طريقة جديدة لبناء شبكات صغيرة تعتمد على الطاقة الشمسية والهيدروجين
وفقًا لمجموعة دولية من الباحثين ، فإن استخدام خلايا وقود غشاء البوليمر المنحل بالكهرباء لتوليد الطاقة الاحتياطية في الشبكات الشمسية الصغيرة يمكن أن يخفض التكاليف ويحسن الكفاءة. لقد اقترحوا نظامًا جديدًا لإدارة الطاقة يمكن أن يكون مثاليًا لشبكات الهيدروجين الشمسية الهجينة في المواقع النائية.
الصورة: SMA
يشارك
طور فريق بحث دولي إستراتيجية جديدة لإدارة الطاقة للمساعدة في إدارة العرض الزائد في الشبكات الشمسية الصغيرة البعيدة التي تعتمد على خلايا وقود الهيدروجين لتوليد الطاقة الاحتياطية.
أظهروا النموذج من خلال برنامج محاكاة النظام العابر (TRNSYS) على نظام كهروضوئي مرتبط بغشاء بوليمر إلكتروليت (PEM). يوفر الكهرباء للنظام عندما تتجاوز طاقة الحمل الطاقة المولدة من المحطة الكهروضوئية. تتمتع المصفوفة الشمسية بقدرة 21.4 كيلو وات بإنتاج طاقة سنوي يبلغ 127.3 كيلو وات ساعة / م 2 في ظل الظروف القياسية.
تبلغ المساحة الإجمالية لمحطة الطاقة الكهروضوئية حوالي 205.3 مترًا مربعًا ، ونموذج الطاقة الكهروضوئية 100 وات و 1 متر2قال الأكاديميون. "يتم تطبيق الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة (MPPT) على صفيف PV لحصاد أقصى طاقة PV."
تم تصميم المحلل الكهربائي بسعة 5 كيلوواط ، وهو ما سيكون كافياً لامتصاص الكهرباء المولدة من محطة الطاقة الشمسية وإنتاج الهيدروجين لخلية الوقود في أوقات الطاقة الكهروضوئية المتقطعة ، حسبما ذكرت مجموعة البحث.
وأوضحوا أن "كفاءة المحلل الكهربائي في هذا النموذج كانت 90٪". "كان الجهد لخلية واحدة 1.64 فولت لجهد مكدس 220 فولت ، والذي يتطلب إجمالي 134 خلية."
محتوى شائع
هذا المزيج قادر على إنتاج الهيدروجين بسبعة أشرطة وبكثافة عالية. كان حجم خزان الهيدروجين 22 متر مكعب لتخزين كل إنتاج الهيدروجين عند 150 بار. تم تحديد حجم خلية الوقود عند معدل قدرة تحميل الذروة البالغ 3 كيلو واط للأحمال في الذروة.
أجرى الباحثون عمليات المحاكاة على نظام في بكين على مدى 12 شهرًا. أظهر مشروعهم أن خلية الوقود تعمل بكامل طاقتها بين مارس وسبتمبر ، عندما كان النظام الكهروضوئي ينتج طاقة أعلى. وقال الأكاديميون إن تكوين النظام المقترح وحجمه ضمنا أن تكون الكمية السنوية من الهيدروجين المستهلكة هي نفس الكمية السنوية التي تم إنتاجها.
قال الباحثون: "تؤكد النتائج أن حجم النظام كان صحيحًا". "تم تقدير كفاءة النظام الإجمالية بنسبة 47.9٪ ، وهي نسبة أعلى من تلك التي تم الحصول عليها في الدراسات السابقة بنفس التكوين."
وصفوا نظام إدارة الطاقة في "نظام هجين قائم على خلايا وقود الهيدروجين المتكاملة من الخلايا الكهروضوئية: إدارة الطاقة والتكوين الأمثل، "والذي تم نشره مؤخرًا في مجلة الطاقة المستدامة.
الوقت ما بعد: 12 يناير - 2021