Renewable Energy Hydrogen Systems based on PV, Wind, and Water Electrolysis

Hovedformålet med REHSYS-prosjektet er å studere og optimalisere design og drift av industrielle vannelektrolyseanlegg basert på fornybar energi (PV sol- og vindkraft) og PEM-vannelektrolyse (protonledende membraner). Et annet viktig mål med prosjektet er å støtte teknologiutvikling som på sikt vil føre til kostnadseffektiv fornybar (grønn) hydrogenproduksjon (1-2 USD per kg H2). For å oppnå dette kreves utvikling av hydrogensystemer med høy virkningsgrad og lang levetid for mange ulike driftsforhold. Sentrale forskningstemaer i prosjektet er prediksjon (nowcasting) av lokale fornybare energiressurser (PV og vind), dynamisk drift av PEM-vannelektrolyse og design av hydrogenanlegg basert på fornybar kraft. Arbeidet med disse hovedutfordringene er organisert i følgende arbeidspakker: (1) Evaluering av solenergiressurser for spesifikke lokasjoner og utvikling av nmetode for prediksjon av PV solkraft, (2) Eksperimentell testing og modellering av PEM-vannelektrolysesystemer og (3) Tekno-økonomisk analyse og optimalisering av design og drift av industrielle hydrogenanlegg basert på sol- og vindkraft. Data fra lokasjoner med eksisterende PV-, vind-, og/eller industrielle hydrogenanlegg skal analyseres og benyttes i valideringen av de ulike modellene planlagt utviklet i prosjektet. REHSYS-prosjektet ledes av Institutt for energiteknikk (IFE) ved Kjeller, som vil bidra med forskere fra tre ulike avdelinger (Solkraft, Hydrogenteknologi og Energisystemanalyse). Universitetet i Oslo (UiO) ved Institutt for teknologisystemer (ITS) vil utdanne en doktorgrad innen PEM-vannelektrolyse, mens National Renewable Energy Laboratory (NREL) i USA vil delta som internasjonal forskningspartner. Fire multinasjonale norske industriselskaper med store ambisjoner innen fornybar energi og hydrogen støtter og deltar i prosjektet.

The main objective of the REHSYS-project is to study and optimize the design and operation of industrial scale water electrolysis systems based on wind, photovoltaic solar (PV), and proton exchange membrane (PEM) technology, with the aim to support technology developments required to reach the cost target of 1-2 USD per kg of hydrogen for renewable energy (RE) based hydrogen (H2) production. To achieve this the project seeks to maximize the efficiency, lifespan, and economy of RE/H2 systems by exploring system designs and operational schemes for specific locations having different weather conditions, scales, grid constraints, and prospective hydrogen off-takers. The three key research challenges and topics addressed in the project are as follows: (1) Forecasting of PV resources in real time, (2) Efficient design, and control of dynamically operated PEMWE systems, and (3) Optimization of RE/H2-systems for given locations. From this follows three work packages: (1) Assessment of the variability in PV resources at different locations and development of novel nowcasting methodology, (2) Experimental testing and modelling of a PEMWE system operated with solar PV power, and (3) Techno-economic optimization (sizing and control strategy) incorporating PV nowcasting for specific use cases. Locations with existing RE and/or H2 infrastructure will be carefully selected together with the Industry Partners to ensure access to data suitable for modelling and analysis. Institute for Energy Technology (IFE) is the Project Leader and main Research Partner in project, with participation from researchers at three different departments (Solar, Hydrogen, and Energy Systems). The Department of Technology Systems (ITS) at the University of Oslo (UiO) is the Academic Partner and will host a PhD on RE/H2-systems. Four Industry Partners participate and support the project, while the National Renewable Energy Laboratory (NREL, USA) will be involved as an International Research Partner.