Thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ và Hydro trong các tòa nhà
Các nhà khoa học Đức đã cố gắng xác định xem hệ thống PV được kết nối với một máy điện phân nhỏ, một pin nhiên liệu và pin lithium-ion có thể cung cấp đủ điện cho một hộ gia đình được kết nối với lưới điện hay không. Đề xuất mới của họ bao gồm một mảng PV 6,8kW, một máy điện phân 5kW, một hệ thống pin nhiên liệu 1,24kW và bộ lưu trữ pin.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Paderborn ở Đức đã phát triển một mô hình triển khai điện mặt trời trên mái nhà dân dụng kết hợp với pin để lưu trữ ngắn hạn và hydro để lưu trữ dài hạn.
“Thiết kế hệ thống được mô phỏng theo một tòa nhà dân cư nhưng cũng có thể được sử dụng cho các tòa nhà khác nếu biết đường cong tải điện và nhiệt”, nhà nghiên cứu Stefan Krauter nói với PV Magazine . “Nó có thể tự chủ về điện trong cả năm”.
Hệ thống năng lượng phi tập trung được thiết kế để đáp ứng nhu cầu điện chính của hộ gia đình thông qua quang điện, ngay cả trong mùa đông, bằng cách bao gồm đủ công suất lưu trữ.
Các nhà khoa học giải thích: “Mục đích là giảm thiểu tải lưới điện bằng cách đạt được tương tác lưới điện thấp hoặc thậm chí bằng không, điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng phi tập trung dài hạn”.
Hệ thống sử dụng một mảng PV 6,8kW và một máy điện phân 5kW được cung cấp năng lượng từ năng lượng mặt trời dư thừa để sản xuất hydro, sau đó được lưu trữ trong một bình hydro thông qua một máy nén. Trong thời gian nhu cầu năng lượng cao, khi sản xuất PV không đủ, nhiên liệu xanh được sử dụng để sản xuất điện thông qua hệ thống pin nhiên liệu 1,24kW . Pin lithium-ion là một phần của cấu hình hệ thống được đề xuất để phản ứng với những thay đổi tải quá nhanh, mà hệ thống hydro sẽ không thể xử lý được.
Nhiệt thải do pin nhiên liệu và bình điện phân tạo ra được truyền qua bộ trao đổi nhiệt đến bình nước nóng, cung cấp nước nóng cho hộ gia đình. Nhu cầu còn lại được đáp ứng bởi máy bơm nhiệt.
Các học giả đã cố gắng xác định loại và kích thước của các thành phần cần thiết trong các tình huống khác nhau. Họ cũng hướng đến việc đánh giá các điều kiện mà một hệ thống có thể cạnh tranh với các hệ thống điện thông thường về giá cả và chi phí. Mô hình được mô phỏng trong Simulink (MATLAB) để phân tích khi nào và bằng cách nào hệ thống PV có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu năng lượng của một hộ gia đình.
Các nhà khoa học cũng sử dụng phần mềm HOMER , được phát triển bởi Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ (NREL), để xác minh kết quả. Các phép đo được thực hiện với độ phân giải thời gian là 15 phút và tổng thời gian là một năm.
Nhóm nghiên cứu của Đức ước tính rằng máy điện phân đã sử dụng 4283,55kWh điện mặt trời dư thừa để sản xuất 80,50 kg hydro trong một năm, trong khi pin nhiên liệu có thể thu lại 1009,86kWh năng lượng bằng cách đốt cháy 73,52 kg hydro.
“Việc nén hydro đòi hỏi nhu cầu năng lượng hàng năm là 268,14 kWh, trong khi nhu cầu sưởi ấm là 1208,66 kWh ”, các nhà khoa học giải thích. “ Nhu cầu sưởi ấm đã giảm 643,69 kWh bằng cách sử dụng nhiệt thải được tạo ra trong bình điện phân và pin nhiên liệu”.
Họ cho biết mô phỏng của họ thông qua Simulink cho thấy nhu cầu sưởi ấm hộ gia đình làm tăng lượng hydro lưu trữ phi tập trung cần thiết khi hướng tới các hoạt động độc lập về năng lượng.
Họ cho biết: “Nghiên cứu trong tương lai phải tập trung vào việc tối ưu hóa hệ thống điều khiển và phân tích kích thước thành phần nào trong từng kịch bản là thích hợp nhất về mặt hiệu quả năng lượng và tài nguyên cũng như về mặt gia tăng tuổi thọ”.
Các nhà khoa học đã mô tả thiết kế hệ thống trong “ Mô hình hệ thống năng lượng lai trong Matlab/Simulink dựa trên năng lượng mặt trời, pin lithium-ion và hydro ”, vừa được xuất bản trên tạp chí Energies .
Hãy để LITHACO đồng hành cùng các bạn trong hành trình chuyển đổi năng lượng, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo các cách sau:
- Hotline: 1900 25 25 27
- Số điện thoại: 0918.886.502, 094.181.2233
- Zalo: 094.181.2233
- Địa chỉ: Tầng 12 Tòa nhà BW, số 15 Võ Văn Kiệt, Phường 16, Quận 8, TP.HCM
- Website: https://lithaco.vn
- Facebook: https://www.facebook.com/Lithaco.vn/
Bài Viết Liên Quan
