Penyelidik di Universiti Sains Gunaan Hanze Groningen di Belanda telah menyiasat buat kali pertama bagaimana untuk menggabungkan pengeluaran hidrogen danSistem Penyimpanan Tenaga Bateridengan kuasa PV atas bumbung atau turbin angin kecil masukSistem PV Berdiri Sendiriuntuk isi rumah.
"Sepanjang pengetahuan kami, tiada kajian yang diterbitkan menggunakan sistem hidrogen sebagai storan utama apabila menghibridkan tenaga boleh diperbaharui dengan bateri dan, yang paling penting, tiada kajian telah mempertimbangkan keperluan permulaan berubah-ubah untuk elektrolisis membran pertukaran proton (PEM) untuk hidrogen. pengeluaran dan penyimpanan apabila mereka bentuk sistem tenaga boleh diperbaharui luar grid," kata kumpulan itu, sambil menambah bahawa bateri bertujuan untuk digunakan untuk mengelakkan pengurangan apabila pengeluaran hidrogen tidak dapat diutamakan.
Para saintis menjelaskan bahawa hidrogenSistem PV Hibridberdasarkan elektrolisis PEM menawarkan kelebihan sebagai sistem tindak balas pantas, sesuai untuk sistem storan di mana sistem hidrogen bertindak sebagai unit storan utama ditambah dengan bateri sebagai storan sekunder. Mereka juga menegaskan, bagaimanapun, bahawa hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis perlu dikeringkan dan disucikan daripada kesan air dan oksigen sebelum ia boleh digunakan.
Sistem yang dicadangkan bertujuan untuk menyimpan lebihan kuasa suria, dengan bateri bertindak sebagai unit storan utama hanya apabila penjanaan hidrogen tidak tersedia dengan segera. Ia terdiri daripada sistem elektrolisis hidrogen PEM 4.5 kW, 0.tangki simpanan hidrogen 85 m3, unit penulenan 0.8 kW, sel bahan api hidrogen PEM dan bateri litium-ion. "Sel bahan api hanya boleh membekalkan kuasa terus kepada pengguna dan ia tidak mengecas bateri mahupun menyokong elektrolisis," jelas ahli akademik. "Elektroliser dan sel bahan api masing-masing memerlukan air dan udara demineral untuk operasi."
Sistem ini juga bergantung pada injap kawalan tekanan untuk menetapkan tekanan keluaran hidrogen, yang boleh ditetapkan kepada hampir 50 bar tanpa cara luaran. Ia juga mampu mengekalkan elektrolisis berjalan apabila lebihan kuasa suria cukup hampir dengan kuasa minimum elektrolisis dan jangkaan kuasa lebihan dalam 10 minit berikutnya adalah agak tinggi. "Ia menggunakan bateri untuk menyimpan tenaga apabila kuasa atau tempoh kuasa daripada tenaga boleh diperbaharui tidak mencukupi untuk sistem elektrolisis dimulakan dan beroperasi," kata saintis.
Kumpulan penyelidik mensimulasikan prestasi sistem melalui perisian Python dan menggunakan berbilang input untuk memutuskan cara menyimpan tenaga elektrik apabila terdapat lebihan. Mereka mengandaikan sistem itu akan digunakan di rumah berkembar tipikal Belanda dengan permintaan tahunan 4 MWj.
Simulasi menunjukkan bahawa konfigurasi sistem terbaik untuk sumber PV termasuk tatasusunan suria 2.65 kW dengan sudut kecondongan 35 darjah dan sudut azimut 180 darjah. Kos sistem PV diandaikan €1,317 ($1,430)/kW, manakala elektrolisis dan sel bahan api dianggarkan masing-masing €9,677 dan €7,500. Kos tangki hidrogen ditunjukkan pada €1,915 dan bateri 2.93 kW diandaikan €372.5/kWj.
Analisis menunjukkan bahawa, dalam apa jua keadaan, elektrolisis tidak dapat berfungsi pada kuasa nominal maksimumnya, yang bermaksud ia boleh dikecilkan, sekali gus mengurangkan kos sistem, para penyelidik menggariskan. "Analisis kepekaan tentang mempelbagaikan kuasa nominal elektrolisis menunjukkan bahawa elektrolisis dengan kuasa nominal antara 1,550 W dan 2,000 W adalah lebih mencukupi dan menjimatkan kos untuk konfigurasi kes asas yang ditakrifkan dalam kajian ini ," jelas mereka, sambil menambah bahawa kapasiti optimum bateri dikenal pasti pada sekitar 3 kW.
Siri simulasi juga menunjukkan bahawa bergantung semata-mata pada kuasa angin adalah lebih menjimatkan kos daripada menggunakan tenaga solar sahaja, manakala gabungan dua sumber menawarkan hasil terbaik. "Tenaga yang diperlukan oleh unit penulenan boleh dianggap boleh diabaikan untuk semua senario, " tambah ahli akademik, sambil menyatakan bahawa penyelidikan masa depan harus menguji penyelesaian yang dicadangkan pada skala yang lebih besar atau dalam sistem yang mengintegrasikan pengeluaran haba.
