Ngôi nhà chạy bằng pin nhiên liệu sẽ trở thành hiện thực
Pin nhiên liệu dân dụng ENE FARM của Panasonic
Thập kỷ trước nhiều công ty khởi nghiệp ở Mỹ nung nấu ý tưởng cung cấp pin nhiên liệu (có thể hiểu là máy phát điện chạy bằng hydrogen) để cung cấp năng lượng sạch cho các ngôi nhà nước Mỹ.
Tuy nhiên, hầu hết các công ty này đã ngừng kinh doanh hoặc chuyển sang bán các sản phẩm cho dự phòng viễn thông.
Nguyên nhân cho thất bại của các công ty lớn này là việc bán hàng quá khó khăn đến từ rào cản về chi phí và thói quen sử dụng điện của khách hàng.
Việc cố bán hàng nghìn đơn vị sản phẩm lạ hoắc cho một khách hàng đã quen sử dụng điện được cung cấp từ lưới điện quốc gia rất dễ dàng, tiện lợi, và rẻ là một điều bất khả thi.
Vì vậy nếu bạn là ngôi nhà duy nhất muốn trải nghiệm công nghệ mới bằng cách sử dụng pin nhiên liệu để tự cung cấp điện cho ngôi nhà của mình thì bạn phải bỏ ra một số tiền khá lớn có thể từ 35.000 đô la – 100.000 đô la trở lên vì pin nhiên liệu thực sự chưa thương mại đại trà, hoặc có một cách khác để bạn thực hiện giấc mơ của mình là bạn tự chế tạo nó vào lúc này.
Năm 2015 có một nhóm Starup ở Mỹ viết một bài báo trên web site của họ và rất gây được sự chú ý, theo đó họ tuyên bố rằng họ sẽ hỗ trợ các khách hàng lắp ráp một bộ pin nhiên liệu để chạy cho ngôi nhà của khách hàng, chúng tôi không rõ họ có lấy phí hay không, nội dung chủ yếu bài viết như thế này :
“Nếu bạn muốn có một có một bộ pin nhiên liệu để chạy cho ngôi nhà của mình về cơ bản bạn phải tự chế tạo nó vào lúc này hoặc chúng tôi có thể hỗ trợ bạn lắp ráp một hệ thống duy nhất. Nhân tiện, chúng tôi làm việc chủ yếu với pin nhiên liệu PEM nên bài viết này chủ yếu sẽ giải quyết những vấn đề đó.
Vấn đề cung cấp hydro
Trước hết, bạn sẽ cần một nguồn cung cấp Hydro để cung cấp nhiên liệu cho Pin nhiên liệu của mình. Tùy thuộc vào mục tiêu của bạn, bạn có thể nhận được điều này theo một số cách khác nhau: hydro được phân phối (ví dụ: xe kéo ống, xi lanh, v.v.), được tạo ra tại chỗ (ví dụ như máy điện phân) hoặc hydro từ công nghiệp.
Vận đề vận chuyển hydro – Điều này khá dễ dàng. Bạn trả tiền cho ai đó và họ mang Hydro cho bạn, thông thường là trong một xe tải, khí hydro đựng trong bình như bình gas gia đình, v.v. Điều này thường xảy ra đối với loại hệ thống dự phòng khẩn cấp, nơi hệ thống không tiêu thụ hydro liên tục và chỉ được sử dụng định kỳ hoặc/Trong trường hợp khẩn cấp. Điều này không có gì lạ đối với các hệ thống dự phòng của Viễn thông vì chúng thường chỉ được bật nhanh mỗi tháng một lần để thử nghiệm và chỉ cần đủ hydro tại chỗ để chạy trong vài giờ trong trường hợp mất nguồn điện chính.
Chế tạo tại chỗ – Đây sẽ là tùy chọn tái tạo tốt nhất và là lựa chọn điển hình cho các ứng dụng hoàn toàn và một phần ngoài lưới. Trong trường hợp này, bạn sẽ lấy điện sẳn có và sử dụng nó để tạo ra hydro bằng cách điện phân (tách) nước. Hydrogen này sau đó sẽ được lưu trữ trong những khoảng thời gian bạn không có điện. Một kịch bản phổ biến có thể là nếu bạn có năng lượng mặt trời, bạn có thể sử dụng năng lượng mặt trời dư thừa trong ngày để tạo ra hydro, sau đó khi mặt trời lặn hoặc vào một ngày nhiều mây, bạn có thể tiêu thụ hydro mà bạn đã tạo ra trước đó để tạo ra điện trong pin nhiên liệu của mình.
Cải tạo (reformed) – Đây là một quá trình lấy hydrocacbon (thường là Khí tự nhiên [NG], Propane, v.v.) và cải tạo nó trong buồng đốt để tạo ra khí hydro. Để sử dụng trong pin nhiên liệu PEM, hydro cần được làm sạch trước khi sử dụng.
Vấn đề lưu trữ hydro
Một khi bạn có khí hydro rồi, bạn thường muốn lưu trữ nó. Bạn muốn lưu trữ bao nhiêu hydro sẽ phụ thuộc vào lượng điện năng bạn cần (và tỷ lệ tiêu thụ hydro ở công suất đó) và thời gian bạn cần nguồn điện đó. Trong ví dụ về năng lượng mặt trời ở trên, nếu bạn giả sử rằng bạn sẽ tạo ra lượng điện dư thừa từ năng lượng mặt trời trong 8 giờ một ngày và bạn sẽ tiêu thụ 2 kW trong 16 giờ còn lại, bạn sẽ cần:
26 LPM Hydrogen (từ Thông số kỹ thuật FC 2 kW ) * 60 phút / giờ * 16 giờ / ngày = 24,960 L mỗi ngày.
Giả sử bạn sẽ sử dụng toàn bộ 2 kW trong toàn bộ thời gian, còn nếu bạn hoạt động với công suất dưới 2 kW, rõ ràng bạn sẽ tiêu thụ nhiên liệu ít hơn.
Điều này tương đương với khoảng (5) chai Hydrogen cỡ K. Không phải là không quản lý được.
Bạn cũng có thể lưu trữ ở mật độ thể tích cao hơn nhiều bằng cách sử dụng hydrua kim loại. Những thứ này sẽ đắt hơn, nhưng nếu không gian là một mối quan tâm, nó có thể đáng giá.
Pin nhiên liệu
Bây giờ chúng ta đi vào trung tâm của hệ thống, pin nhiên liệu. Điều này thực sự cũng không phức tạp. Bạn có thể mua một ngăn xếp pin nhiên liệu có hệ thống cơ bản và điều khiển và đầu ra DC mức thay đổi sau đó có thể được chuyển đổi thành AC cho gia đình của bạn (xem phần tiếp theo). Xin lưu ý rằng các pin nhiên liệu này sẽ không hoạt động dưới mức đóng băng.
Chúng ta có thể dành nhiều nỗ lực hơn trong phần này để nói về mức độ lớn của pin nhiên liệu mà bạn cần. Đối với các hộ gia đình, cách tiếp cận cơ bản là lấy hóa đơn tiền điện hàng tháng của bạn với mức sử dụng năng lượng hàng tháng của bạn tính bằng kWh và chia số đó cho số giờ trong một tháng. Ví dụ: nếu bạn được lập hóa đơn cho 909 kWh trong một tháng điển hình 30 ngày (mức trung bình của Hoa Kỳ, theo Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ năm 2015) thì sẽ là:
909 kWh / 30 ngày / 24 giờ / ngày = 1,26 kW.
Lưu ý: đây là mức tiêu thụ điện năng trung bình của ngôi nhà trong tháng và không đại diện cho lượng điện nhà bạn sử dụng tại bất kỳ thời điểm nào. Ví dụ, trong thời gian điều hòa không khí, lò sưởi, lò vi sóng, máy sấy tóc, v.v. đang hoạt động, bạn có thể tiêu thụ nhiều hơn mức này đáng kể. Khi nó tắt, bạn sẽ tiêu thụ ít hơn nhiều. Nếu bạn đang vận hành một hệ thống nối lưới, thì bạn có thể xác định được công suất phù hợp với mức tiêu thụ trung bình. Trong thời gian nhu cầu cao, bạn sẽ sử dụng thêm nguồn điện từ lưới điện tkhi thời gian sử dụng thấp hơn, bạn có thể đưa điện vào lưới điện, mang lại cho bạn mức sử dụng năng lượng thực bằng 0 (cách bạn lập hóa đơn / ghi có sẽ thay đổi theo quy định của địa phương và tiểu bang của bạn).
Nếu bạn đang làm việc hoàn toàn ngoài lưới điện mà không có kết nối nào, bạn sẽ cần phải phân tích tải dự kiến thực tế của mình tại bất kỳ thời điểm nào gần hơn một chút và đảm bảo rằng hệ thống của bạn có thể xử lý tải duy trì lớn hơn (ví dụ trong khi AC / Nhiệt đang bật) cũng như bất kỳ tải tạm thời nào (ví dụ: sự tăng vọt rất ngắn xảy ra khi động cơ hoặc máy nén lần đầu tiên hoạt động – điều này thường có thể được sử dụng với một bộ pin nhỏ). Một cách để làm điều này là chỉ cần tạo danh sách tất cả các tải của bạn và bắt đầu thêm chúng. Phương pháp tiên tiến hơn sẽ là sử dụng một số sản phẩm giám sát điện năng tại nhà để có được bản đồ sử dụng điện năng của bạn theo thời gian.
Kết nối với Nhà của bạn
Điều này có thể phức tạp hơn một chút. Nếu bạn không có lưới điện 100% và không có bất kỳ kết nối nào với lưới điện địa phương, bạn có thể sử dụng một biến tần tiêu chuẩn. Nếu bạn được kết nối với lưới điện, bạn sẽ cần sử dụng bộ biến tần “hòa lưới”. Điều này khớp đầu ra AC với AC lưới để nó đồng bộ và không gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho thiết bị / lưới điện / v.v. Những thứ này đắt hơn một chút.
An toàn chung: Hãy nhớ cẩn thận khi làm việc với bất kỳ loại khí dễ cháy nào. Trong khi Hydrogen thực sự có nhiều đặc điểm làm cho nó an toàn hơn xăng (ví dụ như nó phân tán nhanh hơn, có giới hạn cháy hẹp hơn, v.v.) nhưng nó vẫn nguy hiểm. Đặc biệt là vì nó thường ở dạng nén và do đó thể hiện tất cả các mối quan tâm về an toàn của bất kỳ loại khí nén nào. Đảm bảo bao gồm các cảm biến hydro trong bất kỳ vỏ bọc nào sẽ kích hoạt tắt an toàn và mọi thứ được thông gió thích hợp, v.v. Đối với bất kỳ hóa chất hoặc thiết bị nguy hiểm tiềm ẩn nào: Nếu bạn không hiểu cách làm việc với Hydro, đừng làm điều đó.
Khi chúng tôi sưu tầm và quyết định trích đăng lại bài viết này, chúng tôi thấy có 54 bình luận rất tích cực, nên nhớ bài viết được viết năm 2015 nhưng vẫn còn rất thời sự và phù hợp với xu hướng chung, chỉ khác một chút là giá pin nhiên liệu đang có xu hướng giảm và công nghệ chế tạo đang ở thời kỳ bình minh của giai đoạn thương mại. Bạn đọc có thể vào link gốc cuối bài viết này để xem thêm những comment thú vị.
Trường hợp có bạn nào đam mê về pin nhiên liệu hoặc có một tầm nhìn về cơ hội kinh doanh trong kỷ nguyên hydrogen sẽ diễn ra trong vòng 7 năm hoặc 10 năm tới xin đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để trao đổi và tìm kiếm cơ hội hợp tác.
https://fuelcellsetc.com/2015/03/what-you-need-for-a-fuel-cell-powered-home/
httpss: //panasonic.biz/appliance/FC/index.html
https://news.panasonic.com/global/stories/2017/45928.html
Bài Viết Liên Quan
