Menanam Agri-PV Tomato Sambil Menghasilkan Hidrogen Untuk Windows Pintar

Kumpulan penyelidik di University of Exeter telah menyiasat konsep pengeluaran hidrogen yang dikuasakan oleh agrivolta- modular untuk isi rumah. Agrivoltaics atas bumbung kuasakan elektrolisis yang menghasilkan hidrogen untuk kenderaan hidrogen dan untuk tingkap pintar gasochromic terlindung. Tingkap ialah satu bentuk kaca penebat haba yang gelap atau hilang melalui tindak balas boleh balik dengan hidrogen dan oksigen, membolehkan kawalan cahaya dan haba.

"Penyelidikan ini mempersembahkan konsep tenaga bersepadu-bangunan baharu, menghubungkan agrivoltaik, hidrogen, muka depan pintar dan mobiliti. Ia menawarkan perspektif baharu tentang cara bangunan boleh menjadi hab tenaga pelbagai fungsi yang aktif, idea yang semakin relevan untuk sistem tenaga bandar masa hadapan," kata penyelidik Aritra Ghosh kepada majalah pv. "Walaupun kawasan bumbung yang terhad secara semula jadi mengehadkan jumlah keluaran hidrogen, nilai konsep terletak pada penyepaduan sistem dan kebaharuannya, bukannya pengeluaran berskala besar-."

Menggunakan berbilang alatan perisian, pasukan mensimulasikan rumah kediaman dua tingkat-sebenar di Birmingham, England. Bangunan ini mempunyai jumlah keluasan lantai kira-kira 142.7 meter persegi, ketinggian 4.8 meter, dan 55 meter persegi kawasan atas bumbung yang tersedia untuk agrivoltaics. Ia termasuk 16 tingkap merentasi sembilan zon terma. Birmingham mengalami keterlaluan suhu sederhana, dengan suhu puncak musim panas kira-kira 21 darjah Celsius dan paras terendah musim sejuk hampir 1 darjah.

Pada bumbung rata, 12 modul solar dipasang dalam tiga konfigurasi: menegak, berbentuk kubah-pada kecondongan 20 darjah atau kecondongan 30 darjah yang dioptimumkan. Setiap konfigurasi telah diuji dengan sama ada modul monofasial 600 W atau modul dwimuka 605 W. Tomato ditanam di bawah panel, memerlukan enam hingga lapan jam cahaya matahari langsung setiap hari dan suhu waktu malam kira-kira 13 darjah.

Elektroliser 7 kW dengan kecekapan 88% digunakan untuk menghasilkan hidrogen daripada keluaran suria. Hidrogen telah dimodelkan untuk tiga kegunaan: memacu Toyota Mirai 2017, menghidupkan tingkap gasochromic, atau kedua-duanya. Prestasi tetingkap gasochromic vakum juga dibandingkan dengan alternatif-kaca berganda, elektrokromik dan gasochromic standard.

"Menggunakan kawasan atas bumbung 55 m2, sistem itu mampu menghasilkan hidrogen yang mencukupi untuk memenuhi permintaan tahunan kaca pintar, yang dikira pada hanya 52.56 gram setahun," kata Ghosh. "Selain itu, apabila output hidrogen dinilai dari segi mobiliti, sistem atas bumbung yang sama - menggunakan konfigurasi PV dwimuka condong pada 30 darjah – secara teorinya boleh menyokong pemanduan sehingga 64.23 km sehari. Anggaran ini berdasarkan prestasi Toyota Mirai 2017, yang mempunyai kapasiti tangki hidrogen sebanyak 5.6 kg."

Keputusan menunjukkan bahawa sistem dwimuka pada kecondongan 30-darjah menjana elektrik paling banyak, pada 7,919 kWj setiap tahun, manakala konfigurasi 30-darjah monofasial memberikan kos elektrik berrata terendah pada GBP 0.061 ($0.082)/kWj. Hasil tomato adalah konsisten merentasi konfigurasi pada 0.31 kg setiap meter persegi. Antara pilihan kaca, tingkap gasochromic vakum mencapai prestasi terma terbaik, dengan nilai U 1.32 W setiap meter persegi-kelvin, walaupun pada ketebalan lebih besar 24.62 mm.

"Walaupun isipadu hidrogen mutlak adalah sederhana, keputusan menunjukkan cara kawasan atas bumbung yang kecil boleh menyokong aplikasi hidrogen berskala-bangunan, mengukuhkan potensi sistem hidrogen PV-bermodul di tapak," kata Ghosh. "Kesan agrivoltaik pada penebat rumah dan penggunaan optimum hidrogen yang dihasilkan untuk pemanasan rumah akan menjadi matlamat penyelidikan lanjut kami.

Hasilnya diterbitkan dalam Tenaga dan Bangunan di bawah tajuk "Pengeluaran hidrogen di tapak agrivolta atas bumbung untuk kaca pintar gasochromic terlindung dan kenderaan hidrogen: Pendekatan holistik untuk bangunan kediaman yang mampan."