تحليل تخزين الطاقة المتجددة لبطاريات الهيدروجين الهجينة للنظام المنزلي المعزول
قام فريق بحثي هولندي بتصميم نظام لتخزين فائض الكهرباء المتجددة عن طريق إنتاج الهيدروجين وتخزينه في بطاريات، ليتم استخدامه عند الحاجة. رغم التكاليف الأولية العالية، يوفر النظام استقرارًا في التشغيل.
درس الباحثون في جامعة هانزي للعلوم التطبيقية ولأول مرة كيفية دمج إنتاج الهيدروجين وتخزينه مع الطاقة الشمسية أو الرياح في الأنظمة المنزلية المعزولة عن الشبكة. تم استكشاف كيفية استخدام نظام الهيدروجين كوسيلة تخزين رئيسية إلى جانب البطاريات.
أوضح الباحثون أن أنظمة التحليل الكهربائي للهيدروجين تقدم استجابة سريعة، مما يجعلها مناسبة للتخزين الرئيسي مع استخدام البطارية كخيار ثانوي. يجب تنقية الهيدروجين المنتج من الماء والأكسجين قبل الاستخدام.
يهدف النظام المقترح إلى تخزين الطاقة الشمسية الفائضة، مع اعتماد البطارية عند عدم توفر الهيدروجين فورًا. يتألف النظام من مكونات متعددة بما في ذلك محلل كهربائي بقدرة 4.5 كيلوواط، خزان هيدروجين، وحدة تنقية، خلية وقود، وبطارية ليثيوم أيون.
تمت محاكاة أداء النظام باستخدام برنامج بايثون، وافترض الباحثون تطبيقه في منزل هولندي نموذجي منفصل عن الشبكة، حيث أن الطلب السنوي المقدر لهذا المنزل هو 4 ميجاوات في الساعة. أظهرت المحاكاة أن أفضل تكوين للنظام لمصدر الطاقة الكهروضوئية يتضمن مجموعة شمسية بقدرة 2.65 كيلووات، وبلغت تكلفة النظام الكهروضوئي 1317 يورو (1430 دولارًا)/كيلوواط، في حين قدرت تكلفة المحلل الكهربائي وخلية الوقود بمبلغ 9677 يورو و7500 يورو على التوالي. تمت الإشارة إلى تكلفة خزان الهيدروجين بمبلغ 1915 يورو، ومن المفترض أن تبلغ تكلفة بطارية 2.93 كيلووات 372.5 يورو لكل كيلووات في الساعة.
أظهرت النتائج أن المحلل الكهربائي لم يعمل بكامل طاقته، مما يشير إلى إمكانية تقليص حجمه لتقليل التكاليف. وقد تبين أن أفضل قدرة اسمية للمحلل هي بين 1550 و2000 واط، والسعة المثلى للبطارية حوالي 3 كيلوواط. كما أظهرت المحاكاة أن استخدام طاقة الرياح كان أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالطاقة الشمسية وحدها، بينما كان المزيج بينهما هو الأفضل.
