Istraživači sa Univerziteta primijenjenih nauka Hanze Groningen u Holandiji istražili su po prvi put kako kombinirati proizvodnju vodonika iSistem za pohranu energije baterijasa krovnom PV energijom ili malim vjetroturbinamaSamostalni fotonaponski sistemza domaćinstva.
„Prema našim saznanjima, nijedna objavljena studija nije koristila sistem vodonika kao glavno skladište prilikom hibridizacije obnovljivih izvora energije s baterijama i, što je najvažnije, nijedna studija nije razmatrala promjenjive zahtjeve za pokretanje elektrolizera s protonskom izmjenjivačem (PEM) za vodonik. proizvodnje i skladištenja pri projektovanju sistema obnovljivih izvora energije van mreže“, navela je grupa, dodajući da je predviđeno da se baterije koriste kako bi se izbjeglo smanjenje kada proizvodnja vodonika ne može biti prioritet.
Naučnici su objasnili da je vodonikHibridni PV sistemzasnovani na PEM elektrolizi nude prednost što su sistemi sa brzim odzivom, pogodni za sisteme za skladištenje gde sistem vodonika deluje kao glavna jedinica za skladištenje zajedno sa baterijom kao sekundarnim skladištem. Oni su, međutim, naglasili da se vodonik koji nastaje elektrolizom treba osušiti i pročistiti od tragova vode i kisika prije nego što se može koristiti.
Predloženi sistem je namenjen za skladištenje viška solarne energije, pri čemu baterija deluje kao primarna jedinica za skladištenje samo kada proizvodnja vodonika nije odmah dostupna. Sastoji se od 4.5 kW PEM sistema za elektrolizu vodonika, 0.85 m3 rezervoara za skladištenje vodonika, 0.8 kW jedinice za pročišćavanje, PEM vodonične gorivne ćelije i litijum-jonske baterije. „Gorivna ćelija može samo da snabdeva strujom direktno potrošača i ne puni bateriju niti podržava elektrolizator“, objasnili su akademici. "Elektrolizer i gorivna ćelija zahtijevaju demineraliziranu vodu i zrak za rad."
Sistem se takođe oslanja na ventil za kontrolu pritiska za podešavanje izlaznog pritiska vodonika, koji se može podesiti na skoro 50 bara bez spoljnih sredstava. Takođe je u stanju da održava elektrolizator u radu kada je višak solarne energije dovoljno blizu minimalnoj snazi elektrolizera i očekivani višak snage u narednih 10 minuta je relativno visok. "On koristi bateriju za skladištenje energije kada snaga ili trajanje energije iz obnovljivih izvora nije dovoljno da se sistem elektrolizera pokrene i radi", rekli su naučnici.
Istraživačka grupa je simulirala performanse sistema putem Python softvera i koristila višestruke ulaze da bi odlučila kako skladištiti električnu energiju kada postoji višak. Pretpostavili su da će sistem biti raspoređen u tipičnoj samostojećoj holandskoj kući sa godišnjom potražnjom od 4 MWh.
Simulacija je pokazala da najbolja konfiguracija sistema za PV izvor uključuje solarni niz od 2,65 kW sa uglom nagiba od 35 stepeni i azimutnim uglom od 180 stepeni. Pretpostavlja se da je cena fotonaponskog sistema 1.317 evra (1.430 dolara)/kW, dok je cena elektrolizera i gorivne ćelije procenjena na 9.677 evra i 7.500 evra, respektivno. Cena rezervoara za vodonik je naznačena na 1.915 evra, a za bateriju od 2,93 kW pretpostavljeno je da iznosi 372,5 evra/kWh.
Analiza je pokazala da ni u kom slučaju elektrolizer nije mogao da radi na svojoj maksimalnoj nominalnoj snazi, što znači da se može smanjiti, čime se smanjuju troškovi sistema, podvukli su istraživači. "Analiza osjetljivosti na variranje nazivne snage elektrolizera pokazala je da je elektrolizator nominalne snage između 1550 W i 2,000 W adekvatniji i isplativiji za konfiguraciju osnovnog slučaja definiranog u ovoj studiji “, objasnili su dalje, dodajući da je optimalan kapacitet baterije identificiran na oko 3 kW.
Serija simulacija je također pokazala da je oslanjanje isključivo na energiju vjetra isplativije od korištenja samo solarne energije, dok je kombinacija ta dva izvora ponudila najbolje rezultate. "Energija koja je potrebna jedinici za prečišćavanje može se smatrati zanemarljivom za sve scenarije", dodali su akademici, napominjući da bi buduća istraživanja trebala testirati predloženo rješenje u većem obimu ili u sistemu koji integrira proizvodnju topline.
