Hanze taikomųjų mokslų universiteto Groningeno (Olandija) mokslininkai pirmą kartą ištyrė, kaip derinti vandenilio gamybą irAkumuliatoriaus energijos kaupimo sistemasu PV energija ant stogo arba mažomis vėjo turbinomisAtskira PV sistemanamų ūkiams.
„Mūsų žiniomis, nė viename paskelbtame tyrime vandenilio sistema nebuvo naudojama kaip pagrindinė saugykla hibridizuojant atsinaujinančią energiją su baterijomis ir, svarbiausia, jokiuose tyrimuose nebuvo atsižvelgta į kintamus protonų mainų membranos (PEM) vandenilio elektrolizatorių paleidimo reikalavimus. gamyba ir saugojimas projektuojant ne tinklo atsinaujinančios energijos sistemas“, – teigė grupė ir pridūrė, kad baterijas ketinama naudoti siekiant išvengti apribojimų, kai vandenilio gamybai negali būti teikiama pirmenybė.
Mokslininkai paaiškino, kad vandenilisHibridinė PV sistemaPEM elektrolizės pagrindu sukurtas privalumas yra greito reagavimo sistemos, tinkamos saugojimo sistemoms, kuriose vandenilio sistema veikia kaip pagrindinis saugojimo įrenginys, kartu su baterija kaip antrinė saugykla. Tačiau jie taip pat pabrėžė, kad elektrolizės būdu susidaręs vandenilis turi būti išdžiovintas ir išvalytas nuo vandens bei deguonies pėdsakų, kad jį būtų galima naudoti.
Siūloma sistema skirta perteklinei saulės energijai kaupti, o akumuliatorius veikia kaip pagrindinis akumuliatorius tik tada, kai vandenilio gamyba nėra iš karto pasiekiama. Jį sudaro 4,5 kW galios PEM vandenilio elektrolizės sistema, 0,85 m3 vandenilio rezervuaras, 0,8 kW valymo įrenginys, PEM vandenilio kuro elementas ir ličio jonų akumuliatorius. „Kuro elementas gali tiekti energiją tik tiesiogiai vartotojui, jis neįkrauna akumuliatoriaus ir nepalaiko elektrolizatoriaus“, – aiškino akademikai. „Elektrolizeriui ir kuro elementui veikti reikia atitinkamai demineralizuoto vandens ir oro.
Sistema taip pat remiasi slėgio reguliavimo vožtuvu, kad būtų nustatytas vandenilio išėjimo slėgis, kurį be išorinių priemonių galima nustatyti iki beveik 50 barų. Jis taip pat gali palaikyti elektrolizatoriaus veikimą, kai saulės energijos perteklius yra pakankamai artimas minimaliai elektrolizatoriaus galiai, o numatoma perteklinė galia per kitas 10 minučių yra gana didelė. „Jis naudoja bateriją energijai kaupti, kai energijos ar energijos iš atsinaujinančių šaltinių nepakanka, kad elektrolizatoriaus sistema įsijungtų ir veiktų“, – teigė mokslininkai.
Tyrimo grupė modeliavo sistemos veikimą naudodama „Python“ programinę įrangą ir naudojo kelis įėjimus, kad nuspręstų, kaip kaupti elektros energiją, kai yra pertekliaus. Jie manė, kad sistema bus įdiegta tipiškame atskirame olandų name, kurio metinė paklausa yra 4 MWh.
Modeliavimas parodė, kad geriausia PV šaltinio sistemos konfigūracija apima 2,65 kW saulės kolektorių su 35 laipsnių pasvirimo kampu ir 180 laipsnių azimuto kampu. Buvo manoma, kad PV sistemos kaina yra 1 317 EUR (1 430 USD) / kW, o elektrolizatoriaus ir kuro elemento kaina buvo atitinkamai 9 677 EUR ir 7 500 EUR. Vandenilio bako kaina buvo nurodyta 1 915 EUR, o 2,93 kW akumuliatoriaus – 372,5 EUR/kWh.
Analizė parodė, kad elektrolizatorius jokiomis aplinkybėmis negalėjo dirbti maksimalia vardine galia, o tai reiškia, kad jį galima sumažinti ir taip sumažinti sistemos sąnaudas, pabrėžė mokslininkai. "Jautrumo analizė keičiant vardinę elektrolizatoriaus galią parodė, kad elektrolizatorius, kurio vardinė galia yra nuo 1 550 W iki 2, 000 W, yra tinkamesnis ir ekonomiškesnis šiame tyrime apibrėžtam baziniam atvejui. “, – paaiškino jie ir pridūrė, kad nustatyta, kad optimali akumuliatoriaus talpa yra maždaug 3 kW.
Modeliavimo serija taip pat parodė, kad pasikliauti vien vėjo energija buvo ekonomiškiau nei naudojant vien saulės energiją, o dviejų šaltinių derinys davė geriausius rezultatus. „Valymo įrenginiui reikalinga energija gali būti laikoma nereikšminga pagal visus scenarijus“, - pridūrė akademikai ir pažymėjo, kad būsimi tyrimai turėtų išbandyti siūlomą sprendimą didesniu mastu arba sistemoje, integruojančioje šilumos gamybą.
