Neue Methode zum Aufbau von Mikronetzen auf der Basis von Sonnenenergie und Wasserstoff
Laut einer internationalen Forschergruppe könnte die Verwendung von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen als Backup-Stromerzeugung in solaren Mikronetzen die Kosten senken und die Effizienz verbessern. Sie haben ein neues Energiemanagementsystem vorgeschlagen, das sich ideal für hybride Solar-Wasserstoff-Mikronetze an abgelegenen Orten eignet.
Bild: SMA
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Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Energiemanagementstrategie entwickelt, um das Überangebot in entfernten Solarmikrogittern zu bewältigen, die zur Erzeugung von Notstrom auf Wasserstoffbrennstoffzellen angewiesen sind.
Sie demonstrierten das Modell anhand der Software des Transient System Simulationsprogramms (TRNSYS) an einer PV-Anlage, die mit einer Brennstoffzelle aus Polymerelektrolytmembranen (PEM) verbunden war. Es versorgt das System mit Strom, wenn die Lastleistung die von der PV-Anlage erzeugte Leistung übersteigt. Die 21,4 kW Solaranlage hat unter Standardbedingungen eine jährliche Leistungsausbeute von 127,3 kWh / m2.
„Die Gesamtfläche des PV-Kraftwerks beträgt ca. 205,3 m2 und das PV-Modell 100 Wp und 1 m2Bereich wird ausgewählt “, sagten die Wissenschaftler. „Das Maximum Power Point Tracking (MPPT) wird auf das PV-Array angewendet, um die maximale PV-Leistung zu erzielen.“
Der Elektrolyseur wurde mit einer Leistung von 5 kW ausgelegt, was ausreichen würde, um den von der Solaranlage erzeugten Strom zu absorbieren und in Zeiten intermittierender PV-Leistung Wasserstoff für die Brennstoffzelle zu produzieren, so die Forschungsgruppe.
"Der Wirkungsgrad des Elektrolyseurs in diesem Modell betrug 90%", erklärten sie. "Die Spannung einer einzelnen Zelle betrug 1,64 V für die 220-V-Stapelspannung, für die insgesamt 134 Zellen erforderlich sind."
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Diese Kombination kann Wasserstoff bei sieben bar und mit hoher Dichte erzeugen. Der Wasserstofftank hatte eine Größe von 22 Kubikmetern, um die gesamte Wasserstoffproduktion bei 150 bar zu speichern. Die Brennstoffzelle wurde mit einer Spitzenlastleistung von 3 kW für Spitzenlasten dimensioniert.
Die Forscher führten die Simulationen über einen Zeitraum von 12 Monaten an einem System in Peking durch. Ihr Projekt zeigte, dass die Brennstoffzelle zwischen März und September, als die PV-Anlage eine höhere Energieproduktion aufwies, voll ausgelastet war. Die Wissenschaftler sagten, dass die vorgeschlagene Systemkonfiguration und Dimensionierung sicherstellte, dass die jährliche Menge an verbrauchtem Wasserstoff der jährlichen Menge entspricht, die produziert wurde.
"Die Ergebnisse bestätigen, dass das System die richtige Größe hat", sagten die Forscher. "Die Gesamtsystemeffizienz wurde auf 47,9% geschätzt, was höher war als in früheren Studien mit derselben Konfiguration."
Sie beschrieben das Energiemanagementsystem in „Effizientes, in die Photovoltaik integriertes Hybridsystem auf Basis von Wasserstoffbrennstoffzellen: Energiemanagement und optimale Konfiguration, ”, Die kürzlich in der veröffentlicht wurde Zeitschrift für nachhaltige Energie.
Beitragszeit: 12.01.2021