electrolysis system. In addition to electrical setpoints, other process engineering setpoints can also be provided (e.g. a setpoint volume flow of hydrogen or the like). Furthermore, a control curve created specifies in particular the energy source from which the electrical energy with which the electrolysis system is controlled or supplied is supplied. The (time-dependent) control curve is created, at least based on the specific electrical energy required, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage. As will be described, the creation of the control curve can be based on at least one further parameter. In particular, the creation of the control curve can be based on the provided or specific data and a predetermined control algorithm. A control algorithm specifies in particular the rules according to which a control curve is to be created.
Eine Regelungskurve kann anmeldungsgemäß insbesondere eine Mehrzahl von Sub- Regelungskurven umfassen bzw. hieraus gebildet sein. Insbesondere kann für zumindest eine Mehrzahl von (vorzugsweise jede) elektrisch arbeitenden Vorrichtungen der Elektrolyseanlage jeweils eine Sub-Regelungskurve erstellt werden. Wie noch beschrieben wird, kann eine Regelungskurve als Sub- Regelungskurve auch eine Ladekurve und/oder (nachfolgend näher erläuterte) Wasserstoffspeicherkurve umfassen. According to the application, a control curve can in particular comprise or be formed from a plurality of sub-control curves. In particular, a sub-control curve can be created for at least a plurality of (preferably each) electrically operating devices of the electrolysis system. As will be described, a control curve can be used as a sub- Control curve also includes a charging curve and/or hydrogen storage curve (explained in more detail below).
Insbesondere kann zum Versorgen der Elektrolyseanlage demnach eine Regelungs- bzw. Sollkurve für die erste Zeitdauer erstellt werden. Die Regelungskurve stellt insbesondere sicher, dass in dem ersten Zeitraum die Elektrolyseanlage mit der bestimmten benötigten elektrischen Energie versorgt wird und die Energie (sofern möglich) regenerative Energie ist, wie ausgeführt wurde. In particular, a control or target curve can be created for the first period of time to supply the electrolysis system. The control curve ensures in particular that in the first period the electrolysis system is supplied with the specific required electrical energy and that the energy is (if possible) renewable energy, as stated.
Anmeldungsgemäß erfolgt dann ein Regeln der Elektrolyseanlage während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. Dies meint insbesondere ein Versorgen der Elektrolyseanlage mit elektrischer Energie (bzw. Strom bzw. Leistung) gemäß der erstellten Regelungskurve, also insbesondere abhängig von der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie. Insbesondere umfasst ein anmeldungsgemäßes Regeln ein Bereitstellen der Regelungskurve der Elektrolyseanlage, derart, dass der mindestens eine Regler der Elektrolyseanlage die mindestens eine Komponente der Elektrolyseanlage entsprechend der Regelungskurve regelt. According to the application, the electrolysis system is then controlled during the first period of time in accordance with the control curve created. This means in particular supplying the electrolysis system with electrical energy (or current or power) in accordance with the control curve created, i.e. in particular depending on the specific electrical energy required, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage. In particular, regulation according to the application includes providing the control curve of the electrolysis system in such a way that the at least one controller of the electrolysis system regulates the at least one component of the electrolysis system in accordance with the control curve.
Es versteht sich, dass die Regelungskurve zumindest bei Bedarf angepasst werden kann. Wenn sich beispielsweise die regenerative Energieerzeugerprognose ändert oder die benötigte elektrische Energie, kann dies detektiert werden. Dann kann die erstellte Regelungskurve angepasst bzw. neu erstellt werden, basierend auf dem mindestens einen geänderten Wert. It is understood that the control curve can be adjusted at least if necessary. For example, if the renewable energy generator forecast changes or the required electrical energy changes, this can be detected. The created control curve can then be adjusted or recreated based on the at least one changed value.
Wenn während der ersten Zeitdauer beispielsweise festgestellt wird, dass die Elektrolyseanlage nicht entsprechend der erstellten Regelungskurve mit regenerativer elektrischer Energie des mindestens einen Windpark und/oder dem mindestens einen Photovoltaikpark versorgt werden kann, weil es beispielsweise zwischen dem Energieschätzwert und der tatsächlich bereitstellbaren Energie zu einer Diskrepanz kommt, kann die dann fehlende elektrische Energie vorzugsweise aus dem elektrischen Energiespeicher bereitgestelltwerden. If, for example, it is determined during the first period of time that the electrolysis system cannot be supplied with renewable electrical energy from the at least one wind farm and / or the at least one photovoltaic park in accordance with the control curve created, because, for example, there is a difference between the estimated energy value and the energy that can actually be provided If a discrepancy occurs, the missing electrical energy can preferably be provided from the electrical energy storage.
Es versteht sich, dass bei Varianten der Anmeldung im Bedarfsfall (wenn z.B. nicht ausreichend regenerative elektrische Energie verfügbar ist und/oder kurzfristig mehr elektrische Energie benötigt wird, als vorab bestimmt wurde) auch eine Speisung der Elektrolyseanlage aus einem Verbundnetz erfolgen kann. Bei noch weiteren Varianten kann auch eine zusätzliche Wasserstoffmenge von einem weiteren Wasserstoffanbieter und/oder Wasserstoffproduktionssystem im Bedarfsfall bereitgestellt werden. It is understood that in variants of registration, if necessary (e.g. if there is not enough renewable electrical energy available and/or more electrical energy is required at short notice than was previously determined), the electrolysis system can also be supplied from a network. In even further variants, an additional amount of hydrogen can also be provided by another hydrogen provider and/or hydrogen production system if necessary.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Erstellen der Regelungskurve (für die erste Zeitdauer) ferner umfassen: According to a further embodiment of the method according to the application, creating the control curve (for the first period of time) can further include:
Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren Energie größer oder gleich der bestimmten benötigten elektrischen Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage nur mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt wird, und wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie kleiner als die bestimmte benötigte elektrische Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und der in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgt wird. Comparing the specific required electrical energy with the at least one energy estimate of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby, if the energy estimate of the energy that can be provided is greater than or equal to the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system only operates with the available energy regenerative electrical energy is supplied, and wherein, if the energy estimate of the regenerative energy that can be provided is smaller than the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and that in the at least one electrical energy storage stored electrical energy is supplied.
Mit anderen Worten, ein (bereits beschriebener) Regelungsalgorithmus kann vorgeben, dass ein Versorgen der Elektrolyseanlage mit regenerativer Energie, die durch einen Windpark und/oder einen Photovoltaikpark geliefert wird, priorisiert ist. Insbesondere kann zunächst geprüft werden, ob die geschätzte bereitstellbare regenerative elektrische Energie (allein) ausreichend ist, die Elektrolyseanlage mit der bestimmten benötigten Energie zu versorgen. Hierzu kann insbesondere der Energieschätzwert mit der bestimmten benötigten elektrischen Energie (bzw. -wert) verglichen werden. In other words, a control algorithm (already described) can specify that supplying the electrolysis system with renewable energy, which is supplied by a wind farm and/or a photovoltaic park, is prioritized. In particular, it can first be checked whether the estimated renewable electrical energy that can be provided is (alone) sufficient to supply the electrolysis system with the specific energy required. For this purpose, in particular, the estimated energy value can be compared with the specific required electrical energy (or value).
Wenn in dem Vergleich festgestellt wird, dass der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie größer oder gleich der bestimmten benötigten elektrischen Energie ist, kann die Elektrolyseanlage nur mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt werden. Insbesondere kann eine Regelungskurve erstellt werden, die festlegt, dass zum Versorgen der Elektrolyseanlage während der ersten Zeitdauer nur die von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark bereitgestellte Energie verwendet wird. Wie beschrieben wurde, kann bei einem fehlerhaften Energieschätzwert im Bedarfsfall die Energie auch aus einer anderen Quelle (z.B. Energiespeicher und/oder Verbundnetz) eingespeist werden. If it is determined in the comparison that the estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided is greater than or equal to the specific required electrical energy, the electrolysis system can only be supplied with the regenerative electrical energy that can be provided. In particular, a control curve can be created which determines that only the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park is used to supply the electrolysis system during the first period of time. As has been described, if the energy estimate is incorrect, the energy can also be fed in from another source (e.g. energy storage and/or interconnected network) if necessary.
Wenn in dem Vergleich festgestellt wird, dass der Energieschätzwert der bereitstellbaren Energie kleiner ist als die bestimmte benötigte elektrische Energie, kann die Elektrolyseanlage mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und zusätzlich mit der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgt werden. Insbesondere kann eine Regelungskurve erstellt werden, die festlegt, dass zum Versorgen der Elektrolyseanlage mit elektrischer Energie während der ersten Zeitdauer die von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark bereitgestellte Energie und zusätzlich die von dem Energiespeicher bereitgestellte Energie verwendet wird. If it is determined in the comparison that the energy estimate of the energy that can be provided is smaller than the specific required electrical energy, the electrolysis system can be supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and additionally with the electrical energy stored in the energy storage. In particular, a control curve can be created which determines that the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park and additionally the energy provided by the energy storage device are used to supply the electrolysis system with electrical energy during the first period of time.
Insbesondere kann ein Regelungsalgorithmus (auch hier) vorgeben, dass zunächst die gesamte durch den Windpark und/oder Photovoltaikpark lieferbare Energie zum Betreiben der Elektrolyseanlage verwendet wird und nur die dann noch fehlende Energie durch den elektrischen Energiespeicher geliefert wird. Wie beschrieben wurde, kann bei einem fehlerhaften Energieschätzwert im Bedarfsfall die Energie auch aus einer anderen Quelle (z.B.: Energiespeicher und/oder Verbundnetz) eingespeist werden. In particular, a control algorithm (here too) can specify that initially all of the energy that can be supplied by the wind farm and/or photovoltaic park is used to operate the electrolysis system and only the energy that is then still missing is supplied by the electrical energy storage. As described If the energy estimate is incorrect, the energy can also be fed in from another source (e.g. energy storage and/or interconnected network) if necessary.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren ferner umfassen: According to a further embodiment of the method according to the application, the method can further comprise:
Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie größer als die bestimmte benötigte elektrische Energie ist (und der mindestens eine elektrische Füllstand unter einem bestimmten Füllstandwert liegt), eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage nur mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt wird und der mindestens eine elektrische Energiespeicher mit zumindest einem überschüssigen Teil der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie geladen wird. Comparing the specific required electrical energy with the at least one energy estimate of the regenerative electrical energy that can be provided, wherein, if the energy estimate of the regenerative energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy (and the at least one electrical level is below a specific level), a control curve is created, which specifies that the electrolysis system is only supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and the at least one electrical energy storage is charged with at least a surplus part of the regenerative electrical energy that can be provided.
Mit anderen Worten, ein (bereits beschriebener) Regelungsalgorithmus kann (auch hier) vorgeben, dass ein Versorgen der Elektrolyseanlage mit regenerativer Energie, die durch einen Windpark und/oder einen Photo voltaikpark geliefert wird, priorisiert ist. In other words, a control algorithm (already described) can specify (here too) that supplying the electrolysis system with renewable energy, which is supplied by a wind farm and/or a photovoltaic park, is prioritized.
Auch bei dieser Ausführungsform kann die vorbeschriebene Vergleichsoperation durchgeführt werden. Wenn in dem Vergleich festgestellt wird, dass der Energieschätzwert der bereitstellbaren Energie größer ist als die bestimmte benötigte elektrische Energie, kann die zusätzlich lieferbare elektrische Energie zum Laden des mindestens einen elektrischen Energiespeichers verwendet werden. Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform eine Regelungskurve erstellt werden, die festlegt, dass zum Versorgen der Elektrolyseanlage während der ersten Zeitdauer nur die von dem Windpark und/oder Photo voltaikpark bereitgestellte Energie verwendet wird. Die darüber hinaus durch den Windpark und/oder Photovoltaikpark lieferbare Energie kann (sofern dies der Füllstand bzw. Ladezustand des elektrische Energiespeichers zulässt) zum Laden des Energiespeichers zumindest teilweise verwendet werden. Insbesondere kann eine entsprechende Ladekurve erstellt werden. Die Ladekurve kann Bestandteil der Regelungskurve sein. Der elektrische Energiespeicher kann entsprechend der Ladekurve geladen werden. The above-described comparison operation can also be carried out in this embodiment. If it is determined in the comparison that the estimated energy value of the energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy, the additionally deliverable electrical energy can be used to charge the at least one electrical energy storage device. In particular, in this embodiment, a control curve can be created which determines that only the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park is used to supply the electrolysis system during the first period of time. The energy that can also be supplied by the wind farm and/or photovoltaic park can (if the filling level or charge state of the electrical energy storage permits this) be used at least partially to charge the energy storage device. In particular, a corresponding charging curve can be created. The charging curve can be part of the control curve. The electrical energy storage can be charged according to the charging curve.
Vorteilhafterweise kann der elektrische Energiespeicher mit regenerativer Energie geladen werden, wenn mehr Energie von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark bereitgestellt (bzw. generiert) wird als von der Elektrolyseanlage in dem ersten Zeitraum benötigt wird. Die gespeicherte regenerative Energie kann dann von der Elektrolyseanlage verbraucht werden, wenn weniger Energie von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark bereitgestellt (bzw. generiert) wird, als von der Elektrolyseanlage benötigt wird, beispielsweise in einem zweiten sich an den ersten Zeitraum anschließenden Zeitraum. Advantageously, the electrical energy storage can be charged with renewable energy if more energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park than is required by the electrolysis system in the first period. The stored renewable energy can then be consumed by the electrolysis system if less energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park than is required by the electrolysis system, for example in a second period following the first period.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren ferner umfassen: According to a further preferred embodiment of the method according to the application, the method can further comprise:
Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie größer als die bestimmte benötigte elektrische Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt wird, die größer ist als die bestimmte benötigte elektrische Energie, derart, dass mindestens ein mit der Elektrolyseanlage verbindbarer Wasserstoffspeicher mit einem überschüssigen Teil des produzierten Wasserstoffs befüllt wird. Insbesondere kann es vorkommen, dass die Elektrolyseanlage fähig ist, in der ersten Zeitdauer mehr Wasserstoff zu produzieren, als die für den ersten Zeitraum bestimmte abzugebende Wasserstoffmenge. Ferner kann vorzugsweise das Wasserstoffproduktionssystem mindestens einen Wasserstoffspeicher umfassen oder zumindest mit einem Wasserstoffspeicher verbindbar sein. Comparing the specific required electrical energy with the at least one estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby, if the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system with the regenerative energy that can be provided Electrical energy is supplied, which is greater than the specific required electrical energy, such that at least one hydrogen storage device that can be connected to the electrolysis system is filled with an excess part of the hydrogen produced. In particular, it can happen that the electrolysis system is capable of producing more hydrogen in the first period of time than the amount of hydrogen to be released for the first period of time. Furthermore, the hydrogen production system can preferably comprise at least one hydrogen storage or can at least be connectable to a hydrogen storage.
Bei dieser Ausführungsform kann (sofern dies der Füllstand des Wasserstoffspeichers zulässt) mehr Wasserstoff produziert werden als durch die Elektrolyseanlage (z.B. an einen Kunden) abzugeben ist und dieser überschüssige Wasserstoff in dem Wasserstoffspeicher gespeichert werden. In this embodiment, more hydrogen can be produced (if the filling level of the hydrogen storage allows this) than is to be delivered by the electrolysis system (e.g. to a customer) and this excess hydrogen can be stored in the hydrogen storage.
Auch bei dieser Ausführungsform kann die vorbeschriebene Vergleichsoperation durchgeführt werden. Insbesondere nur dann, wenn in dem Vergleich festgestellt wird, dass der Energieschätzwert der bereitstellbaren Energie größer ist als die bestimmte benötigte elektrische Energie, kann die zusätzlich lieferbare elektrische Energie zumindest teilweise zusätzlich zum Betreiben der Elektrolyseanlage verwendet werden, um insbesondere zusätzlichen Wasserstoff zu produzieren. Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform eine Regelungskurve erstellt werden, die festlegt, dass zum Versorgen der Elektrolyseanlage während der ersten Zeitdauer die von dem Windpark und/oder Photo voltaikpark bereitgestellte Energie verwendet wird. Ferner kann insbesondere eine entsprechende Wasserstoffspeicherkurve erstellt werden. Der Wasserstoffspeicher kann entsprechend der Wasserstoffspeicherkurve mit Wasserstoff befällt werden. Die Wasserstoffspeicherkurve kann Bestandteil der Regelungskurve sein. The above-described comparison operation can also be carried out in this embodiment. In particular, only if it is determined in the comparison that the estimated energy value of the energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy can the additionally deliverable electrical energy be used at least partially in addition to operating the electrolysis system, in particular to produce additional hydrogen. In particular, in this embodiment, a control curve can be created which determines that the energy provided by the wind farm and/or photovoltaic park is used to supply the electrolysis system during the first period of time. Furthermore, in particular, a corresponding hydrogen storage curve can be created. The hydrogen storage can be filled with hydrogen according to the hydrogen storage curve. The hydrogen storage curve can be part of the control curve.
Wenn das Wasserstoffproduktionssystem mindestens einen Wasserstoffspeicher und mindestens einen elektrischen Energiespeicher umfasst, kann der mindestens eine Regelungsalgorithmus vorgeben, ob überschüssige elektrische regenerative Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers und/oder zum Befüllen des Wasserstoffspeichers verwendet wird. Dies kann insbesondere von den Füllständen der genannten Speicher abhängen. In dem Regelungsalgorithmus können insbesondere jeweilige Füllstandgrenzwerte definiert sein. If the hydrogen production system includes at least one hydrogen storage and at least one electrical energy storage, the at least one control algorithm can specify whether excess electrical regenerative energy is used to charge the electrical energy storage and/or to fill the hydrogen storage. This can particularly depend on the filling levels depend on the memory mentioned. In particular, respective fill level limit values can be defined in the control algorithm.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren ferner umfassen: According to a further preferred embodiment of the method according to the application, the method can further comprise:
Erhalten mindestens einer Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Wasserstoffspeicher, Obtaining at least one fill level information from at least one hydrogen storage device that can be connected to the electrolysis system,
Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn die bestimmte benötigte elektrische Energie größer ist als der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie und die mindestens eine elektrische Füllstandangabe (bzw. die entsprechend der Füllstandangabe gespeicherte und somit insbesondere verfügbare elektrische Energie), eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und der in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgt wird und eine Wasserstoffdifferenzmenge zwischen der durch die Elektrolyseanlage produzierbaren Wasserstoffmenge und der bestimmten abzugebenden Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher bereitgestellt wird. Comparing the specific required electrical energy with the at least one energy estimate of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby if the specific required electrical energy is greater than the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided and the at least one electrical fill level information (or the one stored in accordance with the fill level information and thus in particular available electrical energy), a control curve is created which determines that the electrolysis system is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and the electrical energy stored in the at least one electrical energy storage device and a difference amount of hydrogen between the amount of hydrogen that can be produced by the electrolysis system and the specific amount of hydrogen to be released Amount of hydrogen is provided by the hydrogen storage.
Insbesondere nur dann, wenn festgestellt wird, dass die durch den Windpark und/oder Photo voltaikpark lieferbare Energie und die in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherte Energie zusammen nicht ausreichend sind, die Elektrolyseanlage mit der bestimmten benötigten elektrischen Energie zu versorgen, kann eine Wasserstoffdifferenzmenge zwischen der durch die Elektrolyseanlage (mit der aus dem elektrischen Energiespeicher und der von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark) produzierbaren Wasserstoffmenge und der bestimmten abzugebenden Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher bereitgestellt werden. Auch in diesem Fall kann nur regenerativ produzierter (bzw. grüner) Wasserstoff abgegeben werden. Insbesondere kann auch in dieser Ausführungsform eine entsprechende Regelungskurve erstellt werden. In particular, only if it is determined that the energy that can be delivered by the wind farm and / or photovoltaic park and the energy stored in the electrical energy storage are not together sufficient to supply the electrolysis system with the specific required electrical energy, can a difference in hydrogen between the the electrolysis system (with the amount of hydrogen that can be produced from the electrical energy storage and from the wind farm and / or photovoltaic park) and the specific amount of hydrogen to be released are provided by the hydrogen storage. In this case too, only regeneratively produced (or green) Hydrogen is released. In particular, a corresponding control curve can also be created in this embodiment.
Vorteilhafterweise kann der Wasserstoffspeicher unter Nutzung der regenerativen elektrischen Energie befüllt werden, wenn mehr elektrische Energie von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark bereitgestellt (bzw. generiert) wird als von der Elektrolyseanlage in dem ersten Zeitraum benötigt wird. Die dann gespeicherte Wasserstoffmenge kann dann von dem Wasserstoffspeicher abgegeben werden, wenn weniger Energie von dem Windpark und/oder Photovoltaikpark und insbesondere von dem elektrischen Energie bereitgestellt (bzw. generiert) wird, als von der Elektrolyseanlage benötigt wird, beispielsweise in einem zweiten Zeitraum, der sich an den ersten Zeitraum anschließen kann. Advantageously, the hydrogen storage can be filled using the renewable electrical energy if more electrical energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park than is required by the electrolysis system in the first period. The amount of hydrogen then stored can then be released from the hydrogen storage when less energy is provided (or generated) by the wind farm and/or photovoltaic park and in particular by the electrical energy than is required by the electrolysis system, for example in a second period of time can follow the first period.
Darüber hinaus kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens, der mindestens eine Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie auf mindestens einer Wetterprognose für den Installationsort des mindestens einen Windparks und/oder mindestens einer Wetterprognose für den Installationsort des mindestens einen Photovoltaikparks für die erste Zeitdauer basieren. Insbesondere kann das Erhalten eines Energieschätzwerts ein Bestimmen des mindestens einen Energieschätzwerts umfassen, basierend auf der mindestens einen Wetterprognose und mindestens einem Leistungsdatum des mindestens einen Windparks und/oder mindestens einem Leistungsdatum des mindestens einen Photovoltaikparks basieren. Zumindest dann, wenn sich ein Leistungsdatum ändert (beispielsweise aufgrund eines Ausfalls einer Windkraftanlage und/oder Photovoltaikanlage), oder wenn sich die mindestens eine Wetterprognose geändert hat, kann eine erneute Bestimmung des mindestens einen Schätzwerts durchgeführt werden. Vorzugsweise kann der mindestens eine Schätzwert regelmäßig aktualisiert werden. In addition, according to a further embodiment of the method according to the application, the at least one energy estimate of the renewable energy that can be provided can be based on at least one weather forecast for the installation site of the at least one wind farm and/or at least one weather forecast for the installation site of the at least one photovoltaic park for the first period of time. In particular, obtaining an energy estimate may include determining the at least one energy estimate based on the at least one weather forecast and at least one performance date of the at least one wind farm and/or at least one performance date of the at least one photovoltaic park. At least if a performance date changes (for example due to a failure of a wind turbine and/or photovoltaic system), or if the at least one weather forecast has changed, a new determination of the at least one estimated value can be carried out. Preferably, the at least one estimated value can be updated regularly.
Eine Wetterprognose kann mindestens einen geschätzten meteorologischen Parameter, wie (durchschnittliche) Windgeschwindigkeit, (durchschnittliche) Windrichtung, Sonnenstand, (durchschnittlicher) Bedeckungsgrad des Himmels, (durchschnittliche) Sonnenstrahlung etc. aufweisen. A weather forecast can contain at least one estimated meteorological parameter, such as (average) wind speed, (average) Wind direction, position of the sun, (average) degree of sky coverage, (average) solar radiation, etc.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Erstellen der Regelungskurve für die erste Zeitdauer ferner umfassen: According to a further embodiment of the method according to the application, creating the control curve for the first period of time can further include:
Verteilen der bestimmten benötigten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve für die erste Zeitdauer, wobei der Verlauf der zeitabhängigen Regelungskurve basiert auf mindestens einer Hochlaufzeit der Elektrolyseanlage und/oder mindestens einer Runterlaufzeit der Elektrolyseanlage (und insbesondere dem eingestellten Arbeitspunkt zum Zeitpunkt t = 0 der ersten Zeitdauer). Distributing the specific required electrical energy over the time-dependent control curve for the first period of time, the course of the time-dependent control curve being based on at least one ramp-up time of the electrolysis system and / or at least one ramp-down time of the electrolysis system (and in particular the set operating point at time t = 0 of the first period of time ).
Insbesondere ist erkannt worden, dass eine (insbesondere großtechnische) Elektrolyseanlage nicht beliebig schnell, also mit beliebig steilen Rampen, geregelt werden kann. So können mindestens eine Hochlaufzeit der Elektrolyseanlage und/oder mindestens einer Runterlaufzeit der Elektrolyseanlage die Regelungsgeschwindigkeit begrenzen. In particular, it has been recognized that an electrolysis plant (particularly on a large scale) cannot be regulated as quickly as desired, i.e. with ramps as steep as desired. At least one ramp-up time of the electrolysis system and/or at least one ramp-down time of the electrolysis system can limit the control speed.
Eine Hochlaufzeit meint insbesondere eine Zeitdauer, die benötigt wird, um eine Elektrolyseanlage (oder auch nur eine elektrisch betriebene Vorrichtung der Elektrolyseanlage) von einem ersten Arbeitspunkt (z.B. eine bestimmte erste Leistung etc.) auf einen zweiten im Vergleich zum ersten Arbeitspunkt höheren Arbeitspunkt (z.B. eine bestimmte zweite, höhere Leistung etc.) zu befördern. Insbesondere umfasst eine Hochlaufzeit auch eine Anschaltzeit einer Vorrichtung. Die Anschaltzeit meint insbesondere die Zeit, die benötigt wird, eine Vorrichtung (z.B. ein Elektrolyseurstack) von einem ausgeschalteten Zustand in den betriebsbereiten Zustand zu versetzen (ohne dass es zu Beschädigungen oder kritischen Anlagenzuständen kommt). A ramp-up time means, in particular, a period of time that is required to bring an electrolysis system (or even just an electrically operated device of the electrolysis system) from a first operating point (e.g. a certain first power, etc.) to a second operating point that is higher than the first operating point (e.g. to promote a certain second, higher achievement, etc.). In particular, a ramp-up time also includes a switch-on time of a device. The switch-on time means in particular the time that is required to move a device (e.g. an electrolyzer stack) from a switched-off state to the operational state (without causing damage or critical system states).
Eine Runterlaufzeit meint insbesondere eine Zeitdauer, die benötigt wird, um eine Elektrolyseanlage (oder auch nur eine Vorrichtung der Elektrolyseanlage) von einem ersten Arbeitspunkt (z.B. eine bestimmte erste Leistung etc.) auf einen zweiten im Vergleich zum ersten Arbeitspunkt niedrigeren Arbeitspunkt (z.B. eine bestimmte zweite, niedrigere Leistung etc.) zu befördern. Insbesondere umfasst eine Runterlaufzeit auch eine Abschaltzeit einer Vorrichtung. Die Abschaltzeit meint insbesondere die Zeit, die benötigt wird, eine Vorrichtung (z.B. ein Elektrolyseurstack) von einem eingeschalteten, betriebsbereiten Zustand in den ausgeschalteten Zustand zu versetzen (ohne dass es zu Beschädigungen oder kritischen Anlagenzuständen kommt). A run-down time means, in particular, a period of time that is required to bring an electrolysis system (or even just a device of the electrolysis system) from a first operating point (e.g. a specific first output, etc.) to a second one To promote a lower operating point compared to the first operating point (e.g. a certain second, lower output, etc.). In particular, a shutdown time also includes a switch-off time of a device. The switch-off time means in particular the time that is required to move a device (e.g. an electrolyzer stack) from a switched-on, operational state to the switched-off state (without causing damage or critical system states).
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann der mindestens eine Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie ein zeitabhängiges Energieschätzprofil für die erste Zeitdauer sein. Mit anderen Worten, als zeitabhängiges Energieschätzprofil können eine Vielzahl von zeitabhängigen Energieschätzwerten für die erste Zeitdauer bereitgestellt werden. Wie bereits beschrieben wurde, kann ein zeitabhängiges Energieschätzprofil für die erste Zeitdauer bestimmt werden, basierend auf mindestens einer Wetterprognose für den jeweiligen Standort des jeweiligen Windparks und/oder Photovoltaikparks. According to a particularly preferred embodiment of the method according to the application, the at least one energy estimate of the renewable energy that can be provided can be a time-dependent energy estimate profile for the first time period. In other words, a large number of time-dependent energy estimates for the first time period can be provided as a time-dependent energy estimation profile. As has already been described, a time-dependent energy estimation profile can be determined for the first period of time, based on at least one weather forecast for the respective location of the respective wind farm and/or photovoltaic park.
Das Verteilen der bestimmten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve kann vorzugsweise auf dem zeitabhängigen Energieschätzprofil basieren. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Schwankungen bei der Generierung von elektrischer Energie durch einen Windpark und/oder einen Photovoltaikparkbei der Regelung der Elektrolyseanlage zu berücksichtigen, insbesondere zusätzlich zu den beschriebenen Hoch- und Runterfahrzeiten. Eine Regelungskurve kann erstellt werden, die sowohl die technischen Regelgrenzen der Elektrolyseanlage als auch die Schwankungen bei der Bereitstellung der regenerativen Energie berücksichtigt. Distributing the determined electrical energy to the time-dependent control curve can preferably be based on the time-dependent energy estimation profile. This makes it possible in particular to take into account the fluctuations in the generation of electrical energy by a wind farm and/or a photovoltaic park when controlling the electrolysis system, in particular in addition to the ramp-up and shutdown times described. A control curve can be created that takes into account both the technical control limits of the electrolysis system and the fluctuations in the provision of renewable energy.
Wenn beispielsweise eine Windflaute für eine zweite Zeitdauer und/oder für das Ende der ersten Zeitdauer prognostiziert ist, kann die Elektrolyseanlage zunächst auf maximale Leistung hochgefahren werden und dann rechtzeitig heruntergefahren werden, ohne dass es erforderlich ist, auf Energie aus dem Verbundnetz zurückzugreifen. For example, if a calm wind is forecast for a second period of time and/or for the end of the first period of time, the electrolysis system can first be ramped up to maximum power and then shut down in a timely manner without having to rely on energy from the interconnected network.
Durch die Erstellung einer entsprechenden Regelungskurve bzw. Regelungslinie kann der Anteil an elektrischer Energie bzw. Leistung aus erneuerbaren Energiequellen noch weiter erhöht werden. By creating a corresponding control curve or control line, the proportion of electrical energy or power from renewable energy sources can be increased even further.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren ferner umfassen: According to a further embodiment of the method according to the application, the method can further comprise:
Erhalten einer weiteren regenerativen Energieerzeugerprognose für einen zweiten sich an den ersten Zeitraum anschließenden Zeitraum, wobei die weitere regenerative Energieerzeugerprognose zumindest einen weiteren Energieschätzwert (vorzugsweise ein weiteres zeitabhängigen Energieschätzprofil) der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Windpark und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Photovoltaikpark während des zweiten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie umfasst, wobei das Verteilen der bestimmten benötigten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve der ersten Zeitdauer auf dem mindestens einen weiteren Energieschätzwert (vorzugsweise auf dem mindestens einen weiteren Energieschätzprofil) der während des zweiten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie basiert. Obtaining a further renewable energy producer forecast for a second period following the first period, wherein the further renewable energy producer forecast contains at least one further energy estimate (preferably a further time-dependent energy estimate profile) of the wind farm that can be connected to the electrolysis system and/or at least one that can be connected to the electrolysis system Photovoltaic park comprises regenerative electrical energy that can be provided during the second period, distributing the specific required electrical energy on the time-dependent control curve of the first period of time on the at least one further energy estimate (preferably on the at least one further energy estimate profile) of the regenerative electrical energy that can be provided during the second period based.
Indem bereits mindestens eine weitere regenerativen Energieerzeugerprognose für einen zweiten sich an den ersten Zeitraum anschließenden Zeitraum bei der Erstellung der Regelungskurve für den ersten Zeitraum berücksichtigt wird, kann die Regelung der Elektrolyseanlage besonders gut an die Schwankungen der volatilen Energiequellen, also dem Windpark und/oder dem Photovoltaikpark, angepasst werden. Insbesondere wird eine Energieerzeugerprognose umso genauer, je näher sie zum aktuellen Zeitpunkt liegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verteilen der bestimmten benötigten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve der ersten Zeitdauer ferner basieren auf der mindestens einen elektrischen Füllstandangabe des mindestens einen elektrischen Energiespeichers und/oder mindestens einer Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Wasserstoffspeicher. By taking into account at least one further renewable energy producer forecast for a second period following the first period when creating the control curve for the first period, the regulation of the electrolysis system can be particularly well adapted to the fluctuations of the volatile energy sources, i.e. the wind farm and/or the Photovoltaic park, can be adapted. In particular, an energy producer forecast becomes more accurate the closer it is to the current point in time. According to a preferred embodiment of the method according to the application, the distribution of the specific required electrical energy to the time-dependent control curve of the first period of time can also be based on the at least one electrical fill level indication of the at least one electrical energy storage device and/or at least one fill level indication of at least one hydrogen storage device which can be connected to the electrolysis system.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die Erstellung der Regelungskurve für die erste Zeitdauer auf den jeweiligen Füllstand der genannten Speicher basieren. Insbesondere können Schwankungen bei der Bereitstellung der regenerativen elektrischen Energie, die stärker ausfallen, als die Hoch- und/oder Runterlaufzeiten der Elektrolyseanlage, durch Energie aus dem elektrischen Speicher ausgeglichen werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise rechtzeitig die Elektrolyseanlage heruntergefahren werden und eine fehlende Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher bereitgestellt werden. As has already been described, the creation of the control curve for the first period of time can be based on the respective fill level of the storage tanks mentioned. In particular, fluctuations in the provision of renewable electrical energy that are greater than the ramp-up and/or ramp-down times of the electrolysis system can be compensated for by energy from the electrical storage. Alternatively or additionally, for example, the electrolysis system can be shut down in a timely manner and a missing amount of hydrogen can be provided by the hydrogen storage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren ferner umfassen According to a further embodiment of the method according to the application, the method can further comprise
Erhalten einer Wasserstoffproduktionsanfrage zum Produzieren einer weiteren während des ersten Zeitraums (und/oder zweiten Zeitraums) abzugebenden Wasserstoffmenge, Receiving a hydrogen production request to produce a further amount of hydrogen to be delivered during the first period (and/or second period),
Bestimmen der zum Produzieren der weiteren abzugebenden Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage benötigten weiteren elektrischen Energie, Produzieren von zumindest einem Teil der weiteren abzugebenden Wasserstoffmenge, basierend auf der bestimmten benötigten weiteren elektrischen Energie, dem Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und der erhaltenen elektrischen Füllstandangabe. Insbesondere erfolgt ein Produzieren von zumindest einem Teil der weiteren abzugebenden Wasserstoffmenge nur, wenn die für die Produktion benötigte elektrische Energie durch den Windpark und/oder den Photovoltaikpark bereitgestellt bzw. abgedeckt werden kann. Vorzugsweise kann die Regelungskurve angepasst werden, wie beschrieben wurde. Determining the further electrical energy required by the electrolysis system to produce the further amount of hydrogen to be released in the first period of time, producing at least a part of the further amount of hydrogen to be released, based on the specific additional electrical energy required, the estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided and the electrical energy obtained Fill level information. In particular, at least a portion of the additional amount of hydrogen to be released is only produced if the electrical energy required for production can be provided or covered by the wind farm and/or the photovoltaic park. Preferably, the control curve can be adjusted as described.
Wenn eine weitere Anfrage zur Produktion von einer zusätzlichen Wasserstoffmenge erhalten bzw. empfangen wird, kann vor einer Annahme dieser Anfrage geprüft werden, ob eine Produktion der zusätzlichen Wasserstoffmenge durch die Elektrolyseanlage ohne eine Energiebereitstellung durch das Verbundnetz erfolgen kann. If a further request for the production of an additional amount of hydrogen is received, before accepting this request it can be checked whether the additional amount of hydrogen can be produced by the electrolysis system without energy being provided by the network.
Insbesondere kann in zuvor beschriebener Weise zunächst die zusätzliche Energie, die für die Produktion der zusätzlichen Wasserstoffmenge durch die Elektrolyseanlage erforderlich ist, bestimmt werden. Dann kann in zuvor beschriebener Weise (insbesondere durch Vergleichen) bestimmt werden, ob diese zusätzlich benötigte Energie durch den Windpark und/oder den Photovoltaikpark bereitgestellt werden kann. Optional kann bestimmt werden, ob die zusätzliche Energie durch den mindestens einen elektrischen Speicher zumindest teilweise geliefert werden kann und/oder die zusätzliche Wasserstoffmenge zumindest teilweise durch den Wasserstoffspeicher bereitgestellt werden kann. In particular, the additional energy required for the production of the additional amount of hydrogen by the electrolysis system can first be determined in the manner described above. It can then be determined in the manner previously described (in particular by comparing) whether this additionally required energy can be provided by the wind farm and/or the photovoltaic park. Optionally, it can be determined whether the additional energy can be at least partially supplied by the at least one electrical storage and/or the additional amount of hydrogen can be at least partially provided by the hydrogen storage.
Wenn dies nicht der Fall ist, also wenn die zusätzlich benötigte Energie nicht durch den Windpark und/oder den Photovoltaikpark bereitgestellt werden kann und insbesondere auch nicht durch den elektrischen Energiespeicher bzw. die zusätzliche Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher, dann kann ein Produzieren der zusätzlichen Wasserstoffmenge durch die Elektrolyseanlage unterbleiben. Die Anfrage kann abgelehnt werden. If this is not the case, i.e. if the additional energy required cannot be provided by the wind farm and/or the photovoltaic park and in particular not by the electrical energy storage or the additional amount of hydrogen by the hydrogen storage, then the additional amount of hydrogen can be produced by the electrolysis system should not be used. The request can be rejected.
Wenn festgestellt wird, dass die zusätzliche Energie durch den Windpark und/oder den Photovoltaikpark bereitgestellt werden kann oder optional oder zusätzlich durch den Energiespeicher bzw. die zusätzliche Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher bereitgestellt werden kann, dann kann ein Produzieren der zusätzlichen Wasserstoffmenge durch die Elektrolyseanlage durchgeführt werden. Insbesondere kann zumindest die Regelungskurve für den ersten Zeitraum entsprechend angepasst werden. Optional kann eine Ladekurve und/oder eine Speicherkurve für den ersten Zeitraum angepasst werden. If it is determined that the additional energy can be provided by the wind farm and/or the photovoltaic park or optionally or additionally by the energy storage or the additional amount of hydrogen can be provided by the hydrogen storage, then the additional amount of hydrogen can be produced by the electrolysis system. In particular, at least the control curve for the first period can be adjusted accordingly. Optionally, a charging curve and/or a storage curve can be adjusted for the first period.
Es versteht sich, dass zunächst geprüft werden kann, ob die grundsätzliche Kapazität der Elektrolyseanlage überhaupt eine zusätzliche Produktion der angefragten Wasserstoffmenge erlaubt. 1st dies nicht der Fall, unterbleibt die Produktion der angefragten Wasserstoffmenge. It goes without saying that it can first be checked whether the basic capacity of the electrolysis system even allows additional production of the requested amount of hydrogen. If this is not the case, the requested amount of hydrogen will not be produced.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die Elektrolyseanlage eine Mehrzahl von Elektrolyseurstacks bzw. Elektrolysemodule umfassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren ferner umfassen: As has already been described, the electrolysis system can comprise a plurality of electrolyzer stacks or electrolysis modules. According to a further embodiment of the method according to the application, the method can further comprise:
Erhalten eines jeweiligen Zustands der Mehrzahl von Elektrolyseurstacks, und Ansteuern des jeweiligen Elektrolyseurstacks, basierend auf dem bestimmten jeweiligen Zustand und der bestimmten benötigten elektrischen Energie. Obtaining a respective state of the plurality of electrolyzer stacks, and controlling the respective electrolyzer stack based on the determined respective state and the determined required electrical energy.
Das Erhalten eines jeweiligen Zustands kann insbesondere ein Bestimmen des jeweiligen Zustands der Mehrzahl von Elektrolyseurstacks umfassen. Das Bestimmen des jeweiligen Zustands kann insbesondere ein Bestimmen der jeweiligen Aktivierungszeitdauer des jeweiligen Elektrolyseurstacks umfassen. Die Aktivierungszeitdauer meint die Zeitdauer, in der der jeweilige Elektrolyseurstack in der Vergangenheit aktiviert war bzw. betrieben wurde. Zusätzlich kann das Bestimmen ein Erfassen von Beschädigungen und/oder Ausfällen (z.B. aufgrund einer (augenblicklichen oder erwarteten) Wartung und/oder Reparatur) eines Elektrolyseurstacks umfassen. Das Ansteuern des jeweiligen Elektrolyseurstacks kann vorzugsweise zumindest ein Aktivieren und/oder Deaktivieren eines Elektrolyseurstacks umfassen. Insbesondere kann das Ansteuern eine Vorgabe der Lastaufteilung auf die Elektrolyseurstacks umfassen. Diese kann einer lokalen Steuerung der Elektrolyseurstacks vorgegeben werden. Basierend auf dieser Vorgabe kann die lokale Steuerung die Elektrolyseurstacks ansteuern. Zusätzlich kann das Ansteuern ein Einstellen des Versorgungsstroms zwischen einem maximal zulässigen Versorgungsstrom und einem minimal zulässigen Versorgungsstrom umfassen. Dies kann insbesondere in der Regelungskurve für die erste Zeitdauer abgebildet sein. Mit anderen Worten, das Erstellen der Regelungskurve für die erste Zeitdauer kann insbesondere zusätzlich basieren auf dem jeweiligen Zustand der jeweiligen Elektrolyseurstacks. Obtaining a respective state can in particular include determining the respective state of the plurality of electrolyzer stacks. Determining the respective state can in particular include determining the respective activation period of the respective electrolyzer stack. The activation period means the period of time in which the respective electrolyzer stack was activated or operated in the past. Additionally, determining may include detecting damage and/or failures (e.g. due to (current or expected) maintenance and/or repair) of an electrolyzer stack. Controlling the respective electrolyzer stack can preferably include at least activating and/or deactivating an electrolyzer stack. In particular, the control can include a specification of the load distribution among the electrolyzer stacks. This can be specified for local control of the electrolyzer stacks. Based on this specification, the local control can control the electrolyzer stacks. Additionally, driving may include setting the supply current between a maximum permissible supply current and a minimum permissible supply current. This can be shown in particular in the control curve for the first period of time. In other words, the creation of the control curve for the first period of time can in particular also be based on the respective state of the respective electrolyzer stacks.
Beispielsweise kann der mindestens eine Regelungsalgorithmus vorgeben, dass die Elektrolyseurstacks möglichst gleichmäßig belastet werden. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass ein erster Elektrolyseurstack, der eine größere Aktivierungszeitdauer als ein zweiter Elektrolyseurstack hat, priorisiert heruntergefahren bzw. deaktiviert wird. For example, the at least one control algorithm can specify that the electrolyzer stacks are loaded as evenly as possible. This can, for example, lead to a first electrolyzer stack, which has a longer activation period than a second electrolyzer stack, being shut down or deactivated in a prioritized manner.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist eine Regelvorrichtung eines Wasserstoffproduktionssystems mit mindestens einer Elektrolyseanlage, wobei die Regelvorrichtung insbesondere eingerichtet ist zum Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens. Die Regelvorrichtung umfasst mindestens ein erstes Bestimmungsmodul, eingerichtet zum Bestimmen der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage abzugebenden Wasserstoffmenge. Die Regelvorrichtung umfasst mindestens ein zweites Bestimmungsmodul, eingerichtet zum Bestimmen der zur Produktion der bestimmten Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage benötigten elektrischen Energie. Die Regelvorrichtung umfasst mindestens ein erstes Empfangsmodul, eingerichtet zum Erhalten einer regenerativen Energieerzeugerprognose für den ersten Zeitraum, wobei die regenerative Energieerzeugerprognose zumindest einen Energieschätzwert der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Windpark und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage verbindbaren Photovoltaikpark während des ersten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie umfasst. Die Regelvorrichtung umfasst mindestens ein zweites Empfangsmodul eingerichtet zum Erhalten mindestens einer elektrischen Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage verbindbaren elektrischen Energiespeicher. Die Regelvorrichtung umfasst mindestens ein Regelmodul, eingerichtet zum Erstellen einer Regelungskurve für die erste Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie (und insbesondere basierend auf einem zuvor beschriebenen Regelungsalgorithmus). Das Regelmodul ist eingerichtet zum Regeln der Elektrolyseanlage während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. A further aspect of the application is a control device of a hydrogen production system with at least one electrolysis system, wherein the control device is in particular set up to carry out the method described above. The control device comprises at least a first determination module, set up to determine the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system in a first period of time. The control device comprises at least a second determination module, set up to determine the electrical energy required by the electrolysis system to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time. The control device comprises at least a first receiving module, set up to receive a renewable energy producer forecast for the first period, wherein the renewable energy producer forecast includes at least one energy estimate of the wind farm that can be connected to the electrolysis system and/or at least one The photovoltaic park that can be connected to the electrolysis system includes renewable electrical energy that can be provided during the first period. The control device comprises at least one second receiving module set up to receive at least one electrical fill level indication from at least one electrical energy storage device that can be connected to the electrolysis system. The control device comprises at least one control module, set up to create a control curve for the first period of time, based on the specific required electrical energy, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage (and in particular based on a previously described control algorithm). The control module is set up to control the electrolysis system during the first period of time according to the control curve created.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Wasserstoffproduktionssystem. Das Wasserstoffproduktionssystem umfasst mindestens eine Elektrolyseanlage. Das Wasserstoffproduktionssystem umfasst mindestens eine zuvor beschriebene Regelvorrichtung. Another aspect of the application is a hydrogen production system. The hydrogen production system includes at least one electrolysis system. The hydrogen production system includes at least one previously described control device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Wasserstoffproduktionssystems kann das Wasserstoffproduktionssystem mindestens einen (zuvor beschriebenen) elektrischen Energiespeicher umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Wasserstoffproduktionssystem mindestens einen (zuvor beschriebenen) Wasserstoffspeicher umfassen. According to a preferred embodiment of the hydrogen production system according to the application, the hydrogen production system can comprise at least one (previously described) electrical energy storage device. Alternatively or additionally, the hydrogen production system can comprise at least one (previously described) hydrogen storage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Wasserstoffproduktionssystems kann das Wasserstoffproduktionssystem ein Offshore-Wasserstoffproduktionssystem sein. Der mindestens eine Windpark kann ein Offshore-Windpark sein und/oder der mindestens eine Photovoltaikpark kann ein Offshore-Photovoltaikpark sein. Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (z.B. in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung) diesen veranlassen, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen. According to a further embodiment of the hydrogen production system according to the application, the hydrogen production system can be an offshore hydrogen production system. The at least one wind farm can be an offshore wind farm and/or the at least one photovoltaic park can be an offshore photovoltaic park. Yet another aspect of the application is a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer (eg in the form of a programmable logic controller), cause it to carry out the method described above.
Das Computerprogramm, insbesondere die Befehle bzw. Programmanweisungen, kann/können in einem Computerprogrammprodukt gespeichert sein, insbesondere einem Programmspeicher. Zum Beispiel ist ein Programmspeicher ein nicht-flüchtiger Speicher wie ein Flash-Speicher, ein Magnetspeicher, ein EEPROM-Speicher (elektronisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und/oder ein optischer Speicher. The computer program, in particular the commands or program instructions, can be stored in a computer program product, in particular a program memory. For example, program memory is a non-volatile memory such as flash memory, magnetic memory, EEPROM memory (electronically erasable programmable read-only memory), and/or optical memory.
Zusätzlich kann ein Computer, in dem z.B. die Regelvorrichtung implementiert ist, einen Hauptspeicher aufweisen, zum Beispiel einen flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speicher, insbesondere einen Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM), wie ein statischer RAM-Speicher (SRAM), ein dynamischer RAM-Speicher (DRAM), ein ferroelektrischer RAM-Speicher (FeRAM) und/oder ein magnetischer RAM-Speicher (MRAM). Der Prozessor des Nutzerendgeräts kann beispielsweise Zwischenergebnisse oder Ähnliches in dem Hauptspeicher speichern. In addition, a computer in which, for example, the control device is implemented, may have a main memory, for example a volatile or non-volatile memory, in particular a random access memory (RAM), such as a static RAM memory (SRAM), a dynamic RAM memory (DRAM), a ferroelectric RAM memory (FeRAM) and/or a magnetic RAM memory (MRAM). The processor of the user terminal can, for example, store intermediate results or the like in the main memory.
Ein zuvor beschriebenes Modul, Element etc. kann zumindest teilweise Hardwareelemente (z.B. Prozessor, Speichermittel etc.) und/oder zumindest teilweise Softwareelemente (z.B. ausführbaren Code) umfassen. Es sei ferner angemerkt, dass Begriffe, wie „erste“; „zweite“ etc. nur dann eine Reihenfolge angeben, wenn dies explizit beschrieben ist, und ansonsten nur insbesondere zur Unterscheidung zweier Elemente dienen. Ferner versteht es sich, dass zwei oder mehr Module (z.B. erstes und zweites Bestimmungsmodul, erstes und zweites Empfangsmodul etc.) in einem Modul umgesetzt sein können. A previously described module, element, etc. can at least partially comprise hardware elements (e.g. processor, storage means, etc.) and/or at least partially software elements (e.g. executable code). It should also be noted that terms such as “first”; “Second” etc. only indicate an order if this is explicitly described, and otherwise only serve to distinguish two elements. Furthermore, it is understood that two or more modules (e.g. first and second determination modules, first and second reception modules, etc.) can be implemented in one module.
Die Merkmale der Verfahren, Regelvorrichtungen, Wasserstoffproduktionssysteme und Computerprogramme sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein. The features of the processes, control devices, hydrogen production systems and computer programs can be freely combined with one another. In particular can Features of the description and/or the dependent claims, even if they completely or partially circumvent features of the independent claims, can be independently inventive on their own or freely combined with one another.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das anmeldungsgemäße Verfahren, die anmeldungsgemäße Regelvorrichtung, das anmeldungsgemäße Wasserstoffproduktionssystem und das anmeldungsgemäße Computerprogramm bzw. -produkt auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt: There are now a variety of possibilities for designing and further developing the method according to the application, the control device according to the application, the hydrogen production system according to the application and the computer program or product according to the application. On the one hand, reference is made to the patent claims subordinate to the independent patent claims, and on the other hand to the description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. In the drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wasserstoffproduktionssystems gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem Ausführungsbeispiel einer Regelvorrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung, und 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a hydrogen production system according to the present application with an exemplary embodiment of a control device according to the present application, and
Fig. 2 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems, insbesondere zum Regeln einer Elektrolyseanlage des Wasserstoffproduktionssystems, gemäß der vorliegenden Anmeldung. Fig. 2 is a diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a hydrogen production system, in particular for controlling an electrolysis system of the hydrogen production system, according to the present application.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wasserstoffproduktionssystems 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem Ausführungsbeispiel einer Regelvorrichtung 102 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Figure 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a hydrogen production system 100 according to the present application with an exemplary embodiment of a control device 102 according to the present application.
Das Wasserstoffproduktionssystem 100 umfasst zumindest die Regelvorrichtung 102 und mindestens eine Elektrolyseanlage 124, die insbesondere durch die Regelvorrichtung 102 regelbar ist. Vorzugsweise kann das Wasserstoffproduktionssystem 100 mindestens einen elektrischen Energiespeicher 122 (zum Beispiel eine wiederaufladbare Batterie) und/oder mindestens einen Wasserstoffspeicher 134 umfassen. Es versteht sich, dass zwei oder mehr elektrische Energiespeicher und/oder zwei oder mehr Wasserstoffspeicher vorgesehen sein können. Der Wasserstoffspeicher 134 ist über eine Fluidverbindung 142 mit der Elektrolyseanlage 124 verbindbar, insbesondere zum Befüllen des Wasserstoffspeichers 134. Über eine weitere Fluidverbindung 144 kann Wasserstoff aus dem Wasserstoffspeicher 134 an einen Wasserstoffausgang 136 abgegebene werden. Auch kann über eine weitere Fluidverbindung 146 Wasserstoff von der Elektrolyseanlage 124 an den Wasserstoffausgang 136 abgegeben werden. The hydrogen production system 100 includes at least the control device 102 and at least one electrolysis system 124, which can be controlled in particular by the control device 102. Preferably, the hydrogen production system 100 may include at least one electrical energy storage 122 (e.g. a rechargeable battery) and/or at least one hydrogen storage 134. It goes without saying that two or more electrical energy storage devices and/or two or more hydrogen storage devices can be provided. The hydrogen storage 134 can be connected to the electrolysis system 124 via a fluid connection 142, in particular for filling the hydrogen storage 134. Hydrogen can be delivered from the hydrogen storage 134 to a hydrogen outlet 136 via a further fluid connection 144. Hydrogen can also be delivered from the electrolysis system 124 to the hydrogen outlet 136 via a further fluid connection 146.
Ferner ist die Elektrolyseanlage 124 mit mindestens einem Windpark 118 und/oder mit mindestens einem Photovoltaikpark 120 elektrisch verbindbar, insbesondere (indirekt) über ein Verbundnetz. Ein Inselbetrieb, bei dem z.B. der Windpark direkt mit der Elektrolyseanlage 124 verbunden ist, ist insbesondere nicht angedacht. Optional kann das Wasserstoffproduktionssystem 100 den mindestens einen Windpark 118 und/oder den mindestens einen Photovoltaikpark 120 umfassen. Furthermore, the electrolysis system 124 can be electrically connected to at least one wind farm 118 and/or to at least one photovoltaic park 120, in particular (indirectly) via a network. In particular, island operation, in which, for example, the wind farm is directly connected to the electrolysis system 124, is not being considered. Optionally, the hydrogen production system 100 may include the at least one wind farm 118 and/or the at least one photovoltaic park 120.
Für eine elektrische Verbindung ist insbesondere ein elektrisches Versorgungsnetz 140 vorgesehen. Es versteht sich, dass weitere Komponenten mit dem elektrischen Versorgungsnetz 140 verbunden sein können, falls erforderlich. Beispielsweise kann auch ein elektrischer Verbraucher der Wasserstoffspeicher 134 an dem elektrischen Versorgungsnetz 140 anschließbar sein. In particular, an electrical supply network 140 is provided for an electrical connection. It is understood that additional components may be connected to the electrical supply network 140 if necessary. For example, an electrical consumer of the hydrogen storage 134 can also be connectable to the electrical supply network 140.
Ferner kann mindestens ein (drahtloses und/oder drahtgebundenes) Kommunikationsnetz 138 vorgesehen sein, um eine Kommunikation zwischen den verschiedenen dargestellten Elementen zu ermöglichen. Es versteht sich, dass weitere Komponenten an das mindestens eine Kommunikationsnetz 138 angeschlossen sein können. Beispielsweise kann auch eine Kommunikationsverbindung zwischen Windpark 118 und Photovoltaikpark 120 vorgesehen sein, um eine Prognoseerstellung zu ermöglichen. Auch der Wasserstoffausgang 136 kann angeschlossen sein, um beispielsweise über den benötigten Wasserstoff bzw. den zu liefernden Wasserstoff zu „sprechen“. Furthermore, at least one (wireless and/or wired) communication network 138 may be provided to enable communication between the various elements shown. It goes without saying that further components can be connected to the at least one communication network 138. For example, a communication connection between wind farm 118 and photovoltaic park 120 can also be provided to enable forecasting. The hydrogen output 136 can also be connected, for example to “talk” about the hydrogen required or the hydrogen to be supplied.
Die Elektrolyseanlage 102 kann mindestens einen elektrischen Anschluss 126 und mindestens ein Kommunikationsmodul 128 umfassen. Wie bereits beschrieben wurde, kann eine Elektrolyseanlage 102 eine Vielzahl von Vorrichtungen/Modulen umfassen bzw. hierdurch gebildet sein. Beispielhaft sind vorliegend mindestens eine Wasseraufbereitungsvorrichtung 130 und eine Vielzahl von Elektrolyseurstacks 132.1 bis 132.n dargestellt. Es versteht sich, dass weitere Vorrichtungen vorgesehen sein können, wie eine Wasserstoffaufbereitung (z.B. Reinigung, Verdichtung etc.) oder dergleichen. The electrolysis system 102 can include at least one electrical connection 126 and at least one communication module 128. As has already been described, an electrolysis system 102 can comprise or be formed by a large number of devices/modules. At least one water treatment device 130 and a large number of electrolyzer stacks 132.1 to 132.n are shown here as examples. It goes without saying that further devices can be provided, such as hydrogen processing (e.g. cleaning, compression, etc.) or the like.
Insbesondere zum Erfassen des jeweiligen Zustands der jeweiligen Elektrolyseurstacks 132.1 bis 132. n kann die Elektrolyseanlage 102 mindestens eine Sensoranordnung 154 umfassen. In particular, for detecting the respective state of the respective electrolyzer stacks 132.1 to 132. n, the electrolysis system 102 can comprise at least one sensor arrangement 154.
Der elektrische Energiespeicher 122 kann einen elektrischen Anschluss 148, einen Kommunikationsanschluss 150 und insbesondere mindestens einen Füllstandsensor (insbesondere eine Ladezustandssensor) 152 zum Messen der in dem elektrischen Energiespeicher 122 gespeicherten elektrischen Energie umfassen. The electrical energy storage 122 may include an electrical connection 148, a communication connection 150 and in particular at least one fill level sensor (in particular a charge state sensor) 152 for measuring the electrical energy stored in the electrical energy storage 122.
Der Wasserstoffspeicher 134 kann neben einem Wasserstofftank einen Wasserstoffeingang 156, einen Wasserstoffausgang 158 und ein Kommunikationsmodul 160 umfassen. Optional kann ein Füllstandsensor 162 vorgesehen sein, eingerichtet zum Erfassen und insbesondere Bereitstellen der in dem Wasserstoffspeicher 134 gespeicherten Wasserstoffmenge. In addition to a hydrogen tank, the hydrogen storage 134 can include a hydrogen input 156, a hydrogen output 158 and a communication module 160. Optionally, a fill level sensor 162 can be provided, set up to detect and in particular provide the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage 134.
Die Regelvorrichtung 102 kann insbesondere durch mindestens einen Computer (vorzugsweise eine speicherprogrammierbarer Steuerung (SPS)) gebildet sein bzw. in einem Computer implementiert sein. Die dargestellte Regelvorrichtung 102 umfasst mindestens ein erstes Bestimmungsmodul 104 eingerichtet zum Bestimmen der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage 124 (an den Wasserstoffausgang 136 des Wasserstoffproduktionssystems 100) abzugebenden bzw. produzierenden Wasserstoffmenge. The control device 102 can in particular be formed by at least one computer (preferably a programmable logic controller (PLC)) or be implemented in a computer. The control device 102 shown comprises at least a first determination module 104 set up to determine the in Amount of hydrogen to be delivered or produced by the electrolysis system 124 (to the hydrogen output 136 of the hydrogen production system 100) in a first period of time.
Die Regelvorrichtung 102 umfasst mindestens ein zweites Bestimmungsmodul 106, eingerichtet zum Bestimmen der zum Produzieren der bestimmten Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage 124 benötigten elektrischen Energie. The control device 102 includes at least a second determination module 106, set up to determine the electrical energy required by the electrolysis system 124 to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time.
Die Regelvorrichtung 102 umfasst mindestens ein erstes Empfangsmodul 108, eingerichtet zum Erhalten einer regenerativen Energieerzeugerprognose für den ersten Zeitraum. Die regenerative Energieerzeugerprognose umfasst zumindest einen Energieschätzwert, vorzugsweise ein zeitabhängiges Energieschätzprofil bzw. eine zeitabhängige Energieschätzkurve, der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage 124 verbindbaren Windpark 118 und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage 124 verbindbaren Photovoltaikpark 120 während des ersten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie. The control device 102 includes at least a first receiving module 108, set up to receive a renewable energy producer forecast for the first period. The regenerative energy producer forecast includes at least one energy estimate, preferably a time-dependent energy estimate profile or a time-dependent energy estimate curve, of the regenerative electrical energy that can be provided during the first period by at least one wind farm 118 that can be connected to the electrolysis system 124 and/or at least one photovoltaic park 120 that can be connected to the electrolysis system 124.
Die Regelvorrichtung 102 umfasst mindestens ein zweites Empfangsmodul 110, eingerichtet zum Erhalten mindestens einer elektrischen Füllstandangabe von dem mindestens einen mit der Elektrolyseanlage 124 verbindbaren elektrischen Energiespeicher 122. Optional kann das zweite Empfangsmodul 110 eingerichtet sein zum Erhalten mindestens einer Füllstandangabe von dem mindestens einen mit der Elektrolyseanlage 124 verbindbaren Wasserstoffspeicher 134. The control device 102 comprises at least a second receiving module 110, set up to receive at least one electrical level indication from the at least one electrical energy storage device 122 that can be connected to the electrolysis system 124. Optionally, the second receiving module 110 can be set up to receive at least one level indication from the at least one connected to the electrolysis system 124 connectable hydrogen storage 134.
Die Regelvorrichtung 102 umfasst mindestens ein Regelmodul 112, eingerichtet zum Erstellen einer Regelungskurve für die erste Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie. Das Regelmodul 112 ist eingerichtet zum Regeln der Elektrolyseanlage 124 während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. Dies meint insbesondere ein Steuern des Versorgens der Elektrolyseanlage 124 mit elektrischer Energie während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. The control device 102 includes at least one control module 112, set up to create a control curve for the first period of time based on the determined required electrical energy, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage. The control module 112 is set up to control the electrolysis system 124 during the first period of time according to the control curve created. This means in particular one Controlling the supply of electrical energy to the electrolysis system 124 during the first period of time according to the control curve created.
Darüber hinaus kann die Regelvorrichtung 102 mindestens einen Datenspeicher 114 umfassen. In dem Datenspeicher 114 können insbesondere Daten gespeichert sein, die von anderen Modulen (z.B. 104, 106 und 112) verwendet werden können. In addition, the control device 102 can include at least one data memory 114. In particular, data that can be used by other modules (e.g. 104, 106 and 112) can be stored in the data memory 114.
Beispielsweise können Leistungsdaten der Elektrolyseanlage 124 in dem Datenspeicher 114 gespeichert sein. Auch kann mindestens ein Regelalgorithmus in dem Datenspeicher 114 gespeichert sein. For example, performance data of the electrolysis system 124 can be stored in the data memory 114. At least one control algorithm can also be stored in the data memory 114.
Ein Regelalgorithmus gibt insbesondere vor, nach welchen Regeln eine Regelungskurve durch das Regelmodul 112 zu erstellen ist. A control algorithm specifies in particular the rules according to which a control curve is to be created by the control module 112.
Das erste Empfangsmodul und/oder zweite Empfangsmodul kann/können beispielsweise durch ein (gemeinsames) bidirektionales Kommunikationsmodul der Regelvorrichtung 102 gebildet sein. The first reception module and/or second reception module can/can be formed, for example, by a (common) bidirectional communication module of the control device 102.
Das Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems 100 wird beispielhaft näher mit Hilfe der Figur 2 beschrieben. Die Figur 2 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems 100, insbesondere zum Regeln einer Elektrolyseanlage 124 des Wasserstoffproduktionssystems 100, gemäß der vorliegenden Anmeldung. The operation of a hydrogen production system 100 is described in more detail by way of example with the aid of FIG. Figure 2 shows a diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a hydrogen production system 100, in particular for controlling an electrolysis system 124 of the hydrogen production system 100, according to the present application.
In einem ersten Schritt 201 erfolgt ein Bestimmen, insbesondere durch das erste Bestimmungsmodul 104, der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage 124 abzugebenden Wasserstoffmenge. Insbesondere kann basierend auf mindestens einer Anfrage zum Produzieren einer bestimmten bzw. gewünschten Wasserstoffmenge in einem ersten Zeitraum die abzugebende Wasserstoffmenge bestimmt werden, insbesondere berechnet werden. In Schritt 202 erfolgt ein Bestimmen, insbesondere durch das zweite Bestimmungsmodul 106, der zum Produzieren der bestimmten Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage 124 benötigten elektrischen Energie. Insbesondere kann das zweite Bestimmungsmodul 106 auf die in dem Datenspeicher 114 gespeicherten (elektrischen) Leistungsdaten der Elektrolyseanlage 124 zugreifen und anhand der Leistungsdaten der Elektrolyseanlage 124 und der bestimmten Wasserstoffmenge die hierfür in dem ersten Zeitraum benötigte elektrische Energie (bzw. Leistung) bestimmen. In a first step 201, the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system 124 in a first period of time is determined, in particular by the first determination module 104. In particular, the amount of hydrogen to be released can be determined, in particular calculated, based on at least one request for producing a specific or desired amount of hydrogen in a first period of time. In step 202, a determination is made, in particular by the second determination module 106, of the electrical energy required by the electrolysis system 124 to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time. In particular, the second determination module 106 can access the (electrical) performance data of the electrolysis system 124 stored in the data memory 114 and use the performance data of the electrolysis system 124 and the specific amount of hydrogen to determine the electrical energy (or power) required for this in the first period of time.
In einem Schritt 203 erfolgt ein Erhalten, insbesondere durch das erste Empfangsmodul 108, einer regenerativen Energieerzeugerprognose für den ersten Zeitraum. Die regenerative Energieerzeugerprognose umfasst mindestens einen Energieschätzwert (vorzugsweise ein Energieschätzwertprofil für die ersten Zeitdauer) der durch den mindestens einen Windpark 118 und/oder den mindestens einen Photovoltaikpark 120 während des ersten Zeitraums bereitstellbaren bzw. lieferbaren regenerativen elektrischen Energie. In a step 203, a renewable energy generator forecast for the first period is obtained, in particular by the first reception module 108. The renewable energy producer forecast includes at least one energy estimate (preferably an energy estimate profile for the first time period) of the regenerative electrical energy that can be provided or delivered by the at least one wind farm 118 and/or the at least one photovoltaic park 120 during the first time period.
Der mindestens eine Energieschätzwert basiert insbesondere auf den (gespeicherten) Leistungsdaten eines Windparks 118 und einer (beispielsweise von einem Dienstleister bereitgestellten) Wetterprognose für die erste Zeitdauer am Standort des Windparks 118 und/oder auf den (gespeicherten) Leistungsdaten eines Photovoltaikparks 120 und einer (beispielsweise von einem Dienstleister bereitgestellten) Wetterprognose für die erste Zeitdauer am Standort des Photovoltaikparks 120. The at least one energy estimate is based in particular on the (stored) performance data of a wind farm 118 and a weather forecast (for example provided by a service provider) for the first period of time at the location of the wind farm 118 and/or on the (stored) performance data of a photovoltaic park 120 and a (for example (provided by a service provider) weather forecast for the first period at the location of the photovoltaic park 120.
Bei Varianten der Anmeldung können weitere Daten herangezogen werden, wie historische Energieerzeugerprognose und/oder Umgebungsinformation (z.B. Hindernisse, die zu einer Verschattung führen oder die Windgeschwindigkeit beeinflussen) an den genannten Parks 118, 120. In einem Schritt 204 (der insbesondere zumindest teilweise parallel zu Schritt 203 erfolgen kann) erfolgt ein Erhalten, insbesondere durch das zweite Empfangsmodul 110, mindestens einer elektrischen Füllstandangabe von dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 122. Insbesondere kann der Sensor 152 die in dem elektrischen Energiespeicher 122 gespeicherte elektrische Energie erfassen und bereitstellen. In variants of the registration, further data can be used, such as historical energy generator forecasts and/or environmental information (e.g. obstacles that lead to shading or influence the wind speed) at the parks 118, 120 mentioned. In a step 204 (which can in particular be carried out at least partially in parallel to step 203), at least one electrical fill level indication from the at least one electrical energy store 122 is obtained, in particular by the second receiving module 110. In particular, the sensor 152 can detect the information in the electrical energy store 122 capture and provide stored electrical energy.
Optional kann in dem Schritt 204 ein Erhalten, insbesondere durch das zweite Empfangsmodul 110, mindestens einer Füllstandangabe von dem mindestens einen elektrischen Wasserstoffspeicher 134 erfolgen. Insbesondere kann der Sensor 162 die in dem Wasserstoffspeicher 134 gespeicherte Wasserstoffmenge erfassen und bereitstellen. Optionally, in step 204, at least one fill level indication from the at least one electrical hydrogen storage 134 can be obtained, in particular by the second receiving module 110. In particular, the sensor 162 can detect and provide the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage 134.
Ferner kann optional, beispielsweise in Schritt 204, ein Erhalten, insbesondere durch das zweite Empfangsmodul 110, eines jeweiligen Zustands der Mehrzahl von Elektrolyseurstacks 132.1 bis 132. n erfolgen. Furthermore, optionally, for example in step 204, a respective state of the plurality of electrolyzer stacks 132.1 to 132.n can be obtained, in particular by the second receiving module 110.
In Schritt 205 erfolgt ein Erstellen einer zeitabhängigen Regelungskurve für die erste Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie. Das Erstellen der zeitabhängigen Regelungskurve kann auf dem mindestens einen Regelungsalgorithmus basieren. Der Regelungsalgorithmus kann vorgeben, dass bevorzugt die regenerative Energie der Windkraftanlage 118 und/oder der Photovoltaikanlage 120 zum Versorgen der Elektrolyseanalage 124 verwendet wird. In step 205, a time-dependent control curve is created for the first period of time, based on the specific required electrical energy, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage. The creation of the time-dependent control curve can be based on the at least one control algorithm. The control algorithm can specify that the renewable energy of the wind turbine 118 and/or the photovoltaic system 120 is preferably used to supply the electrolysis system 124.
Beispielsweise kann in dem Regelungsalgorithmus Folgendes festgelegt sein: For example, the following can be specified in the control algorithm:
Wie beschrieben wurde, kann insbesondere die bestimmte benötigte elektrische Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert verglichen werden. Wenn der Energieschätzwert größer ist als die bestimmte benötigte elektrische Energie, kann eine Regelungskurve erstellt werden, in der festgelegt ist, dass nur die regenerative Energie der Windkraftanlage 118 und/oder der Photovoltaikanlage 120 zum Versorgen der Elektrolyseanlage 124 während der ersten Zeitdauer verwendet wird. As has been described, in particular the specific required electrical energy can be compared with the at least one estimated energy value. If the energy estimate is greater than the specific electrical energy required, a control curve may be created specifying that only the renewable energy of the wind turbine 118 and/or the photovoltaic system 120 is used to power the electrolysis system 124 during the first period of time.
In dem Regelungsalgorithmus können insbesondere Hoch- und/oder Runterfahrzeiten der Elektrolyseanlage 124 berücksichtigt sein. Zusätzlich kann auch der jeweilige maximale Füllstand der jeweiligen Speicher 122, 134 in dem Regelungsalgorithmus berücksichtigt sein. In particular, ramp-up and/or shutdown times of the electrolysis system 124 can be taken into account in the control algorithm. In addition, the respective maximum fill level of the respective memories 122, 134 can also be taken into account in the control algorithm.
Wenn in dem zeitabhängigen Energieschätzprofil für die erste Zeitdauer Schwankungen mit Steigungen vorhanden sind, die aufgrund der Hoch- und/oder Runterfahrzeiten der Elektrolyseanlage 124 nicht regelbar sind (ohne dass es zu Beschädigungen kommt), kann die fehlende elektrische Energie insbesondere kurzzeitig durch den elektrischen Energiespeicher 122 bereitgestellt werden. Auch ist es denkbar, die Elektrolyseanlage 124 frühzeitig herunterzufahren und die fehlende Wasserstoffmenge durch die in dem Wasserstoffspeicher 134 gespeicherte Wasserstoffmenge auszugleichen. If there are fluctuations with slopes in the time-dependent energy estimation profile for the first period of time that cannot be regulated (without causing damage) due to the ramp-up and/or shutdown times of the electrolysis system 124, the missing electrical energy can be supplied, particularly briefly, by the electrical energy storage 122 are provided. It is also conceivable to shut down the electrolysis system 124 early and compensate for the missing amount of hydrogen with the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage 134.
Sollte weitere regenerative Energie verfügbar sein, kann diese zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 122 und/oder zum Produzieren zusätzlichen Wasserstoffs verwendet werden, der dann in dem Wasserstoffspeicher 134 gespeichert werden kann. Ob mit der zusätzlich verfügbaren regenerativen Energie der elektrische Energiespeicher geladen wird und/oder indirekt der Wasserstoffspeicher 134 befüllt wird, kann von den jeweiligen Füllständen der jeweiligen Speicher 122, 134 abhängen. Dies kann in dem Regelungsalgorithmus ebenfalls definiert sein. Should additional renewable energy be available, it can be used to charge the electrical energy storage 122 and/or to produce additional hydrogen, which can then be stored in the hydrogen storage 134. Whether the electrical energy storage is charged with the additionally available renewable energy and/or the hydrogen storage 134 is filled indirectly can depend on the respective fill levels of the respective storage 122, 134. This can also be defined in the control algorithm.
Wenn der Energieschätzwert kleiner ist, kann eine Regelungskurve erstellt werden, in der festgelegt ist, dass die fehlende elektrische Energie durch den elektrischen Energiespeicher 122 bereitgestellt wird oder die fehlende Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher 134 bereitgestellt wird. If the estimated energy value is smaller, a control curve can be created in which it is determined that the missing electrical energy is provided by the electrical Energy storage 122 is provided or the missing amount of hydrogen is provided by the hydrogen storage 134.
Zusätzlich kann in dem Regelungsalgorithmus eine Belastungssteuerung implementiert sein, um die Belastung der verschiedenen Vorrichtungen, insbesondere der Elektrolyseurstacks 132.1 bis 132. n, möglichst gleichmäßig zu verteilen. In addition, a load control can be implemented in the control algorithm in order to distribute the load on the various devices, in particular the electrolyzer stacks 132.1 to 132.n, as evenly as possible.
Alternativ kann die Belastung auch derart verteilt werden, dass sämtliche Elektrolyseurstacks 132.1 bis 132. n einen gleichmäßigen Degradationszustand (Abnutzung) aufweisen. Insbesondere kann das Ansteuern des jeweiligen Elektrolyseurstacks 132.1 bis 132. n basieren auf dem bestimmten jeweiligen Zustand und der bestimmten benötigten elektrischen Energie, wie bereits beschrieben wurde. Dies kann insbesondere in der ersten Regelungskurve abgebildet sein. Alternatively, the load can also be distributed in such a way that all electrolyzer stacks 132.1 to 132.n have a uniform state of degradation (wear). In particular, the control of the respective electrolyzer stack 132.1 to 132. n can be based on the specific respective state and the specific required electrical energy, as already described. This can be shown in particular in the first control curve.
Wie bereits beschrieben wurde, kann im Bedarfsfall die Elektrolyseanlage 124 durch das Verbundnetz mit elektrischer Energie aus nicht gezeigten konventionellen Kraftwerken versorgt werden. As has already been described, if necessary, the electrolysis system 124 can be supplied with electrical energy from conventional power plants, not shown, through the interconnected network.
In Schritt 206 erfolgt ein Regeln, insbesondere durch das Regelmodul 112, zumindest der Elektrolyseanlage 124 gemäß der erstellten Regelungskurve. Zumindest das Versorgen der Elektrolyseanlage 124 mit elektrischer Energie kann entsprechend der erstellten Regelungskurve durchgeführt werden. Insbesondere können Elektrolyseanlage 124, elektrischer Speicher 122 und Wasserstoffspeicher 134 entsprechend der Regelungskurve betrieben bzw. gesteuert werden, wie beschrieben wurde. In step 206, at least the electrolysis system 124 is controlled, in particular by the control module 112, according to the control curve created. At least supplying the electrolysis system 124 with electrical energy can be carried out in accordance with the control curve created. In particular, electrolysis system 124, electrical storage 122 and hydrogen storage 134 can be operated or controlled according to the control curve, as described.
Vorzugsweise kann eine Regelungskurve angepasst werden (und beispielsweise zumindest ein Teil der Schritte 201 bis 205 erneut durchgeführt werden). Beispielsweise können einzelne oder alle Schritte iterativ durchgeführt werden. Auch können einzelne Schritte parallel durchgeführt werden und/oder entfallen. Eine Anpassung kann insbesondere dann erfolgen, wenn sich ein Eingangsparameter (z.B. Energieschätzwert, Zustand eines Elektrolysestacks etc.) des Regelungsalgorithmus geändert hat. Ferner kann bei Varianten vorgesehen sein, dass für eine Mehrzahl von Zeitdauer (erste, zweite etc.) die Schritte 201 bis 205 durchgeführt werden. Insbesondere kann für z.B. einen zweiten Zeitraum, der sich an den ersten Zeitraum anschließt, zunächst einen vorläufige Regelungskurve erstellt werden, da die Energieerzeugerprognose für den zweiten Zeitraum noch Unsicherheiten enthält. Die vorläufig erstellte Regelungskurve für den zweiten Zeitraum kann dann insbesondere während des ersten Zeitraums angepasst werden. Preferably, a control curve can be adjusted (and, for example, at least some of steps 201 to 205 can be carried out again). For example, individual or all steps can be carried out iteratively. Individual steps can also be carried out in parallel and/or omitted. An adjustment can be made in particular if an input parameter (e.g. estimated energy value, state of an electrolysis stack, etc.) of the control algorithm has changed. Furthermore, in variants it can be provided that steps 201 to 205 are carried out for a plurality of time periods (first, second, etc.). In particular, a provisional control curve can first be created for, for example, a second period that follows the first period, since the energy producer forecast for the second period still contains uncertainties. The provisionally created control curve for the second period can then be adjusted, particularly during the first period.
Die vorliegenden Gegenstände basieren insbesondere auf einem ganzheitlichen Ansatz zum Betrieb einer Elektrolyseanlage (zur Wasserstoffproduktion). Hier dient insbesondere ein neuartiger Regler bzw. Regelvorrichtung dazu, gesamtheitlich, intelligent und vorausschauend nicht nur den/die Elektrolyseurstack/s, sondern auch die gesamte Elektrolyseanlage bzw. Wasserstofferzeugungsanlage sowie mögliche Speicher (Strom und/oder Wasserstoff und/oder Wasserdampfspeicher bei Hochtemperaturelektrolyseuren) zu steuern bzw. zu regeln. Hierbei sind insbesondere die Verteilung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung und die Verteilung des produzierten Wasserstoffs auf die jeweiligen Produzenten und Abnehmer optimal aufeinander abgestimmt, um unter Berücksichtigung der verfahrenstechnischen Randbedingungen einen möglichst ökonomischen Betrieb zu garantieren. Dabei werden mit den vorliegenden Gegenständen insbesondere auch zukünftige, mit Unsicherheit behaftete Größen , wie beispielsweise das Stromdargebot, berücksichtigt. The present topics are based in particular on a holistic approach to the operation of an electrolysis system (for hydrogen production). Here, in particular, a new type of controller or control device is used to holistically, intelligently and proactively control not only the electrolyzer stack(s), but also the entire electrolysis system or hydrogen production system as well as possible storage devices (electricity and/or hydrogen and/or water vapor storage in high-temperature electrolyzers). to control or regulate. In particular, the distribution of the available electrical power and the distribution of the hydrogen produced between the respective producers and customers are optimally coordinated in order to guarantee the most economical operation possible, taking into account the process engineering constraints. The present items also take into account future variables that are subject to uncertainty, such as the electricity supply.
Durch eine gesamtheitliche und vorausschauende Fahrweise einer gesamten Wasserstoffproduktionsanlage und Speicher erhöht sich insbesondere nicht nur die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad der Wasserstoffproduktion, sondern es besteht auch das Potenzial zur Steigerung des Ausnutzungsgrades (Volllaststundenäquivalente der Anlage und der Speicher) sowie ein Minderungspotential bei der Abnutzung durch Degradation der Elektrolysezellen sowie durch schnelle Lastwechsel bei Verdichtern, Behältern und Rohrleitungen. Dies macht (zumindest nahezu) C02-freien Wasserstoff ökonomisch konkurrenzfähiger gegenüber konventionellem Wasserstoff. Bezugszeichenliste A holistic and forward-looking approach to operating an entire hydrogen production system and storage not only increases the efficiency of hydrogen production, but there is also the potential to increase the degree of utilization (full-load hour equivalents of the system and the storage) as well as a potential for reducing wear and tear Degradation of the electrolysis cells as well as rapid load changes in compressors, containers and pipes. This makes (at least almost) C02-free hydrogen more economically competitive than conventional hydrogen. Reference symbol list
100 Wasserstoffproduktionssystems 100 hydrogen production system
102 Regelvorrichtung, Elektrolyseanlage 102 Control device, electrolysis system
104 erstes Bestimmungsmodul 104 first determination module
106 zweites Bestimmungsmodul 106 second determination module
108 erstes Empfangsmodul 108 first receiving module
110 zweites Empfangsmodul 110 second receiving module
112 Regelmodul 112 control module
114 Datenspeicher 114 data storage
118 Windpark 118 wind farm
120 Photovoltaikpark 120 photovoltaic park
122 elektrischer Energiespeicher 122 electrical energy storage
124 Elektrolyseanlage 124 electrolysis plant
126 elektrischer Anschluss 126 electrical connection
128 Kommunikationsmodul 128 communication module
130 Wasseraufbereitungsvorrichtung 130 water treatment device
132 Elektrolyseurstack 132 electrolyzer stack
134 Wasserstoffspeicher 134 hydrogen storage
136 Wasserstoffausgang 136 hydrogen output
138 Kommunikationsnetz 138 communication network
140 elektrisches Versorgungsnetz 140 electrical supply network
142 Fluidverbindung 142 fluid connection
144 Fluidverbindung 144 fluid connection
146 Fluidverbindung 146 fluid connection
148 elektrischer Anschluss 148 electrical connection
150 Kommunikationsanschluss 150 communication port
152 Sensor 152 sensor
154 Sensoranordnung 154 sensor arrangement
156 Wasserstoffeingang Wasserstoffausgang Kommunikationsmodul Sensor 156 hydrogen input Hydrogen output communication module sensor

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffproduktionssystems (100) mit mindestens einer Elektrolyseanlage (124), insbesondere zum Regeln der Elektrolyseanlage (124), umfassend: P a t e n t a n s p r ü c h e Method for operating a hydrogen production system (100) with at least one electrolysis system (124), in particular for controlling the electrolysis system (124), comprising:
Bestimmen der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage (124) abzugebenden Wasserstoffmenge, Determining the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system (124) in a first period of time,
Bestimmen der zum Produzieren der bestimmten Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage (124) benötigten elektrischen Energie, Determining the electrical energy required by the electrolysis system (124) to produce the specific amount of hydrogen in the first period,
Erhalten einer regenerativen Energieerzeugerprognose für den ersten Zeitraum, wobei die regenerative Energieerzeugerprognose mindestens einen Energieschätzwert der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Windpark (118) und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Photovoltaikpark (120) während des ersten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie umfasst, Erhalten mindestens einer elektrischen Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren elektrischen Energiespeicher (122), Obtaining a regenerative energy producer forecast for the first period, wherein the regenerative energy producer forecast contains at least one estimated energy value of the at least one wind farm (118) that can be connected to the electrolysis system (124) and/or at least one photovoltaic park (120) that can be connected to the electrolysis system (124) during the first Renewable electrical energy that can be provided over a period of time, obtaining at least one electrical level indication from at least one electrical energy storage device (122) that can be connected to the electrolysis system (124),
Erstellen einer Regelungskurve für die erste Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie, und Creating a control curve for the first period of time, based on the determined electrical energy required, the estimated renewable energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage, and
Regeln der Elektrolyseanlage (124) während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstellen der Regelungskurve umfasst: Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren Energie größer oder gleich der bestimmten benötigten elektrischen Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage (124) nur mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt wird, und wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie kleiner als die bestimmte benötigte elektrische Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage (124) mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und der in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher (122) gespeicherten elektrischen Energie versorgt wird. Control the electrolysis system (124) during the first period of time according to the control curve created. Method according to claim 1, characterized in that creating the control curve comprises: Comparing the specific required electrical energy with the at least one energy estimate of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby, if the energy estimate of the energy that can be provided is greater than or equal to the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system (124) only is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided, and wherein, if the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided is smaller than the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system (124) is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and the Electrical energy stored in the at least one electrical energy storage (122) is supplied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the method further comprises:
Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie größer als die bestimmte benötigte elektrische Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage (124) nur mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt wird und der mindestens eine elektrische Energiespeicher (122) mit zumindest einem überschüssigen Teil der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie geladen wird. Comparing the specific required electrical energy with the at least one estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby, if the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system (124) only is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and the at least one electrical energy storage (122) is charged with at least an excess part of the regenerative electrical energy that can be provided.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie größer als die bestimmte benötigte elektrische Energie ist, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage (124) mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie versorgt wird, die größer ist als die bestimmte benötigte elektrische Energie, derart, dass mindestens ein mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbarer Wasserstoffspeicher (134) mit einem überschüssigen Teil des produzierten Wasserstoffs befüllt wird. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method further comprises: Comparing the specific required electrical energy with the at least one estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby, if the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided is greater than the specific required electrical energy, a control curve is created which determines that the electrolysis system (124) with is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided, which is greater than the specific required electrical energy, in such a way that at least one hydrogen storage (134) that can be connected to the electrolysis system (124) is filled with an excess part of the hydrogen produced.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method further comprises:
Erhalten mindestens einer Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Wasserstoffspeicher (134), Vergleichen der bestimmten benötigten elektrischen Energie mit dem mindestens einen Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie, wobei, wenn die bestimmte benötigte elektrische Energie größer ist als der Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie und für die mindestens eine elektrische Füllstandangabe, eine Regelungskurve erstellt wird, die festlegt, dass die Elektrolyseanlage (124) mit der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und der in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher (122) gespeicherten elektrischen Energie versorgt wird und eine Wasserstoffdifferenzmenge zwischen der durch die Elektrolyseanlage (124) produzierbaren Wasserstoffmenge und der bestimmten abzugebenden Wasserstoffmenge durch den Wasserstoffspeicher (134) bereitgestellt wird. Obtaining at least one fill level information from at least one hydrogen storage device (134) that can be connected to the electrolysis system (124), comparing the specific required electrical energy with the at least one estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided, whereby if the specific required electrical energy is greater than the estimated energy value of the regenerative energy that can be provided and for which at least one electrical level indication, a control curve is created, which determines that the electrolysis system (124) is supplied with the regenerative electrical energy that can be provided and the electrical energy stored in the at least one electrical energy storage (122) and a difference amount of hydrogen between the amount of hydrogen that can be produced by the electrolysis system (124) and the specific amount of hydrogen to be released by the hydrogen storage (134).
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie auf mindestens einer Wetterprognose für den Installationsort des mindestens einen Windparks (118) und/oder mindestens einer Wetterprognose für den Installationsort des mindestens einen Photovoltaikparks (120) für die erste Zeitdauer basiert. 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one energy estimate of the renewable energy that can be provided is based on at least one weather forecast for the installation site of the at least one wind farm (118) and/or at least one weather forecast for the installation site of the at least one photovoltaic park (120) for the first period of time.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstellen der Regelungskurve für die erste Zeitdauer umfasst: Verteilen der bestimmten benötigen elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve für die erste Zeitdauer, wobei der Verlauf der zeitabhängigen Regelungskurve basiert auf mindestens einer Hochlaufzeit der Elektrolyseanlage (124) und/oder mindestens einer Runterlaufzeit der Elektrolyseanlage (124). 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that creating the control curve for the first period of time comprises: distributing the specific required electrical energy to the time-dependent control curve for the first period of time, the course of the time-dependent control curve being based on at least one ramp-up time of the Electrolysis system (124) and/or at least one shutdown time of the electrolysis system (124).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen Energie ein zeitabhängiges Energieschätzprofil für die erste Zeitdauer ist, und wobei das Verteilen der bestimmten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve auf dem zeitabhängigen Energieschätzprofil basiert. 8. The method according to claim 7, characterized in that the at least one energy estimate of the renewable energy that can be provided is a time-dependent energy estimate profile for the first time period, and wherein the distribution of the determined electrical energy to the time-dependent control curve is based on the time-dependent energy estimate profile.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the method further comprises:
Erhalten einer weiteren regenerativen Energieerzeugerprognose für einen zweiten sich an den ersten Zeitraum anschließenden Zeitraum, wobei die weitere regenerative Energieerzeugerprognose zumindest einen weiteren Energieschätzwert der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Windpark (118) und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Photovoltaikpark (120) während des zweiten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie umfasst, wobei das Verteilen der bestimmten benötigten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve der ersten Zeitdauer auf dem mindestens einen weiteren Energieschätzwert der während des zweiten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie basiert. Obtaining a further renewable energy producer forecast for a second period following the first period, wherein the further renewable energy producer forecast contains at least one further energy estimate of the wind farm (118) which can be connected to the electrolysis system (124) and/or at least one to the electrolysis system (124 ) connectable photovoltaic park (120) includes renewable electrical energy that can be provided during the second period, distributing the specific required electrical energy to the time-dependent control curve of the first period on the at least one further energy estimate of the renewable electrical energy that can be provided during the second period.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilen der bestimmten benötigten elektrischen Energie auf die zeitabhängige Regelungskurve der ersten Zeitdauer ferner basiert auf: der mindestens einen elektrischen Füllstandangabe des mindestens einen elektrischen Energiespeichers, und/oder mindestens einer Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Wasserstoffspeicher (134). 10. The method according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the distribution of the specific required electrical energy to the time-dependent control curve of the first time period is further based on: the at least one electrical fill level indication of the at least one electrical energy storage, and / or at least one Fill level information of at least one hydrogen storage device (134) that can be connected to the electrolysis system (124).
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method further comprises:
Erhalten einer Wasserstoffproduktionsanfrage zum Produzieren einer weiteren während des ersten Zeitraums abzugebenden Wasserstoffmenge,Receiving a hydrogen production request to produce a further amount of hydrogen to be delivered during the first period,
Bestimmen der zum Produzieren der weiteren abzugebenden Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage (124) benötigten weiteren elektrischen Energie, und Determining the additional electrical energy required by the electrolysis system (124) to produce the additional amount of hydrogen to be released in the first period, and
Anpassen der erstellten Regelungskurve der ersten Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten weiteren elektrischen Energie, dem Energieschätzwert der bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie und der erhaltenen elektrischen Füllstandangabe. Adjusting the control curve created for the first period of time, based on the additional electrical energy required, the estimated energy value of the regenerative electrical energy that can be provided and the electrical fill level information obtained.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyseanlage (124) eine Mehrzahl von Elektrolyseurstacks (132.1,12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrolysis system (124) has a plurality of electrolyzer stacks (132.1,
132.2. 132.n) umfasst und das Verfahren ferner umfasst: 132.2. 132.n) and the procedure further includes:
Erhalten eines jeweiligen Zustands der Mehrzahl von Elektrolyseurstacks (132.1,Obtaining a respective state of the plurality of electrolyzer stacks (132.1,
132.2. 132.n), und Ansteuern des jeweiligen Elektrolyseurstacks (132.1, 132.2, 132. n), basierend auf dem bestimmten jeweiligen Zustand und der bestimmten benötigten elektrischen Energie. 132.2. 132.n), and Controlling the respective electrolyzer stack (132.1, 132.2, 132.n), based on the specific respective state and the specific electrical energy required.
13. Regelvorrichtung (102) eines Wasserstoffproduktionssystems (100) mit mindestens einer Elektrolyseanlage (124), wobei die Regelvorrichtung (102) insbesondere eingerichtet ist zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, umfassend: mindestens ein erstes Bestimmungsmodul (104) eingerichtet zum Bestimmen der in einem ersten Zeitraum durch die Elektrolyseanlage (124) abzugebenden Wasserstoffmenge, mindestens ein zweites Bestimmungsmodul (106) eingerichtet zum Bestimmen der zur Produktion der bestimmten Wasserstoffmenge in dem ersten Zeitraum von der Elektrolyseanlage (124) benötigten elektrischen Energie, mindestens ein erstes Empfangsmodul (108) eingerichtet zum Erhalten einer regenerativen Energieerzeugerprognose für den ersten Zeitraum, wobei die regenerative Energieerzeugerprognose zumindest einen Energieschätzwert der durch mindestens einen mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Windpark (118) und/oder mindestens einen mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren Photovoltaikpark (120) während des ersten Zeitraums bereitstellbaren regenerativen elektrischen Energie umfasst, mindestens ein zweites Empfangsmodul (110) eingerichtet zum Erhalten mindestens einer elektrischen Füllstandangabe von mindestens einem mit der Elektrolyseanlage (124) verbindbaren elektrischen Energiespeicher (122), und mindestens ein Regelmodul (112) eingerichtet zum Erstellen einer Regelungskurve für die erste Zeitdauer, basierend auf der bestimmten benötigten elektrischen Energie, der geschätzten bereitstellbaren regenerativen Energie und der durch den elektrischen Energiespeicher bereitstellbaren Energie, wobei das Regelmodul (112) eingerichtet ist zum Regeln der Elektrolyseanlage (124) während der ersten Zeitdauer gemäß der erstellten Regelungskurve. 13. Control device (102) of a hydrogen production system (100) with at least one electrolysis system (124), wherein the control device (102) is in particular set up to carry out the method according to one of the preceding claims 1 to 11, comprising: at least one first determination module (104) set up to determine the amount of hydrogen to be released by the electrolysis system (124) in a first period of time, at least one second determination module (106) set up to determine the electrical energy required by the electrolysis system (124) to produce the specific amount of hydrogen in the first period of time, at least a first Receiving module (108) set up to receive a renewable energy producer forecast for the first period, the renewable energy producer forecast containing at least one energy estimate of the wind farm (118) which can be connected to the electrolysis system (124) and/or at least one photovoltaic park which can be connected to the electrolysis system (124). (120) comprises renewable electrical energy that can be provided during the first period, at least one second receiving module (110) set up to receive at least one electrical fill level indication from at least one electrical energy storage device (122) that can be connected to the electrolysis system (124), and at least one control module (112) set up to create a control curve for the first period of time, based on the specific required electrical energy, the estimated regenerative energy that can be provided and the energy that can be provided by the electrical energy storage, the control module (112) being set up to control the electrolysis system (124) during the first Duration according to the control curve created.
14. Wasserstoffproduktionssystem (100) , umfassend mindestens eine Elektrolyseanlage (124), und mindestens eine Regelvorrichtung (102) nach Anspruch 12. 15. Wasserstoffproduktionssystem (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffproduktionssystem (100) mindestens einen elektrischen Energiespeicher (122) umfasst, und/oder - das Wasserstoffproduktionssystem (100) mindestens einen Wasserstoffspeicher14. Hydrogen production system (100), comprising at least one electrolysis system (124), and at least one control device (102) according to claim 12. 15. Hydrogen production system (100) according to claim 13, characterized in that the hydrogen production system (100) has at least one electrical energy storage ( 122), and/or - the hydrogen production system (100) comprises at least one hydrogen storage
(134) umfasst. (134).
16. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 12 auszuführen. 16. Computer program, comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out the method according to one of the preceding claims 1 to 12.
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