В единстве есть сила, особенно когда речь идет о возобновляемых источниках. Именно это демонстрирует инновационный проект, сделанный в Италии, в котором тестировалось сочетание фотоэлектрической энергии и водорода, чтобы сделать дом энергетически самодостаточным.
Сердцем системы является твердооксидный топливный элемент, работающий на «самодельном» водороде с использованием солнечной энергии. Результаты удивляют с точки зрения эффективности и открывают новые сценарии интеграциизеленый водород в жилом секторе. Полностью итальянская история болезни, которая прослеживает путь к более чистому и более распределенному энергетическому будущему.
Фотоэлектрика и водород: выигрышная комбинация
Исследовательская группа1 состоит из университетских исследователей и экспертов стартапов SolydEra, специализирующаяся на твердооксидных топливных элементах, консорциума Стресс и Университет Саннио и Молизеустановила когенерационную систему мощностью 1 кВт в небольшом доме площадью 80 м2 с почти нулевой энергией (NZEB), расположенном на территории кампусаУниверситет Саннио в Беневенто.
Дом, помимо системы топливных элементов, оборудован фотоэлектрической системой мощностью 5,3 кВт на крыше в сочетании с литиевой батареей емкостью 11,6 кВтч, тепловым насосом воздух-воздух для отопления, охлаждения и подачи горячей воды, площадью 2,2 м2. солнечный тепловой коллектор и горизонтальные геотермальные зонды.
Зеленый водород производится и хранится на месте
La твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) используемый, размером 1,2 м × 0,5 м x 0,8 м, он работает исключительно на водороде, с потоком примерно 12 л/мин при давлении 15–25 миллибар.
Водород хранится в 8 внешних баллонах высокого давления (200 бар) общим объемом 64 см3, чего достаточно, чтобы гарантировать автономность в течение нескольких дней. Гибридный инвертор управляет потоками энергии между фотоэлектрическими, аккумуляторными, топливными элементами, электросетью и бытовыми потребителями.
Изображение: Университет Саннио, Международный журнал водородной энергетики, CC BY 4.0
Фотоэлектрическая и водородная энергия, рекордная эффективность и избыток энергии
По результатам проведенных испытаний система продемонстрировал возможность достижения электрического КПД до 48% и общего КПД 93%, в том числе благодаря рекуперации тепла, образующегося в результате электрохимической реакции в ячейке. В особых условиях фотоэлектрического производства система способна не только удовлетворять внутренние электрические нагрузки, но и подавать излишки в сеть.
Еще одним преимуществом является возможность модулировать мощность топливного элемента для компенсации изменений в выработке солнечной энергии, обеспечивая стабильное и программируемое электроснабжение. Среди ограничений, отмеченных исследователями, длительное время запуска (около 24 часов) и необходимость в высокоспециализированном персонале для управления.
Топливные элементы: будущее в жилом секторе?
Исследование, опубликованное в журнале Международный журнал водородной энергетики (Я связываю это здесь), демонстрирует техническую осуществимость интеграции твердооксидных топливных элементов на водороде в жилые помещения. Значительный шаг вперед на пути к декарбонизации строительного сектора, на который приходится около 40% выбросов CO2.
Однако для широкого распространения этой технологии придется преодолеть некоторые барьеры: помимо тех, которые связаны с безопасностью, существуют еще высокие затраты и отсутствие инфраструктуры для производства и распространения зеленого водорода. Но преимущества с точки зрения эффективности, гибкости и сокращения выбросов являются стимулом для продолжения исследований и разработок в этом направлении.
Комбинация фотоэлектрической и водородной энергии может оказаться козырным козырем для достижения амбициозных целей по декарбонизации, поставленных ЕС на 2050 год. И Италия с такими новаторскими проектами призвана сыграть ведущую роль в энергетическом переходе Старой Континент. Задача запущена, игра только началась.
Будущее энергетики в любом случае тоже проходит через крышу нашего дома.
- Роза Франческа Де Маси, Валентино Феста, Даниэле Пенчини, Сильвия Руджеро, Джузеппе Петер Ваноли, Альберто Зинно ↩︎