Wyprodukuj sobie wodór i prąd za jednym zamachem. Holandia uratuje domostwa w przyszłości

Niejednokrotnie słyszeliśmy o tym, że same panele słoneczne nie są najlepszym rozwiązaniem dla zwiększenia samowystarczalności energetycznej danego gospodarstwa domowego. Najlepiej połączyć je z jakimś systemem magazynowania energii. Naukowcy z Holandii przeprowadzili symulację scenariusza, w którym nadwyżki energii z domowego OZE idą na poczet… produkcji wodoru. Jak takie rozwiązanie miałoby działać?
Zdjęcie poglądowe paneli słonecznych na dachu starego domu

Zdjęcie poglądowe paneli słonecznych na dachu starego domu

Naukowcy z Uniwersytetu Nauk Stosowanych Hanze w Groningen (Holandia) przyjrzeli się temu, jak można połączyć w małej skali panele słoneczne i niewielką turbinę słoneczną z elektrolizerem do produkcji wodoru oraz magazynem energii w postaci akumulatora litowo-jonowego. Swoimi obserwacjami podzielili się na stronach czasopisma International Journal of Hydrogen Energy.

Czytaj też: Tak blisko Polski mamy największe na Ziemi złoże wodoru. Jest niczym podziemne jacuzzi

Jak doskonale wiemy, produkcja energii z paneli słonecznych i turbin wiatrowych jest bardzo nieregularna i zależna od warunków pogodowych. Często dochodzi do generacji nadwyżek. W takich sytuacjach najlepiej gdzieś tę nadprodukowaną energię przechować. Uczeni z Holandii pomyśleli, że elektrolizer do produkcji wodoru oraz akumulator litowo-jonowy mogą być dobrym rozwiązaniem.

Z fotowoltaiki i turbin wiatrowych wyprodukujesz dla siebie wodór i energię

Przeprowadzili oni symulację konkretnego scenariusza dla typowego holenderskiego domu jednorodzinnego, którego roczne zapotrzebowanie na energię wynosi 4 MWh. Przyjęto warunek, że gospodarstwo nie jest połączone do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej. Jedynym źródłem generacji energii miała być fotowoltaika i małe turbiny wiatrowe.

Czytaj też: Polacy wyznaczają wodorowe trendy. Wielopaliwowy system od Orlenu przeszedł już testy

Założono, że nadwyżki z generacji energii będą kierowane do elektrolizera PEM (z membraną do wymiany protonów) produkującego wodór i cechującego się mocą 4,5 kW. W składzie systemu uwzględniono także zbiornik magazynujący wodór o pojemności 0,85 m3, jednostkę oczyszczającą do wody o mocy 0,8 kW, wodorowe ogniwo paliwowe i akumulator litowo-jonowy. Co wykazała symulacja?

Schemat systemu, w którym zaznaczono panele słoneczne, turbinę wiatrową, elektrolizer PEM, magazyn na wodór oraz dwa finalne urządzenia do oddawania zmagazynowanej energii – wodorowe ogniwo paliwowe i akumulator litowo-jonowy / źródło: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.05.106, CC-BY-4.0

System działał najwydajniej dla paneli słonecznych o mocy 2,65 kW nachylonych pod kątem 35 stopni w kierunku południowym. Wielkość elektrolizera okazała się zbyt duża, ponieważ w żadnym momencie symulacji nie działał on z pełną mocą. Zatem w przypadku rzeczywistych scenariuszy można zastosować mniejsze i tańsze modele. Optymalną pojemność akumulatora ustalono na 3 kW – podają naukowcy.

Co ciekawe, o wiele korzystniejsze finansowo i energetycznie było korzystanie z energii wiatrowej niż z fotowoltaiki. Najbardziej opłacalna była jednak kombinacja obydwu tych źródeł energii. Jeśli chodzi natomiast o jednostkę oczyszczającą, to jej zużycie energii miało znikomy wpływ na cały system.

Czytaj też: Wodór na wojnie. Południowokoreański dron sięgnął po paliwo przyszłości i zyskał nowe możliwości

Symulacja holenderskich naukowców ukazała nam, że odnawialne źródła energii można (a może wręcz i trzeba) łączyć z dodatkowymi systemami magazynującymi energię. Nie muszą to być tylko instalacje bateryjne, ale można też wykorzystać systemy operujące na paliwie wodorowym. Czy zatem teoretyczne dywagacje uczonych zostaną przekute teraz w rzeczywiste rozwiązanie? Odpowiedzi na to pytanie niestety jeszcze nie znamy.