Novo método para construir microrredes baseadas em energia solar, hidrogênio
O uso de células a combustível de membrana eletrolítica de polímero como backup de geração de energia em microrredes solares pode reduzir os custos e melhorar a eficiência, de acordo com um grupo internacional de pesquisadores. Eles propuseram um novo sistema de gerenciamento de energia que poderia ser ideal para microrredes híbridas de hidrogênio solar em locais remotos.
Imagem: SMA
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Uma equipe de pesquisa internacional desenvolveu uma nova estratégia de gerenciamento de energia para ajudar a gerenciar o excesso de oferta em microrredes solares remotas que dependem de células de combustível de hidrogênio para geração de energia de reserva.
Eles demonstraram o modelo por meio do programa de simulação Transient System (TRNSYS) em um sistema PV que estava ligado a uma célula a combustível de membrana de eletrólito de polímero (PEM). Fornece eletricidade ao sistema quando a potência da carga excede a potência gerada pelo sistema fotovoltaico. O painel solar de 21,4 kW tem um rendimento anual de energia de 127,3 kW h / m2 em condições padrão.
“A área total da usina fotovoltaica é de aproximadamente 205,3 m2, sendo o modelo fotovoltaico de 100 Wp e 1 m2área é escolhida ”, disseram os acadêmicos. “O rastreamento do ponto de potência máxima (MPPT) é aplicado ao painel fotovoltaico para colher a potência fotovoltaica máxima.”
O eletrolisador foi projetado com capacidade de 5 kW, o que seria suficiente para absorver a eletricidade gerada pela usina solar e produzir hidrogênio para a célula a combustível em momentos de energia fotovoltaica intermitente, disse o grupo de pesquisa.
“A eficiência do eletrolisador neste modelo foi de 90%”, explicaram. “A voltagem de uma única célula era de 1,64 V para a voltagem da pilha de 220 V, que requer um total de 134 células.”
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Essa combinação é capaz de produzir hidrogênio a sete bares e com alta densidade. O tanque de hidrogênio foi dimensionado para 22 metros cúbicos para armazenar toda a produção de hidrogênio a 150 bar. A célula de combustível foi dimensionada na taxa de potência de carga de pico de 3 kW para cargas no pico.
Os pesquisadores realizaram as simulações em um sistema em Pequim durante um período de 12 meses. O projeto deles mostrou que a célula a combustível operou a plena capacidade entre março e setembro, quando o sistema fotovoltaico tinha maior produção de energia. Os acadêmicos afirmam que a configuração e o dimensionamento do sistema proposto garantem que a quantidade anual de hidrogênio consumido seja igual à quantidade anual produzida.
“Os resultados verificam se o sistema foi dimensionado corretamente”, disseram os pesquisadores. “A eficiência geral do sistema foi estimada em 47,9%, superior à obtida em estudos anteriores com a mesma configuração.”
Eles descreveram o sistema de gestão de energia em “Sistema híbrido baseado em célula de combustível de hidrogênio integrado fotovoltaico eficiente: gerenciamento de energia e configuração ideal, ”Que foi publicado recentemente no Journal of Sustainable Energy.
Horário da postagem: 12/01/2021