Proton değişim membran elektrolizin fotovoltaik sistemler ile birlikte incelenmesi

Son zamanlarda küresel ısınma ve enerji bağımlılığıyla ilgili endişeler nedeniyle yeşil hidrojen üretimine olan ilgi artmıştır. Yeşil hidrojen üretimi, sanayi, ulaşım, ısınma veya enerji depolama alternatifleri gibi çeşitli uygulamalar için yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak hidrojen üretimine dayanmaktadır. Proton elektrolit membran (PEM) elektrolizörleri, yakın gelecekte ölçeklendirilebilme potansiyeli olan iki ticari olarak kullanılabilir elektrolizör tiplerinden biri olduğu ve daha hızlı tepki verme özelliğine sahip olduğu için bu tür uygulamalar için uygun bir seçenektir. Bu tez, yenilenebilir kaynaklardan değişken yük koşulları altında, tesis bileşenlerinin hidrojen üretimi ve sistem verimliliği üzerindeki etkisini incelemek için PEM elektrolizör sistemlerinin tasarım ve modellemesine odaklanmaktadır. Elektrolizör ve sistem bileşenlerinin modellemesi MATLAB kullanılarak gerçekleştirilmiş ve tasarım parametreleri tasarim hesap çizelgeleri ile beslenmiştir. Modeli besleyen güç üretim verileri, System Advisory Model (SAM) tarafından gerçekleştirilen güneş PV santrali modellemesi verilerinden elde edilmiştir. Farklı konumlar için 1 MW ila 1 GW arasında değişen sistem kapasiteleri tasarlandı ve simüle edilmiştir, bu da kapasite faktörü, hava koşulları, sistem boyut ve tasarımının sistem performansı üzerindeki etkilerinin gözlemlenmesine olanak sağlamıştır. Sonuçlar, daha büyük bir sistemin tasarlanmasının hidrojen üretimi verimliliği üzerindeki etkisinin neredeyse olmadığı ve kapasite faktörlerinin sistemin hıdrojen uretimi ve verimliliği üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Sistemle ilgili belirsizlikler belirlenmiştir ve hidrojen üretimini etkileyen faktörlerin PEM I-V eğrisi, DC-DC dönüştürücü kayıpları ve hidrojen kurutucu/saflaştırıcı kayıpları olduğu belirlenmiştir. En iyi ve en kötü senaryolar incelenmiş ve çalışma, tasarım ve ekipman kalitesine bağlı olarak hidrojen üretiminin yaklaşık % -2,5 ila +% 4,5 arasında, ortalama sistem verimliliğinin de yaklaşık olarak -2,5 ila +% 1,5 kWh/kg arasında değişebileceği gösterilmiştir.