Επιστήμονες στη Χιλή ανέπτυξαν ένα οικονομικό και εύκολο στην ανάπτυξη σύστημα Η2 που τροφοδοτείται από ηλιακά πάνελ στο τέλος του κύκλου ζωής τους
Μια ερευνητική ομάδα από τη Χιλή ανέπτυξε ένα σύστημα οικιακής κλίμακας για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου χρησιμοποιώντας απορριπτόμενα φωτοβολταϊκά πάνελ.
Η εργασία, με τίτλο «Παραγωγή πράσινου υδρογόνου χρησιμοποιώντας απορριπτόμενα φωτοβολταϊκά πάνελ για οικιακή εφαρμογή», δημοσιεύεται στο Energy Conversion and Management.
Η προτεινόμενη λύση συνδυάζει ηλιακά πάνελ στο τέλος του κύκλου ζωής τους που διατηρούν ακόμα το 80% έως 90% της αρχικής τους χωρητικότητας με έναν ηλεκτρολύτη μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEM).
Η διαφορά με τα συμβατικά συστήματα
Σε αντίθεση με τα συμβατικά συστήματα τα οποία βασίζονται σε ηλεκτρονικά ισχύος όπως μετατροπείς ή ιχνηλάτες μέγιστου σημείου ισχύος, η προσέγγιση χρησιμοποιεί εσωτερική αναδιαμόρφωση της φωτοβολταϊκής μονάδας για να ταιριάξει την καμπύλη ρεύματος-τάσης με τις απαιτήσεις του ηλεκτρολύτη. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για πρόσθετα εξαρτήματα και μειώνει την πολυπλοκότητα του συστήματος, εξήγησαν οι επιστήμονες.
Η διαμόρφωση του συστήματος τροποποιεί την ηλεκτρική αρχιτεκτονική του πάνελ συνδέοντας υποσύνολα κυψελών παράλληλα, επιτρέποντας πιο αποτελεσματική σύζευξη με τον ηλεκτρολύτη.
«Με πρόσβαση σε εσωτερικές μπάρες για τη δημιουργία προσαρμοσμένων παράλληλων υποσειρών, αυτή η στρατηγική αντιστοίχισης τάσης μπορεί να γενικευτεί σε άλλες τυπικές αρχιτεκτονικές, όπως μονάδες 60 ή 96 κυψελών.
Αυτή η ευελιξία επιτρέπει στο σύστημα να ξεπεράσει την ετερογένεια των πάνελ αποβλήτων, επιτρέποντας την προσαρμοσμένη αντιστοίχιση τάσης και την απομόνωση τοπικών βλαβών κυψελών σε διάφορες τεχνολογίες φωτοβολταϊκών», δήλωσε η ερευνητική ομάδα.
Ετήσια ενεργειακή απόδοση 88%
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το σύστημα επιτυγχάνει ετήσια ενεργειακή απόδοση ίση με το 88% αυτής που επιτυγχάνεται με βελτίωση που βασίζεται σε ηλεκτρονικά ισχύος, διατηρώντας παράλληλα την απλότητα λειτουργίας, η οποία αποτελεί βασικό πλεονέκτημα για οικιακή χρήση.
Τα πειραματικά αποτελέσματα, επικυρωμένα σε πραγματικές συνθήκες, δείχνουν ημερήσια παραγωγή υδρογόνου περίπου 345 λίτρων. Αυτό υπερβαίνει σημαντικά την εκτιμώμενη βασική ζήτηση για βασικές οικιακές χρήσεις όπως το μαγείρεμα ή η θέρμανση, η οποία είναι περίπου 120 λίτρα την ημέρα.
Το σύστημα επιτυγχάνει απόδοση ηλιακής ενέργειας προς υδρογόνο περίπου 7%, καταγράφοντας περισσότερο από το 70% του θεωρητικού μέγιστου για απλοποιημένες διαμορφώσεις.
Από οικονομικής άποψης, το σύστημα προσφέρει ένα σταθμισμένο κόστος υδρογόνου (LCOH) περίπου 5,8 $/kg, που αντιπροσωπεύει μείωση 18% σε σύγκριση με πιο σύνθετα συστήματα αναφοράς.
Το πλεονέκτημα κόστους οφείλεται κυρίως στην κατάργηση των ηλεκτρονικών ισχύος και στην επαναχρησιμοποίηση των υπαρχόντων φωτοβολταϊκών μονάδων.
Δύο προκλήσεις
Οι ερευνητές λένε ότι η ιδέα θα μπορούσε να βοηθήσει στην αντιμετώπιση δύο προκλήσεων ταυτόχρονα: του αυξανόμενου όγκου των φωτοβολταϊκών αποβλήτων και του υψηλού κόστους του πράσινου υδρογόνου.
Η επαναχρησιμοποίηση των πάνελ παρατείνει τη διάρκεια ζωής τους και μειώνει την πίεση στις αλυσίδες εφοδιασμού πρώτων υλών.
Ωστόσο, οι συγγραφείς σημειώνουν περιορισμούς, όπως η χαμηλότερη απόδοση σε σύγκριση με συστήματα με προηγμένο ηλεκτρονικό έλεγχο και η εξάρτηση από τη μεταβλητή ηλιακή ακτινοβολία.
Παρά ταύτα, θεωρούν ότι η απλότητα, το χαμηλό κόστος και η ευκολία ενσωμάτωσης του συστήματος το καθιστούν μια πολλά υποσχόμενη επιλογή για αποκεντρωμένες εφαρμογές.
www.worldenergynews.gr
