นักวิทยาศาสตร์ในแคนาดาเสนอให้รวมการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาเข้ากับเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์และเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อผลิตไฮโดรเจนในอาคาร ระบบใหม่นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้สามารถกักเก็บพลังงานตามฤดูกาลและลดต้นทุนพลังงานเฉลี่ยของบ้าน
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตรอนโตเมโทรโพลิแทนเสนอที่จะรวมระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเข้ากับการผลิตไฟฟ้า PV บนหลังคาในอาคาร
พวกเขาทำการทดสอบการกำหนดค่าของระบบไฮบริดดังกล่าวที่ห้องปฏิบัติการ BeTOP ซึ่งตั้งอยู่ในวิทยาเขตของมหาวิทยาลัยในโตรอนโต เพื่อรับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ไฮโดรเจนที่มีศักยภาพเป็นกลยุทธ์การกักเก็บตามฤดูกาลในอาคาร
ระบบที่เสนอนี้ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ เครื่องแยกอิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์ คอมเพรสเซอร์ หน่วยกักเก็บไฮโดรเจนในรูปก๊าซ ระบบเซลล์เชื้อเพลิง อินเวอร์เตอร์ และระบบควบคุมที่ควบคุมการกระจายพลังงานภายในระบบ นอกจากนี้ อาคารยังมีปั๊มความร้อนแบบใช้แหล่งอากาศสำหรับทำความร้อนและทำความเย็น รวมถึงระบบพื้นแผ่รังสีไฮโดรนิกด้วย
“ระบบ PV จะสร้างพลังงานไฟฟ้า และหน่วยควบคุมที่พิจารณาจะตรวจสอบว่าพลังงานที่ผลิตได้นั้นสามารถรองรับภาระของอาคารได้หรือไม่ รวมถึงความต้องการความร้อนและความเย็นที่มาจากระบบปั๊มความร้อนจากอากาศ” นักวิทยาศาสตร์อธิบาย “ในกรณีที่มีการผลิตพลังงานส่วนเกิน หน่วยอิเล็กโทรไลเซอร์จะผลิตไฮโดรเจน และเมื่อมีการเรียกร้อง ไฮโดรเจนที่เก็บไว้จะถูกถ่ายโอนไปยังหน่วยเซลล์เชื้อเพลิงที่ผลิตไฟฟ้าเพื่อชดเชยการขาดแคลนพลังงานของระบบ”
ไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นโดยหน่วยอิเล็กโทรไลซิสจะถูกเก็บไว้ในถังเก็บก๊าซที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส จากนั้นจึงนำไปใช้โดยเซลล์เชื้อเพลิง ขึ้นอยู่กับความต้องการไฟฟ้าของอาคาร
กลุ่มได้สร้างแบบจำลองระบบไฮบริดด้วยซอฟต์แวร์ TRNSYS ซึ่งใช้ในการจำลองพฤติกรรมของระบบพลังงานหมุนเวียนชั่วคราว และใช้หลักการพื้นผิวการตอบสนอง (RSM) ซึ่งมักใช้เพื่อคาดการณ์ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรอธิบายหลายตัวและตัวแปรตอบสนองหนึ่งตัวหรือมากกว่า เพื่อจำลองประสิทธิภาพของระบบที่เสนอ
จากการวิเคราะห์พบว่าเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพต่ำในช่วงฤดูหนาว เนื่องจากระดับรังสีดวงอาทิตย์ที่ต่ำ ในขณะที่ในช่วงฤดูร้อน เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์จะทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยสถานะการชาร์จ (SOC) ของระบบจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงเดือนสิงหาคม
“ผลการศึกษาบ่งชี้ว่าระบบไฮบริดในเดือนมิถุนายนและกรกฎาคมมีการพึ่งพาระบบไฟฟ้าขั้นต่ำโดยมีการใช้งานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าเพียง 33.2 กิโลวัตต์ชั่วโมงและ 41.3 กิโลวัตต์ชั่วโมงตามลำดับ ในขณะที่ในเดือนธันวาคม ควรจะจ่ายโหลดที่จำเป็นมากกว่า 88% จากระบบไฟฟ้า” นักวิจัยอธิบาย
การจำลองนี้ยังเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าจาก PV ด้วยวิธีอิเล็กโทรไลซิสในช่วงฤดูร้อน เนื่องจากการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เกิน 2.5 เท่าของภาระงานที่จำเป็นในอาคาร
“ผลการวิจัยระบุว่าพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตโดยเซลล์เชื้อเพลิงในช่วงฤดูร้อนนั้นสอดคล้องกับ 31% ของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตโดยเซลล์ PV โดยเฉลี่ย” กลุ่มวิจัยเน้นย้ำ “สิ่งที่น่าสังเกตก็คือ ปริมาณพลังงานที่ผลิตโดยเซลล์เชื้อเพลิงในเดือนมกราคมนั้นสูงกว่าพลังงานที่ผลิตโดยระบบ PV ซึ่งเป็นผลมาจากระดับเริ่มต้นของถังเก็บไฮโดรเจนในช่วงเริ่มต้นของการจำลอง”
นักวิชาการยังพบว่าการกำหนดค่าระบบที่เหมาะสมสำหรับอาคารที่เลือกจะต้องมีพื้นที่ 39.8 ม.2 แผงโซล่าเซลล์รวมขนาด 3.90 ม.3 ถังเก็บไฮโดรเจน นอกจากนี้ พวกเขายังพบว่าระบบไฮบริดอาจบรรลุต้นทุนพลังงานเฉลี่ย (LCOE) ที่ 0.389 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ถึง 0.537 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง
ระบบใหม่นี้ได้รับการอธิบายไว้ในการศึกษาเรื่อง “การจัดการพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพหลายเกณฑ์ของระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริด-ไฮโดรเจนสำหรับห้องปฏิบัติการในโตรอนโต ประเทศแคนาดา” ซึ่งตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ พลังงานและอาคาร.
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า “การทำการวิจัยเปรียบเทียบระหว่างประสิทธิภาพทางเทคโนโลยี สิ่งแวดล้อม และเศรษฐกิจของการศึกษาครั้งนี้กับทางเลือกในการใช้ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) จะเป็นประโยชน์” “การวิเคราะห์นี้ยังสามารถขยายไปถึงกรณีที่ใช้ทั้งระบบกักเก็บไฮโดรเจนและ BESS พร้อมการเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่เหมาะสมเพื่อลดต้นทุนที่กล่าวถึงข้างต้นให้เหลือน้อยที่สุด”
เนื้อหานี้ได้รับการคุ้มครองลิขสิทธิ์และไม่อาจนำไปใช้ซ้ำได้ หากคุณต้องการร่วมมือกับเราและต้องการนำเนื้อหาบางส่วนของเราไปใช้ซ้ำ โปรดติดต่อ: editors@pv-magazine.com
ที่มาจาก นิตยสาร pv
ข้อสงวนสิทธิ์: ข้อมูลที่ระบุไว้ข้างต้นจัดทำโดย pv-magazine.com โดยเป็นอิสระจาก Cooig.com Cooig.com ไม่รับรองหรือรับประกันคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผู้ขายและผลิตภัณฑ์
