Agri{0}}PV tomatite kasvatamine nutikate Windowsi jaoks vesiniku tootmisel

Exeteri ülikooli uurimisrühm uuris kodumajapidamiste jaoks mõeldud modulaarset agrovoltaic{0}}mootoriga vesiniku tootmise kontseptsiooni. Rooftop agrivoltaics toidab elektrolüüsi, mis toodab vesinikku vesiniksõidukite ja isoleeritud gasokroomsete nutikate akende jaoks. Aknad on soojusisolatsiooniklaas, mis vesiniku ja hapnikuga pöörduvate reaktsioonide kaudu tumeneb või klaarib, võimaldades juhtida valgust ja soojust.

"See uurimus esitleb uut hoone{0}}integreeritud energiakontseptsiooni, mis seob põllumajanduse, vesiniku, nutikad fassaadid ja mobiilsuse. See pakub värsket vaatenurka selle kohta, kuidas hoonetest saaksid aktiivsed multifunktsionaalsed energiasõlmed – idee, mis on linnade tulevaste energiasüsteemide jaoks üha olulisem," ütles teadlane Aritra Ghosh ajakirjale pv. "Kuigi piiratud katuseala piirab loomulikult vesiniku kogutoodangut, seisneb kontseptsiooni väärtus selle süsteemi integreerimises ja uudsuses, mitte suuremahulises-tootmises."

Meeskond simuleeris mitut tarkvaratööriista kasutades tõelist{0}}kahekorruselist elumaja Inglismaal Birminghamis. Hoone kogupindala on umbes 142,7 ruutmeetrit, kõrgus 4,8 meetrit ja 55 ruutmeetrit katusepinda, mis on mõeldud agrovoltaikute jaoks. See sisaldab 16 akent üheksa termilise tsooni vahel. Birminghamis on mõõdukad äärmuslikud temperatuurid, suvised tipptemperatuurid on umbes 21 kraadi Celsiuse järgi ja talvised miinimumtemperatuurid 1 kraadi lähedal.

Lamekatusele paigaldati 12 päikesemoodulit kolmes konfiguratsioonis: vertikaalne, kuplikujuline-20-kraadise kaldega või optimeeritud 30-kraadise kaldega. Iga konfiguratsiooni testiti kas 600 W monofacial moodulitega või 605 W bifacial moodulitega. Paneelide all kasvatati tomateid, mis vajasid kuus kuni kaheksa tundi otsest päikesevalgust päevas ja öist temperatuuri umbes 13 kraadi.

Päikeseenergiast vesiniku tootmiseks kasutati 7 kW võimsusega elektrolüsaatorit, mille kasutegur oli 88%. Vesinik oli mõeldud kolmeks kasutusotstarbeks: 2017. aasta Toyota Mirai kütusena, gaasikroomsete akende toiteks või mõlemaks. Vaakumgasokroomsete akende toimivust võrreldi ka topeltklaaside, elektrokroomsete ja standardsete gasokroomsete alternatiividega.

"Kasutades 55 m2 katusepinda, suutis süsteem toota piisavalt vesinikku, et rahuldada nutika klaaside aastane nõudlus, milleks arvutati vaid 52,56 grammi aastas," ütles Ghosh. "Lisaks, kui hinnata vesiniku väljundit liikuvuse alusel, võib sama katusesüsteem -, mis kasutab 30 kraadi nurga all kallutatud bifacial PV konfiguratsiooni, teoreetiliselt toetada kuni 64,23 km sõitu päevas. See hinnang põhineb 2017. aasta Toyota Mirai jõudlusel, mille vesinikupaagi maht on 5,6 kg."

Tulemused näitasid, et bifacial süsteem 30-kraadise kaldega tootis kõige rohkem elektrit, 7919 kWh aastas, samas kui monofacial 30{11}}kraadine konfiguratsioon andis madalaima elektrikulu 0,061 GBP (0,082 $)/kWh. Tomatite saagikus oli 0,31 kg ruutmeetri kohta kõigis konfiguratsioonides ühtlane. Klaasimisvõimaluste hulgas saavutasid parima soojusnäitaja vaakumgasokroomsed aknad U-väärtusega 1,32 W ruutmeetri-kelvini kohta, kuigi paksusega 24,62 mm.

"Kuigi vesiniku absoluutmaht on tagasihoidlik, näitavad tulemused, kuidas väikesed katusealad võivad toetada mitut hoone{0}}mastaabis vesinikurakendust, tugevdades modulaarsete kohapealsete PV-vesinikusüsteemide potentsiaali," ütles Ghosh. "Meie edasiste uuringute eesmärk on agrovoltaika mõju kodu soojustamisele ja toodetud vesiniku optimaalne kasutamine kodu kütmiseks.

Tulemused avaldati ajakirjas Energy and Buildings pealkirja all "Rooftop agrivoltaic powered onsite vesiniku tootmine isoleeritud gasokroomsetele nutikatele klaasidele ja vesinikkütusega sõidukitele: terviklik lähenemisviis säästvale elamule".