Agro{0}}PV tomātu audzēšana, vienlaikus ražojot ūdeņradi viedajiem Windows

Ekseteras universitātes pētnieku grupa pētīja moduļu, ar agrovoltaikas{0}} darbināmu ūdeņraža ražošanas koncepciju mājsaimniecībām. Jumta agrovoltaics darbina elektrolizatoru, kas ražo ūdeņradi transportlīdzekļiem ar ūdeņradi un izolētiem gasohromiem viedajiem logiem. Logi ir termiski izolējoša stikla forma, kas kļūst tumšāka vai notīra atgriezeniskas reakcijas ar ūdeņradi un skābekli rezultātā, ļaujot kontrolēt gaismu un siltumu.

"Šis pētījums iepazīstina ar jaunu ēkā{0}}integrētu enerģijas koncepciju, kas saista agrovoltaiku, ūdeņradi, viedās fasādes un mobilitāti. Tas piedāvā jaunu skatījumu uz to, kā ēkas varētu kļūt par aktīviem, daudzfunkcionāliem enerģijas centriem, kas ir ideja, kas kļūst arvien nozīmīgāka nākotnes pilsētu energosistēmām," žurnālam pv stāstīja pētniece Aritra Goša. "Lai gan ierobežotā jumta platība dabiski ierobežo kopējo ūdeņraža izlaidi, koncepcijas vērtība ir tās sistēmas integrācija un novitāte, nevis liela mēroga ražošana."

Izmantojot vairākus programmatūras rīkus, komanda simulēja īstu divstāvu{0}}dzīvojamo māju Birmingemā, Anglijā. Ēkas kopējā platība ir aptuveni 142,7 kvadrātmetri, augstums ir 4,8 metri, un 55 kvadrātmetri jumta platība ir pieejama agrovoltaikas vajadzībām. Tajā ir 16 logi deviņās termiskās zonās. Birmingemā ir mērenas temperatūras galējības, maksimālā vasaras temperatūra ir aptuveni 21 grāds pēc Celsija un ziemas zemākā temperatūra ir tuvu 1 grādam.

Uz plakanā jumta tika uzstādīti 12 saules moduļi trīs konfigurācijās: vertikāla, kupola -forma ar 20 grādu slīpumu vai optimizēta 30 grādu slīpums. Katra konfigurācija tika pārbaudīta ar 600 W monofacial moduļiem vai 605 W bifacial moduļiem. Tomātus audzēja zem paneļiem, un tiem bija vajadzīgas sešas līdz astoņas stundas tiešas saules gaismas dienā un nakts temperatūra bija aptuveni 13 grādi.

Ūdeņraža ražošanai no saules enerģijas tika izmantots 7 kW elektrolizators ar 88% efektivitāti. Ūdeņradis tika modelēts trīs izmantošanai: 2017. gada Toyota Mirai degvielas uzpildei, gāzes hroma logu darbināšanai vai abiem. Vakuuma gazohromo logu veiktspēja tika salīdzināta arī ar dubultstikliem, elektrohromiem un standarta gazohromiem logiem.

"Izmantojot 55 m2 jumta laukumu, sistēma spēja saražot pietiekami daudz ūdeņraža, lai apmierinātu viedo stiklojumu gada pieprasījumu, kas tika aprēķināts tikai 52,56 grami gadā," sacīja Gošs. "Turklāt, novērtējot ūdeņraža jaudu mobilitātes izteiksmē, tā pati jumta sistēma -, izmantojot bifaciālu PV konfigurāciju, kas noliekta par 30 grādiem, teorētiski varētu nodrošināt līdz pat 64,23 km nobraukšanu dienā. Šis aprēķins ir balstīts uz 2017. gada Toyota Mirai veiktspēju, kuras ūdeņraža tvertnes tilpums ir 5,6 kg."

Rezultāti parādīja, ka bifaciālā sistēma ar 30-grādu slīpumu saražoja visvairāk elektrības — 7919 kWh gadā, bet monofaciālā 30{11}}grādu konfigurācija nodrošināja zemākās izlīdzinātās elektroenerģijas izmaksas — GBP 0,061 (0,082 $)/kWh. Tomātu raža bija nemainīga visās konfigurācijās ar 0,31 kg uz kvadrātmetru. Starp stiklojuma iespējām vakuuma gazohromie logi sasniedza vislabāko siltuma veiktspēju ar U vērtību 1,32 W uz kvadrātmetru-kelvinu, lai gan ar lielāku biezumu – 24,62 mm.

"Lai gan absolūtais ūdeņraža daudzums ir neliels, rezultāti parāda, kā nelielas jumta platības var atbalstīt vairākus ēku-mēroga ūdeņraža lietojumus, pastiprinot modulāro, uz vietas esošo PV-ūdeņraža sistēmu potenciālu," sacīja Gošs. «Agrovoltaikas ietekme uz mājas siltināšanu un saražotā ūdeņraža optimāla izmantošana mājas apkurei būs mūsu tālākās izpētes mērķis.

Rezultāti tika publicēti enerģētikā un ēkās ar nosaukumu "Rooftop agrivoltaic powered onsite ūdeņraža ražošana izolētiem gazohromiem viedajiem stiklojumiem un ūdeņraža transportlīdzekļiem: holistiska pieeja ilgtspējīgai dzīvojamai ēkai".