Nuevo método para construir microrredes basadas en energía solar, hidrógeno
El uso de celdas de combustible de membrana de electrolito de polímero como generación de energía de respaldo en microrredes solares podría reducir los costos y mejorar la eficiencia, según un grupo internacional de investigadores. Han propuesto un nuevo sistema de gestión de energía que podría ser ideal para microrredes híbridas de hidrógeno solar en ubicaciones remotas.
Imagen: SMA
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Un equipo de investigación internacional ha desarrollado una nueva estrategia de gestión de la energía para ayudar a gestionar el exceso de oferta en microrredes solares remotas que dependen de pilas de combustible de hidrógeno para la generación de energía de respaldo.
Demostraron el modelo a través del software del programa de simulación Transient System (TRNSYS) en un sistema fotovoltaico que estaba conectado a una celda de combustible de membrana de electrolito de polímero (PEM). Proporciona electricidad al sistema cuando la potencia de carga supera la potencia generada por la planta fotovoltaica. El panel solar de 21,4 kW tiene un rendimiento energético anual de 127,3 kW h / m2 en condiciones estándar.
“El área total de la planta de energía fotovoltaica es de aproximadamente 205,3 m2, y el modelo fotovoltaico de 100 Wp y 1 m2se elige el área ”, dijeron los académicos. "El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) se aplica a la matriz fotovoltaica para recolectar la máxima potencia fotovoltaica".
El electrolizador fue diseñado con una capacidad de 5 kW, lo que sería suficiente para absorber la electricidad generada por la planta solar y producir hidrógeno para la celda de combustible en momentos de energía fotovoltaica intermitente, dijo el grupo de investigación.
“La eficiencia del electrolizador en este modelo fue del 90%”, explicaron. "El voltaje de una sola celda era de 1,64 V para el voltaje de la pila de 220 V, que requiere un total de 134 celdas".
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Esta combinación es capaz de producir hidrógeno a siete bares y con alta densidad. El tanque de hidrógeno tenía un tamaño de 22 metros cúbicos para almacenar toda la producción de hidrógeno a 150 bares. La celda de combustible se dimensionó a la tasa de potencia de carga máxima de 3 kW para cargas pico.
Los investigadores realizaron las simulaciones en un sistema en Beijing durante un período de 12 meses. Su proyecto mostró que la celda de combustible operó a plena capacidad entre marzo y septiembre, cuando el sistema fotovoltaico tenía una mayor producción de energía. Los académicos dijeron que la configuración y el tamaño del sistema propuesto aseguraban que la cantidad anual de hidrógeno que se consumía fuera la misma que la cantidad anual que se producía.
"Los resultados verifican que el sistema se dimensionó correctamente", dijeron los investigadores. “Se estimó que la eficiencia general del sistema era del 47,9%, superior a la obtenida en estudios anteriores con la misma configuración”.
Describieron el sistema de gestión de energía en "Sistema híbrido eficiente basado en pilas de combustible de hidrógeno integrado en energía fotovoltaica: gestión de la energía y configuración óptima, ”Que se publicó recientemente en Revista de energía sostenible.
Hora de publicación: Jan-12-2021