دانشمندان کانادایی پیشنهاد کرده‌اند که تولید برق PV روی پشت بام را با یک الکترولیز قلیایی و یک سلول سوختی برای تولید هیدروژن در ساختمان‌ها ترکیب کنند. هدف این سیستم جدید امکان ذخیره سازی فصلی انرژی و کاهش هزینه های انرژی خانه است.
محققان دانشگاه متروپولیتن تورنتو پیشنهاد کرده‌اند که سیستم‌های پیل سوختی هیدروژنی را با تولید PV پشت بام در کاربردهای ساختمانی ترکیب کنند.
آنها پیکربندی چنین سیستم هیبریدی را در آزمایشگاه BeTOP که در محوطه دانشگاه در تورنتو قرار دارد، آزمایش کردند تا بینشی در مورد کاربرد بالقوه هیدروژن به عنوان یک استراتژی ذخیره سازی فصلی در ساختمان ها به دست آورند.
سیستم پیشنهادی شامل پانل‌های فتوولتائیک، یک الکترولیز قلیایی، یک کمپرسور، یک واحد ذخیره‌سازی هیدروژن گازی، یک سیستم پیل سوختی، اینورترها و یک سیستم کنترلی است که توزیع انرژی را در سیستم تنظیم می‌کند. این ساختمان همچنین میزبان پمپ های حرارتی منبع هوا برای گرمایش و سرمایش و همچنین سیستم کف تابشی هیدرونیک است.
دانشمندان توضیح دادند: "سیستم PV انرژی الکتریکی را تولید می کند و واحد کنترل در نظر گرفته شده نظارت می کند که آیا انرژی تولید شده می تواند بار ساختمان را پوشش دهد، از جمله تقاضای گرمایش و سرمایش ارائه شده توسط سیستم پمپ حرارتی منبع هوا." در صورت تولید انرژی مازاد، واحد الکترولایزر هیدروژن را تولید می کند و در صورت تقاضا، هیدروژن ذخیره شده به واحد پیل سوختی تولید برق منتقل می شود تا کسری توان سیستم را پوشش دهد.
هیدروژن تولید شده توسط واحد الکترولیز در یک مخزن ذخیره گاز در دمای 20 درجه سانتیگراد ذخیره می شود و سپس بسته به نیاز برق ساختمان توسط پیل سوختی استفاده می شود.
این گروه سیستم هیبریدی را با نرم افزار TRNSYS که برای شبیه سازی رفتار سیستم های تجدیدپذیر گذرا استفاده می شود، مدلسازی کردند و از روش سطح پاسخ (RSM) که معمولا برای پیش بینی روابط بین چندین متغیر توضیحی و یک یا چند متغیر پاسخ استفاده می شود، برای شبیه سازی عملکرد سیستم پیشنهادی استفاده کردند.
تجزیه و تحلیل نشان داد که الکترولایزر در طول زمستان با راندمان پایین‌تر به دلیل سطوح کم تابش خورشیدی کار می‌کند، در حالی که در تابستان حداکثر تولید را به دست می‌آورد، با وضعیت شارژ (SOC) سیستم به طور قابل‌توجهی بین ماه می و آگوست افزایش می‌یابد.
محققان توضیح دادند: «نتایج نشان می‌دهد که سیستم هیبریدی در ماه ژوئن و ژوئیه حداقل وابستگی به شبکه را با تنها 33.2 کیلووات ساعت و 41.3 کیلووات ساعت مصرف برق شبکه دارد، در حالی که در ماه دسامبر بیش از 88 درصد بار مورد نیاز باید توسط شبکه تامین شود.
این شبیه‌سازی همچنین بر نیاز به ذخیره‌سازی برق PV از طریق الکترولیز در دوره تابستان تاکید کرد، زیرا تولید برق خورشیدی بیش از 2.5 برابر بار مورد نیاز ساختمان است.
این گروه تحقیقاتی تاکید کرد: «نتایج نشان می دهد که انرژی الکتریکی تولید شده توسط پیل سوختی در فصل تابستان به طور متوسط با 31 درصد از تولید برق توسط سلول های PV مطابقت دارد. همچنین قابل ذکر است که میزان تولید بیشتر انرژی توسط پیل سوختی در ماه ژانویه نسبت به سیستم PV مربوط به سطح اولیه مخزن ذخیره هیدروژن در ابتدای شبیه سازی است.
دانشگاهیان همچنین دریافتند که پیکربندی سیستم ایده آل برای ساختمان انتخاب شده به 39.8 متر نیاز دارد2 پانل های خورشیدی یکپارچه با 3.90 متر3 مخزن ذخیره هیدروژن آنها همچنین مطمئن شدند که سیستم هیبریدی ممکن است به هزینه انرژی (LCOE) از 0.389 دلار در کیلووات ساعت تا 0.537 دلار در کیلووات ساعت دست یابد.
این سیستم جدید در مطالعه «مدیریت انرژی خالص صفر از طریق بهینه‌سازی چند معیاره یک سیستم انرژی خورشیدی-هیبرید هیبرید برای آزمایشگاهی در تورنتو، کانادا» توصیف شد که اخیراً در انرژی و ساختمان.
دانشمندان با اشاره به جهت گیری آینده کار خود گفتند: انجام یک بررسی مقایسه ای بین عملکرد فنی-محیطی-اقتصادی این مطالعه و جایگزین استفاده از سیستم های ذخیره انرژی باتری (BESS) مفید خواهد بود. این تحلیل همچنین می‌تواند به استفاده از ذخیره‌سازی هیدروژن و BESS با بهینه‌سازی اقتصادی مناسب برای به حداقل رساندن هزینه‌های فوق‌الذکر گسترش یابد.
این محتوا توسط حق چاپ محافظت می شود و امکان استفاده مجدد وجود ندارد. اگر می‌خواهید با ما همکاری کنید و می‌خواهید از برخی از محتوای ما دوباره استفاده کنید، لطفاً با: editors@pv-magazine.com تماس بگیرید.
منبع از مجله pv
سلب مسئولیت: اطلاعات ذکر شده در بالا توسط pv-magazine.com مستقل از Chovm.com ارائه شده است. Chovm.com هیچ گونه نمایندگی و ضمانتی در مورد کیفیت و قابلیت اطمینان فروشنده و محصولات نمی دهد.
