Учёные из Канады предложили объединить фотоэлектрическую электростанцию на крыше с щелочным электролизером и топливным элементом для выработки водорода в зданиях. Новая система предназначена для обеспечения сезонного хранения энергии и снижения приведенной стоимости энергии в доме.
Исследователи из столичного университета Торонто предложили объединить системы водородных топливных элементов с фотоэлектрической генерацией на крышах зданий.
Они протестировали конфигурацию такой гибридной системы в лаборатории BeTOP, расположенной в кампусе университета в Торонто, чтобы получить представление о потенциальном применении водорода в качестве стратегии сезонного хранения в зданиях.
Предлагаемая система включает в себя фотоэлектрические панели, щелочной электролизер, компрессор, хранилище газообразного водорода, систему топливных элементов, инверторы и систему управления, регулирующую распределение энергии внутри системы. В здании также установлены воздушные тепловые насосы для отопления и охлаждения, а также водяная система обогрева пола.
«Фотоэлектрическая система генерирует электрическую энергию, а рассматриваемый блок управления контролирует, может ли произведенная энергия покрыть нагрузку на здание, включая потребность в отоплении и охлаждении, обеспечиваемую системой теплового насоса с воздушным источником», — объяснили ученые. «В случае выработки избыточной энергии электролизер производит водород, и, по требованию, накопленный водород передается в блок топливных элементов, вырабатывающий электроэнергию для покрытия дефицита мощности системы».
Водород, вырабатываемый электролизной установкой, хранится в резервуаре для хранения газа при температуре 20 C, а затем используется топливным элементом в зависимости от потребности здания в электроэнергии.
Группа смоделировала гибридную систему с помощью программного обеспечения TRNSYS, которое используется для моделирования поведения переходных возобновляемых систем, и использовала метод поверхности отклика (RSM), который обычно используется для прогнозирования взаимосвязей между несколькими объясняющими переменными и одной или несколькими переменными отклика. , чтобы смоделировать работу предлагаемой системы.
Анализ показал, что электролизер работает с более низкой эффективностью зимой из-за низкого уровня солнечной радиации, тогда как летом он достигает максимальной производительности, при этом состояние заряда (SOC) системы значительно увеличивается в период с мая по август.
«Результаты показывают, что гибридная система в июне и июле имеет минимальную зависимость от сети, потребляя только 33.2 кВтч и 41.3 кВтч электроэнергии из сети соответственно, тогда как в декабре более 88% необходимой нагрузки должно обеспечиваться из сети». — объяснили исследователи.
Моделирование также подчеркнуло необходимость хранения фотоэлектрической электроэнергии посредством электролиза в летний период, поскольку выработка солнечной энергии в 2.5 раза превышает необходимую нагрузку здания.
«Результаты показывают, что электроэнергия, производимая топливными элементами в летний период, соответствует в среднем 31% от производства электроэнергии фотоэлектрическими элементами», — подчеркнули в исследовательской группе. «Также следует отметить, что более высокий объем производства энергии топливными элементами в январе по сравнению с фотоэлектрической системой объясняется начальным уровнем резервуара для хранения водорода в начале моделирования».
Ученые также обнаружили, что идеальная конфигурация системы для выбранного здания потребует 39.8 м².2 солнечных панелей, интегрированных в 3.90 м3 резервуар для хранения водорода. Они также установили, что гибридная система может обеспечить приведенную стоимость энергии (LCOE) в диапазоне от 0.389 до 0.537 долларов США/кВтч.
Новая система была описана в исследовании «Управление чистой нулевой энергией посредством многокритериальной оптимизации гибридной солнечно-водородной энергетической системы для лаборатории в Торонто, Канада», которое недавно было опубликовано в журнале Энергия и здания.
«Было бы полезно провести сравнительное исследование технико-эколого-экономических показателей этого исследования и альтернативы использования аккумуляторных систем хранения энергии (BESS)», — заявили ученые, имея в виду будущее направление своей работы. «Этот анализ также можно распространить на случай использования как хранения водорода, так и BESS с надлежащей экономической оптимизацией для минимизации вышеупомянутых затрат».
Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: editors@pv-magazine.com.
Источник из журнал pv
Отказ от ответственности: информация, изложенная выше, предоставлена pv-magazine.com независимо от Chovm.com. Chovm.com не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий относительно качества и надежности продавца и продукции.
