فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

ارزیابی نقش هیدروژن در ذخیره‌سازی انرژی برای رفع ناترازی انرژی در ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران
10.22059/ses.2026.412571.1226
چکیده
در ایران در سال‌های اخیر‎ ‎‏ ناترازی در تأمین و مصرف برق و گاز، مصرف‌کنندگان خانگی و صنایع را دچار چالش کرده‌ و تنوع‌بخشی به سبد ‏انرژی را ناگزیر کرده‌است. با توجه به ماهیت ناپایدار انرژی‌های تجدیدپذیر، به باور جهانی استفاده از هیدروژن برای ذخیرۀ انرژی در ابعاد وسیع ‏گامی حیاتی شمرده می‌شود. اما این موضوع باید با توجه به شرایط بومی کشور تحلیل شود. در این مقاله، امکان‌سنجی استفاده از هیدروژن برای ‏ذخیرۀ انرژی و رفع ناترازی‌های فصلی بر مبنای یک تحلیل سناریو-محور انجام شده است. به این منظور استراتژی‌های مبتنی بر ذخیرۀ انرژی ‏به شکل هیدروژن و گاز طبیعی با معیارهای بهره‌وری انرژی (با محاسبۀ ظرفیت نیروگاهی مورد نیاز)، ردپای کربن و هزینۀ سرمایه‌گذاری ‏مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که ذخیره‌سازی انرژی در قالب صرفه‌جویی در مصرف گاز طبیعی، با حذف افت ارزش انرژی در فرایند تبدیل ‏به هیدروژن، به ظرفیت نیروگاهی کمتری نیاز دارد. این استراتژی برای رفع ناترازی تابستانی به ظرفیت 2/8 در مقایسه با 5/9 گیگاوات و برای ‏ناترازی زمستانی به 3/39 در مقایسه با 7/71 گیگاوات در سناریوهای مبتنی بر هیدروژن نیاز دارد. پاسخگویی به هر دو ناترازی، با ذخیرۀ ‏هیدروژن نیاز به 6/73 گیگاوات و با ذخیرۀ گاز طبیعی در کنار مصرف مستقیم برق تجدیدپذیر نیاز به 3/43 گیگاوات توان دارد. با وجود برتری ‏اقتصادی و انرژی گاز طبیعی در کوتاه‌مدت، محدودیت منابع سوخت‌های فسیلی و نیاز حتمی به حرکت به سمت فناوری‌های جدید ذخیره‌سازی ‏انرژی در آیندۀ نه‌چندان دور، توسعۀ سامانه‌های تولید هیدروژن سبز را الزامی می‌کند.‏
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Assessment of the Role of Hydrogen in Energy Storage for Solving Energy ‎Shortfalls in Iran

نویسندگان English

مژده Sajjadi
Behnam Sedaee
Faeze Allahdadi
Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran
چکیده English

In Iran, the imbalance in the supply and consumption of electricity and gas has challenged domestic and ‎industrial users and made the use of renewable energies inevitable. Given the unstable nature of ‎renewable energies, the use of hydrogen for energy storage is considered a vital step. However, this ‎issue must be analyzed according to the local requirements and supplies of each region. In this paper, a ‎scenario-based analysis based on energy and cost balance is presented to compare hydrogen (gray and ‎green) and natural gas for seasonal energy storage. The evaluation criteria include energy efficiency (by ‎calculating the required power plant capacity), carbon emissions, and investment cost. The results show ‎that the direct use of renewable electricity and, if necessary, energy storage in the form of natural gas, ‎eliminates the loss of energy value in the process of energy to hydrogen conversion, and require less ‎power plant capacity. This strategy requires 8.2 GW of capacity to address the summer imbalance ‎compared to 9.5 GW, and 39.3 GW of capacity to address the winter imbalance compared to 71.7 GW ‎in hydrogen-based scenarios. Meeting both imbalances requires 73.6 GW with hydrogen storage, and ‎‎43.3 GW with natural gas storage combined with direct renewable electricity. Despite the economic and ‎energy advantages of natural gas in the short term, the limited availability of fossil fuel resources and the ‎imperative need to move towards new energy storage technologies in the near future necessitate the ‎development of green hydrogen production systems.‎

کلیدواژه‌ها English

Carbon footprint
energy shortage
green hydrogen
energy storage

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 خرداد 1405