Vätgassystem för lokal energilagring - tillvaratagande av solelsöverskott för effekttoppskapning i ett flerbostadshus

Sammanfattning: Med ökad andel intermittent elproduktion i Sveriges elproduktionsmix och ett åldrande stamnät ökar behovet av flexibilitet i elsystemet. Lagring av energi, till exempel i vätgas, är ett exempel på en sådan flexibilitetslösning, eftersom energin kan flyttas från tidpunkter med överskott till tidpunkter med högt energibehov. Syftet med examensarbetet är att undersöka energisystemnyttan med ett v ägassystem för säsongslagring av överskottsel från solceller i vätgas lokalt i ett flerbostadshus. Ett vätgassystem som det benämns i rapporten innebär komponenter för vätgasproduktion, vätgaslagring och elproduktion. Rapporten har ett tvådelat någorlunda kronologiskt utförande. Den första delen analyserar vilka komponenter som vätgassystemet bör utgöras av. Resultatet för den första delen ligger sedan till grund för den andra delen som mer undersöker vätgassystemets helhetspåverkan och lönsamhet, framför allt med avseende på att kapa husets eleffekttoppar. Till grund för rapportens analyser ligger en litteraturstudie som kompletterades med beräkningar på en fallstudie och vägledande diskussioner med nyckelpersoner. Resultatet visade att vätgassystemet bör utgöras av en PEM-elektrolysör, en lagringstank av typ IV och en PEM-bränslecell. Valet av lagringsmetod medför att även en kompressor behöver läggas till i systemet. Detta ger upphov till en totalverkningsgrad el-till-el på 31,5 %. Bränslecellens styrstrategi som spetslastsystem gjorde att effektgränsen för elanvändningen från huset vid vilken den startades blev 83,5 kW. Bränslecellens effekt behövde vara 45 kW. I fallstudien användes bränslecellen som spetslastsystem under 1103 av årets timmar. Kostnadsanalysen som utfördes genom kapitalvärdesmetoden resulterade i ett kapitalvärde på -7,35 Mkr. Både grundinvesteringskostnad, verkningsgrad och skillnader i elpris mellan vätgas- och elproduktion behöver förändras markant för att vätgassystemet ska nå lönsamhet under den tekniska livslängden på 20 år. Vätgassystemet är dock ett alternativ till konventionella reservkraftsystem och som spetslastsystem minskar det slitage på elnätet. Lönsamheten kommer eventuellt ökas i framtiden med de effekttariffer som elnätsägare rör sig mot och om värmeåtervinning bejakas. Vätgassystemet kan även öka acceptansgränsen för utbyggnad av solceller. Det är fullt möjligt att implementera ett vätgassystem så som det diskuteras i rapporten. Många av dess fördelar härstammar dock från säsongsenergilagring snarare än specifikt från ett vätgaslager. Med tanke på den låga lönsamheten är rapportens rekommendation således att undersöka och jämföra andra lagrings- och spetslastalternativ jämte vätgassystemet, och eventuellt använda vätgas i andra tillämpningar än det undersökta.