Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Комплекс водородного электроснабжения для изолированных территорий

https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.11.125-143

Аннотация

В статье представлены результаты первого в России промышленного испытания комплекса водородного электроснабжения для обеспечения энергоснабжения удалённых маломощных потребителей на примере объектов ИТ-инфраструктуры. Комплекс включает электролизную установку производительностью 0,5 Нм³/ч, металлогидридную систему хранения на основе LaNi5 и электрохимический генератор номинальной мощностью 4 кВт. Сравнение общей стоимости владения водородным комплексом и дизельной генераторной установкой выполнено с учётом логистических расходов на доставку дизельного топлива, климатических ограничений, показателей надёжности оборудования и требований к техническому обслуживанию. Результаты анализа показывают, что водородные технологии уже сегодня могут быть экономически конкурентоспособны по сравнению с дизельными генераторами. Выявленные климатические и транспортные риски компенсируются за счёт климатической адаптации оборудования и усиленной конструкции мини-контейнера. Проведённые испытания подтвердили заявленные технические параметры оборудования, включая производительность электролизёра, характеристики системы хранения и выдачу мощности. Экономическая оценка показала, что прямые затраты на производство водорода составляют около 2,3 долл./кг, что соответствует стоимости выработки ~0,15 долл./кВт · ч, тогда как дизельные генераторы требуют порядка 0,7 долл./кВт · ч. Анализ полной стоимости владения для резервного электроснабжения мачт связи также выявил преимущество водородного комплекса над дизельным. Представленные результаты демонстрируют технологическую готовность водородных энергоустановок к промышленному применению и их потенциал для масштабирования на автономных и труднодоступных объектах.

Об авторах

А. А. Каплун
ООО «Н2 Чистая Энергетика»
Россия

Каплун Алексей Александрович, Генеральный директор,

123056, г. Москва, ул. Красина, д. 3, стр. 2.



Д. А. Меньшиков
ООО «Н2 Чистая Энергетика»
Россия

Меньшиков Денис Александрович, Директор департамента перспективного развития,

123056, г. Москва, ул. Красина, д. 3, стр. 2.



Е. А. Фролова
Центр компетенций технологического развития топливно-энергетического комплекса при Минэнерго России; ФГБУ «Российское энергетического агентство» Минэнерго России
Россия

Фролова Елена Александровна, кандидат физико-математических наук, эксперт, руководитель проекта Центра,

121099, Москва, Новинский бульвар, д. 13, стр. 4;

127083, г. Москва, ул. 8 Марта, д. 12.

Scopus Author ID: 57201385755; Web of Science Researcher ID: ADO6430-2022.



О. В. Жданеев
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН; Казанский (Приволжский) федеральный университет
Россия

Жданеев Олег Валерьевич, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник; профессор Высшей нефтяной школы,

119991, Москва, Ленинский проспект, 29;

420008, РТ, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18.

Web of Science Researcher ID: AAP1159-2020; Scopus Author ID: 6603132551.



Список литературы

1. Yue M., Lambert H., Pahon E., Roche R., Jemei S. & Hissel D. Hydrogen energy systems: A critical review of technologies, applications, trends and challenges // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021; 146:111180.

2. AlZohbi G. An overview of hydrogen energy generation // ChemEngineering. 2024: 8(1);17.

3. Zhang T., Qadrdan M., Wu J., Couraud B., Stringer M., Walker S., ... & Strbac G. A systematic review of modelling methods for studying the integration of hydrogen into energy systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2025; 208:114964. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114964

4. Galitskaya E., Gorbunov A., Kuptsova O. & Zhdaneev O. A full-scale hydrogen testbed as a key element in the development of hydrogen technologies // International Journal of Hydrogen Energy. 2025; 189:152161.

5. Ham K., Bae S. & Lee J. Classification and technical target of water electrolysis for hydrogen production // Journal of Energy Chemistry. 2024; 95:554-576. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.04.003

6. Colangelo G., Spirto G., Milanese M. & de Risi A. Hydrogen production from renewable energy resources: A case study // Energy Conversion and Management. 2024; 311:118532. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118532

7. Bødal E. F., Mallapragada D., Botterud A. & Korpås M. Decarbonization synergies from joint planning of electricity and hydrogen production: A Texas case study // International Journal of Hydrogen Energy. 2020; 45(58):32899-32915. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.127

8. Rad M. A. V., Ghasempour R., Rahdan P., Mousavi S. & Arastounia M. Techno-economic analysis of a hybrid power system based on the cost-effective hydrogen production method for rural electrification, a case study in Iran // Energy. 2020; 190:116421. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116421

9. Dispenza G., Sergi F., Napoli G., Antonucci V. & Andaloro L. Evaluation of hydrogen production cost in different real case studies // Journal of Energy Storage. 2019; 24:100757. https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100757

10. Galitskaya E., Khakimov R., Moskvin A. & Zhdaneev O. Towards a new perspective on the efficiency of water electrolysis with anion-conducting matrix // International Journal of Hydrogen Energy. 2024; 49:15771583. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.10.339

11. Bhandari R. & Shah R. R. Hydrogen as energy carrier: Techno-economic assessment of decentralized hydrogen production in Germany // Renewable Energy. 2021; 177:915-931. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.05.149

12. Liu J., Cao S., Chen X., Yang H. & Peng J. Energy planning of renewable applications in high-rise residential buildings integrating battery and hydrogen vehicle storage // Applied Energy. 2021; 281:116038. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116038

13. Navas S. J., González G. C. & Pino F. J. Hybrid power-heat microgrid solution using hydrogen as an energy vector for residential houses in Spain. A case study // Energy Conversion and Management. 2022; 263:115724. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115724

14. Dawood F., Shafiullah G. M. & Anda M. Stand-alone microgrid with 100% renewable energy: A case study with hybrid solar PV-battery-hydrogen // Sustainability. 2020; 12(5):2047. https://doi.org/10.3390/su12052047

15. Li X., Gao J., You S., Zheng Y., Zhang Y., Du Q. & Qin Y. Optimal design and techno-economic analysis of renewable-based multi-carrier energy systems for industries: A case study of a food factory in China // Energy. 2022; 244:123174. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123174

16. Abomazid A. M., El-Taweel N. A. & Farag H. E. Optimal energy management of hydrogen energy facility using integrated battery energy storage and solar photovoltaic systems. IEEE // Transactions on Sustainable Energy. 2022; 13(3):1457-1468. https://doi.org/10.1109/TSTE.2022.3161891

17. Pan G., Gu W., Lu Y., Qiu H., Lu S. & Yao S. Optimal planning for electricity-hydrogen integrated energy system considering power to hydrogen and heat and seasonal storage. IEEE // Transactions on Sustainable Energy. 2020; 11(4):2662-2676. https://doi.org/10.1109/TSTE.2020.2970078

18. Li L., Sun Y., Han Y. & Chen W. Seasonal hydrogen energy storage sizing: Two-stage economic-safety optimization for integrated energy systems in northwest China // Science. 2024; 27(9). https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.110691

19. Elberry A. M., Thakur J. & Veysey J. Seasonal hydrogen storage for sustainable renewable energy integration in the electricity sector: A case study of Finland // Journal of Energy Storage. 2021; 44:103474. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103474

20. Zhao G., Nielsen E. R., Troncoso E., Hyde K., Romeo J. S. & Diderich M. Life cycle cost analysis: A case study of hydrogen energy application on the Orkney Islands // International Journal of Hydrogen Energy. 2019; 44(19):9517-9528. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.08.015

21. Mokhtara C., Negrou B., Settou N., Settou B. & Samy M. M. Design optimization of off-grid Hybrid Renewable Energy Systems considering the effects of building energy performance and climate change: Case study of Algeria // Energy. 2021; 219:119605. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119605

22. Hoseinzadeh S. & Garcia D. A. Techno-economic assessment of hybrid energy flexibility systems for islands’ decarbonization: A case study in Italy // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022; 51:101929. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101929

23. Widera B. Renewable hydrogen implementations for combined energy storage, transportation and stationary applications // Thermal Science and Engineering Progress. 2020; 16:100460. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2019.100460

24. Liu J., Cao S., Chen X., Yang H. & Peng J. Energy planning of renewable applications in high-rise residential buildings integrating battery and hydrogen vehicle storage // Applied Energy. 2021; 281:116038. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116038

25. Franco A. & Giovannini C. Hydrogen gas compression for efficient storage: Balancing energy and increasing density // Hydrogen. 2024; 5(2):293-311. https://doi.org/10.3390/hydrogen5020017

26. Usman M. R. Hydrogen storage methods: Review and current status // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022; 167:112743. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112743

27. Abdin Z., Khalilpour K. & Catchpole K. Projecting the levelized cost of large scale hydrogen storage for stationary applications // Energy Conversion and Management. 2022; 270:116241. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116241

28. Li Z., Zhang W., Zhang R. & Sun H. Development of renewable energy multi-energy complementary hydrogen energy system (A Case Study in China): A review // Energy Exploration & Exploitation. 2020; 38(6):2099-2127. https://doi.org/10.1177/0144598720953512

29. Liu Y., Chabane D. & Elkedim O. Optimization of LaNi5 hydrogen storage properties by the combination of mechanical alloying and element substitution // International Journal of Hydrogen Energy. 2024; 53:394-402. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.12.038

30. Hermesmann M., Tsiklios C. & Müller T. E. The environmental impact of renewable hydrogen supply chains: local vs. remote production and long-distance hydrogen transport // Applied Energy. 2023; 351:121920. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121920

31. Martin A., Agnoletti M. F. & Brangier E. Users in the design of Hydrogen Energy Systems: A systematic review // International Journal of Hydrogen Energy. 2020:45(21);11889-11900.

32. Yang M., Liu L. & Du JDesign of Hydrogen Supply Chain Networks for Cross-Regional Distribution // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2025; 64(8):4498-4515. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.4c03989

33. Khakimov R., Moskvin A. & Zhdaneev O. Hydrogen as a key technology for long-term & seasonal energy storage applications // International Journal of Hydrogen Energy. 2024; 68:374-381. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.04.066

34. Zhdaneev O. V., Karasevich V. A., Moskvin A. V. & Khakimov R. R. Application of renewable and hydrogen energy in the Arctic by the example of modernizing the energy system of the Arctic settlement of Khatanga // International Journal of Hydrogen Energy. 2024; 95:267-277. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.11.183

35. Mel’nikov V. P., Osipov V. I., Brushkov A. V., Badina S. V., Velikin S. A., Drozdov D. S. & Chzhan R. V. Decreased stability of the infrastructure of Russia’s fuel and energy complex in the Arctic because of the increased annual average temperature of the surface layer of the cryolithozone // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2022; 92(2):115-125. https://doi.org/10.1134/S1019331622020083

36. Troowin. Dianchi lithium-ion battery case study. Troowin. http://www.troowin.com/dianchi1/321.html (Аccessed November 18, 2025).

37. Sino Synergy Power. Remote telecom station power supply case study. https://www.sinosynergypower.com/ecase/23.html (Аccessed November 18, 2025).

38. Wenstone H₂. Wenstone H₂ – Hydrogen energy solutions. https://www.wenstoneh2.com/ (Аccessed November 18, 2025).

39. HY2LAN. HY2LAN hydrogen technologies. http://hy2lan.com (Аccessed November 18, 2025).

40. EveHoldings. EveHoldings corporate. https:// www.eveholdings.com/ (Аccessed November 18, 2025).

41. Magnino A., Marocco P., Saarikoski A., Ihonen J., Rautanen M. & Gandiglio M. Total cost of ownership analysis for hydrogen and battery powertrains: A comparative study in Finnish heavy-duty transport // Journal of Energy Storage. 2024; 99:113215. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.113215

42. https://toyo.ru.com/dizelnyy-generator-toyo-tkv-7-5sbs/ (Аccessed November 18, 2025).


Рецензия

Для цитирования:


Каплун А.А., Меньшиков Д.А., Фролова Е.А., Жданеев О.В. Комплекс водородного электроснабжения для изолированных территорий. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2025;(11):125-143. https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.11.125-143

For citation:


Kaplun A.A., Menshikov D.A., Frolova E.A., Zhdaneev O.V. Hydrogen power supply complex for isolated areas. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2025;(11):125-143. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.11.125-143

Просмотров: 7

JATS XML

ISSN 1608-8298 (Print)