UNIVERSITATEA DE STIINTE AGRONOMICE SI MEDICINA VETERINARAFACULTATEA DE IMBUNATATIRI FUNCIARE SI INGINERIA MEDIULUI

PROIECT

MATERIA: Valorificarea resurselor ecosistemelor si habitatelor umaneMASTER: Managementul investitiilor pe ecosisteme

BUCUR AMALIA

2014-2015

Energie Regenerabil

Analiza tehnico-economica a unui sistem de putere autonom, integrarea tehnologiei hidrogenului ca mediu de stocare a energiei

Abstract

Dou opiuni diferite pentru alimentarea cu energie autonom de cldire rurale sau / i de la distan sunt examinate n acest studiu. Primul implic un sistem de alimentare pe baz de PV e diesel, n timp ce al doilea integreaz SRE si tehnologii de hidrogen pentru dezvoltarea unui sistem de alimentare auto e susinut. Obiectivul principal este nlocuirea generatorului diesel i o comparaie ntre aceste dou opiuni pentru alimentare autonom. Simulari model ale celor dou sisteme de alimentare nainte i dup nlocuire, o optimizare a dimensiunilor componentelor i o analiz tehnico-economica a fost efectuata n scopul acestui studiu. De asemenea, este prezentat o analiz de senzitivitate lund n considerare scenarii viitoare low cost pentru tehnologiile pe baz de hidrogen. Rezultatele arat clar c costul energiei produse (COE), de la sistemul de alimentare tehnologiilor pe baz de hidrogen PV e este extrem de mare dect sistemul de alimentare diesel PV e. Cu toate acestea, sistemul de putere al tehnologiilor pe baz de hidrogen PVe adoptat reduce la zero Verde e Casa Gas (GES). Mai mult dect att, analiza sensibilitii indic faptul c COE( Costul energiei produse) pentru aceast din urm sistemul poate fi redus n continuare cu aproximativ 50% fata de valoarea sa iniial. Acest lucru ar putea fi realizat prin reducerea parametrilor critici COE, cum ar fi PEM electrolizor i costuri de capital de celule de combustibil. Prin urmare, o posibil reducere cu privire la costurile de capital ale echipamentelor energetice hidrogen n combinaie cu reducerea emisiilor mentionate mai sus s-ar putea face pe baz de sisteme de alimentare cu hidrogen mai competitive.

1. Introducere

Sistemele de alimentare autonome (APS) ofer o soluie pentru electrificarea cererilor n cazul n care accesul la o reea trans-misiune mare nu este viabil din punct de vedere economic sau este chiar imposibil. Mrimea lor poate varia de la cteva sute de wai la zeci sau sute de MW. Zonele rurale n dezvoltarea i rile dezvoltate, fr infrastructura de reea necesar, sunt un exemplu caracteristic de cazuri / situaii cu un potenial ridicat de dezvoltare a APS. Alte domenii de aplicare includ case de vacanta, insule fizice i telecomunicaii la distan i instalaii industriale. Aceste sisteme de alimentare pot fi bazate att pe uniti de combustibili fosili i uniti de energie regenerabil, cum ar fi turbinele eoliene, sisteme fotovoltaice sau centralele electrice ,mici hidrocentrale .Conservarea nivelurilor acceptabile de calitate a energiei electrice este o cerin esenial pentru funcionarea sistemelor electrice, APS inclus. Stabilitatea, frecvena i controlul de tensiune sunt cele mai importante aspecte ale acestei probleme. Standardul european EN 50160-prevede c, pentru un non e interconectate (de exemplu, autonom) sistemul de putere, frecven i tensiune trebuie s fie ntr-un anumit interval . Cu toate acestea, fluctuaiile de putere n generatoare pe baz de energie regenerabil, de exemplu ca urmare a trece de nori n sistemul fotovoltaic sau ca urmare a variaiilor vnt de vitez, ca rezultat abateri ale frecvenei electrice a sistemului. Variaiile de frecven pot depi limitele impuse de EN-50150 i, n funcie de amplitudine lor o situaie instabil pot s apar. O alt condiie periculos se refer la un caz potenial de o deconectare brusc a unui generator pe baz de energie regenerabil. Un astfel de incident ar putea avea loc din cauza unei apariii de defeciune la reeaua care va apsa tensiuni la niveluri mai mici dect setrile de protecie n tensiune ale generatorului sau datorit apariiei de viteze mari de vnt, care va provoca o deconectare forat a turbinei eoliene din motive de siguran.O soluie promitoare, pentru a evita situaiile descrise mai sus este includerea de stocare a energiei n SPA. Diferite tehnologii de stocare, cum ar fi bateriile, volant sau pompare pot fi utilizate, n funcie de nevoile i dimensiunea sistemului . Aceast soluie poate oferi o serie de funcii valoroase pentru sigurana i calitatea funcionrii sistemului de alimentare. n plus, atunci cnd producia de generatoare regenerabile este capabila de a ntlni consum, exist o posibilitate de a opri generatoare de combustibili fosili i utiliza dispozitivul de stocare pentru controlul frecvenei. O astfel de mod de operare a fost realizat n practic n grila autonom a insulei Kythnos n Grecia . n configuraia implementata, un compensator sincron, care este un motor sincron, este utilizat pentru reglarea tensiunii. Invertorul baterie asigur curentul necesar pentru a reglementa frecvena.Mai mult dect att, s-a dovedit c hidrogenul poate fi folosit eficient ca un mediu de stocare n surse regenerabile de energie (SRE) e APS.Mai precis, excesul de energie produs din surse regenerabile astfel de sisteme la perioade de cerere sczut pot fi stocate sub form de hidrogen, care vor fi re-electrificate la cerere n perioadele n care resursa naturala nu este disponibila. Numeroase sisteme-TION demonstreaza n comunitile non-reea conectate i zonele izolate ca au fost dezvoltate pentru a investiga depozitarea rennoirii oportunitatilor de energie sub form de hidrogen i re-electrificarea n celule de combustibil . De asemenea, sondajul extern a fost efectuat din punct de vedere att tehnic ct i economic in domeniul integrrii tehnologiilor pe baz de hidrogen n diferite aplicaii .

La premisa Cres (Centrul pentru Surse Regenerabile de Energie), o interconectare ntre dou sisteme energetice de putere a avut loc. Prima const dintr-un fotovoltaic (PV) e Diesel Power Plant in timp ce a doua se refer la un sistem de alimentare cu hidrogen hibrid. Prin urmare, un nou sistem energetic de putere bazat pe tehnologii fotovoltaice, diesel i pe baz de hidrogen a aprut, crend RES i hidrogen tehnologii de integrare de laborator.n acest studiu, dup introducerea de energie electrica separat, sunt prezentate rezultatele experimentale din RES i hidrogen tehnologii de integrare de laborator. Mai mult dect att, o simulare de PV existenta e Diesel Power Plant i o optimizare pentru toate dimensiunile-com perma- se realizeaz n scopul de a nlocui generatorul diesel i bateriile. Profilul de ncrcare a unei case de ar agricol este folosit n acest scop. Baterii, ca un mediu de stocare a energiei, sunt nlocuite cu celule de combustibil PEM laboratorului, care ruleaz pe hidrogenul produs de PEM electroliz laboratorului. Electroliz este condus de exces de energie electric a sistemului i hidrogenul produs este stocat periodic ntr-un rezervor convenional. Dup aceast nlocuire, o comparaie ntre sistemele de are loc, de la ambele o tehnic i un punct de vedere economic. n cele din urm, este prezentat, de asemenea analiz de sensibilitate lund n considerare scenarii viitoare low cost pentru tehnologiile pe baz de hidrogen. Toate simulrile, optimizarea dimensiunilor componente i analiza de sensibilitate sunt realizate utiliznd hibrid modelul Opti-mization pentru sursele regenerabile de energie electrice (HOMER) simulare de scule .Acest instrument este dezvoltat de Laboratorul Naional pentru Energii Regenerabile (NREL) i versiunea utilizat n aceast lucrare este 2.67 beta. Intrri de Homer cu privire la electrolizor i celule de combustibil sunt bazate pe rezultatele experimentale menionate mai sus. E.I. Zoulias i N. Lymber-opulos au folosit instrument software HOMER pentru a simula, optimizarea i testa diferite scenarii de proiectare sistem pentru un numr de studii de caz investigarea integrarea tehnologiilor energetice hidrogen n APS .S.M. Shaahid i MA Elhadidy au folosit, de asemenea, HOMER pentru a evalua viabilitatea tehnico-economic de a utiliza sisteme de alimentare PV-diesel-hibrid ,baterie pentru a ndeplini cerinele de ncrcare de cldiri comerciale i rezideniale tipice.

2. Sisteme de alimentare

2.1. Surse de energie regenerabile a tehnologiilor pe baz de hidrogen de laborator integrat

Scopul principal al laboratorului este de a evalua i a compara diferite tehnologii de producie i de stocare a hidrogenului, precum i diferite tipuri de celule de combustibil. Mai mult dect att, diferite ci de producerea de hidrogen, depozitare i re-electrificare sunt testate sub diferite scenarii de utilizare. n aceast lucrare, calea care este examinat cuprinde un electrolizor PEM (modelul RE 20 Generator Hogen, fabricat de Energy Systems distribuite, Statele Unite ale Americii), un rezervor de stocare a gazului comprimat i o celul de combustibil PEM (modelul 5B48, fabricat de fia de alimentare). Electroliz are o capacitate de producie de hidrogen nominal de 0,5 Nm3 / h, la o presiune de pn la 13,8 bari. Unitatea este complet automat i puritatea hidrogenului este de peste 99,999% v / v. Consumul de energie vine la 6,1 kWh / Nm3 de hidrogen produs. Rezervorul de stocare de hidrogen comprimat are un volum fizic de 3 m3, presiunea maxim de stocare de 16 bari i o capacitate nominal de stocare a hidrogenului de 47 Nm3. Celula de combustibil PEM are o capacitate nominal de 5 kW (DC) i consumul de hidrogen este de 75 NL / min la putere nominal.

Stivele de electrolizoare si celule de combustibil opereaz cu siguran n DC. O stiv a electrolizor este prevzuta cu DC, n timp ce o stiv de celule de combustibile prevede DC. n cazul nostru, electroliz i pile de combustie PEM sunt echipate cu AC / DC i, respectiv, convertoare DC / AC. Prin urmare, ambele sisteme sunt tratate ca uniti AC n sensul prezentului studiu.

2.2. Central electric PV-diesel

Componentele i caracteristicile tehnice ale centralei hibrid sunt urmtoarele: un generator PV de nclinare fix (45_), cu o capacitate nominal de 1,1 kWp i un al doilea generator de PV cu sistem de urmrire poziie soarelui complet automatizate i capacitatea nominal de 4,4 kWp. Un generator diesel cu trei faze de 12,5 kVA, o banc baterie care const din 30 de celule unice n serie i cu o capacitate nominal de 680 Ah i o 9 kW AC e DC putere. Tensiunea nominal a bncii bateriei este 2.24 V i fiecare celul este inundata de acid de plumb (FLA).

3. Rezultate experimentale

Celulele de combustibil ale laboratorului PEM sunt interconectate cu o banc de sarcin (Avtron, K490). Aceast banc de sarcin este o unitate interioar, portabil, autonom pentru ncrcare electric i testarea 240 VAC, o singur faz, 60 Hz surse de alimentare. Banca de sarcin este conceputa pentru linia de producie i utilizarea site-ului de locuri de munc. Capacitatea de ncrcare la 240 V ca, o singur faz, 60 Hz este format din cinci pai pentru un total de 10 kW. Acestea sunt: 0,25, 0,25, 0.50,1, 2, 3 i 3 kW.Un numr de experimente au fost efectuate pentru a nu numai de a testa celula de combustibil ca o surs de alimentare, dar, de asemenea, s utilizeze rezultatele ca intrri de funcionare de baz pentru simulrile de mai jos. Parametrii de operare diferite, cum ar fi puterea de ieire i temperatura de funcionare a pilei de combustie n stiv i, de asemenea, eficiena global a sistemului sunt prezentate n Fig. 1 i 2. Mai mult dect att, aceti parametri sunt ies n condiii diferite de funcionare. Figura. 1 prezint rezultatele sub sarcin stabila (3 kW) i Fig. 2 prezint rezultatele sub sarcin plutitoare.

Figura 1. Prezint rezultatele sub sarcin stabila (3 kW)

O concluzie comun iese din ambele diagrame este c pila de combustie PEM are nevoie de timp s se nclzeasc. Acest timp este de aproximativ 17 de minute indiferent dac ruleaz sub sarcin stabila sau flotanta. Temperatura asigurat de software-ul unitii n aceste cazuri este de 55 _C. n ceea ce privete eficiena sistemului, la momentele n care celula de combustibil ruleaza sub sarcin stabil de 3 kW, aceasta este de peste 50% (aproape 55%). Pe de alt parte, balane de eficien ale sistemului global de ntre 45 i 50%, n cazul n care celula de combustibil ruleaza sub sarcin variabil i n condiii de temperatur optim. n plus, eficiena sistemului este mai mic atunci cnd celula de combustibil ruleaza sub loturile care se apropie de capacitatea sa nominal (5 kW). n sarcini medii i inferioare, eficiena sistemului este mai mare aa cum este prezentat n Fig. 2. Acest lucru se datoreaz faptului c n loturile mai mari auxiliare e nevoie de mai mult energie pentru a urmri sarcina. Sistemul petrece mai mult energie prin auxiliare pentru a comprima aerul i racirea stivei. Mai mult dect att, n aceste cazuri, consumul de hidrogen este mai mare. Eficiena n loturile mai mari este afectat nu numai de puterea pe auxiliara, dar i de densitatea de curent. n loturile mai mari pilele de combustie PEM funcioneaz n densitate de curent mai mare, care, de asemenea, duce la eficien mai mic. Acesta este un fapt care caracterizeaz alte aplicaii de stocare a energiei, cum ar fi sistemele flux redox acumulator (RFB).

Figura 2. Prezint rezultatele sub sarcin plutitoare.

Pentru scopurile acestui studiu i innd cont de rezultatele experimentale menionate mai sus, eficiena de celule de combustibil a apreciat cu 50%. Acest pre va fi folosit ca un instrument de intrare la HOMER n simulrile de mai jos. n cele din urm, este important de menionat c rspunsul unitii, atunci cnd trecerea de la un nivel de ncrcare la altul este instantanee i independent de diferena dintre nivelul de ncrcare. n plus, linia de pe ambele diagrame care descrie puterea de ieire a stivei implic att energia produs s urmeze ncrctura i energia produs de auxiliare. Unele spaii ntre linii pe ambele diagrame n fig. 1 i 2 au aprut ca urmare a consumului de combustibil celule software dor.

4. Simularea, optimizarea i sensibilitatea rezultatelor analizelor

Rezultatele de la doua simulari, o optimizare dimensiune component i o analiz de sensibilitate sunt prezentate la aceast seciune a lucrrii. La punctul 4.1 sunt prezentate rezultatele simulrii ale centralei existente de alimentare diesel PV e i la punctul 4.2 sunt prezentate rezultatele din ambele simulare i optimizare a dimensiunilor componente pentru un sistem de alimentare numai pe baza PV i hidrogen technol-Ogies. Scopul principal este de a decide cu privire la dimensiunile componente ale sistemului energetic al doilea, care integreaz tehnologiile pe baz de hydrogen ,n scopul de a nlocui bateriile, ca un mediu de stocare a energiei, de la staia de alimentare diesel existent PV . n cele din urm, o analiz de sensibilitate lund n considerare scenariile de cost viitor pentru tehnologiile pe baz de hidrogen se realizeaz, n scopul de a compara cele dou sisteme de alimentare dintr-un punct de vedere economic. Rezultatele care ies din aceast analiz de sensibilitate sunt prezentate la punctul 4.3.n ambele sisteme, este folosit profilul de ncrcare a unei case de ar agricol situat la Pikermi aproape CRES. Aceasta casa este vizitata doar la sfrit de sptmn, timp de patru luni (ianuarie, februarie, noiembrie i decembrie). Consumul maxim electric al acestei case apare n timpul lunilor de var (iunie, iulie i august) i profilul de sarcin pentru luna martie, aprilie, mai, septembrie i octombrie rmne aceeai. In Fig. 3 i 4 profil de sarcin sezonier casei i DMAP sunt afiate. Profilul casei de sarcin are un vrf de 4 kW i o medie de 41.8 kWh / zi. In Fig. 5 i 6, se prezint arhitectura ambele sisteme.

4.1. PV e central electric diesel simulare

Instrument de simulare Homer necesit intrri tehnico-economice pentru componentele sistemului. Intrri tehnice pentru centrala diesel PV sunt descrise mai sus. n acest paragraf, sunt prezentate intrrile economice ale acestui sistem. Costul capitalului pentru panoul fotovoltaic de 5,5 kW este de 33 000 V i durata de via este de 20 de ani. De asemenea, un cost operaional i de ntreinere de 200 V / an a fost luat n considerare.Costul capitalului pentru generator diesel de 12,5 kVA este 9500 V i durata de via este de 15.000 de ore de funcionare.

Figura 3. Profilul de sarcin sezon.

Figura 4. DMap Figura 5. Baterii e PV e sistemul de Putere,tehnologii pe baza de hydrogen

In sistemele de putere de sine stttoare e un rezervor de combustibil diesel, trebuie introduse n sistem .Prin urmare, costul de capital pentru generatorul diesel include costul unui rezervor motorin. Mai mult dect att, banca a bateriei i convertorul de putere este de 25000 V i 8000 V, respectiv. Costul de exploatare i ntreinere att pentru banc bateriei i convertorul de putere este de 100 V / an, n timp ce durata lor de via este de 15 ani.

nainte de a prezenta rezultatele noastre de simulare, alte intrri eseniale trebuie s fie menionate. Aceste intrri sunt de mare interes, deoarece au de a face cu controlul sistemului i calculul caracteristicilor operaionale i economice ale centralei diesel PV e. n primul rnd, durata de via a proiectului de simulare este de 20 de ani. n ceea ce privete strategia de expediere, a fost folosit o ncrctur n urma opiune. n cadrul acestei opiuni, generatorul diesel nu produce puterea sa nominal n timpul funcionrii. Ea produce la fel de mult putere este necesar pentru a satisface cererea. In plus, controlul privind generatoare, a fost utilizata opiunea care permite dou sau mai multe Gener-ators pe acelai autobuz pentru a produce energie n acelai timp.

Rezultatele care ies din HOMER, instrument de simulare arat fluxul electric n cadrul sistemului. Aceste rezultate sunt concentrate n tabelul 1. Producia total de energie este 19021 kWh / an, n timp ce 10212 kWh / an (54%) sunt produse de panourile fotovoltaice i 8809 kWh / an (46%) sunt produse de generator diesel. Prin urmare, centrala diesel PV e are o valoare fracionara din surse regenerabile de 0,54. Consumul total de energie din casa lui AC sarcin principal este de 15,257 kWh / an. Deficit Capacitatea este practic zero, aa cum nu exist nici un deficit n orice moment ntre necesar i capacitatea de funcionare actuale. Rezultatele de emisii de funcionarea sistemului de putere sunt, de asemenea, ilustrate n tabelul 1. Emisiile provin de la exploatarea generatorului diesel care, n cazul nostru este un motor cu ardere intern.

a. PV e sistemul de putere tehnologii pe baz de hidrogen simulare

n sensul actual simulare sistem de putere, intrrile economice pentru panoul fotovoltaic, banca a bateriei i convertorul de putere sunt aceleai. n plus, durata de via a proiectului rmne de 20 de ani, iar parametrii privind att strategia de expediere i generatoarele de control rmn identice cu cele descrise mai sus. Intrri economice pentru electroliz, rezervorul de hidrogen i celula de combustibil PEM se bazeaz pe costurile de unitile "care compun ale surselor de energie regenerabile i a tehnologiilor pe baz de hydrogen.

Tabel 1. Fluxul de energie i a emisiilor de sistemul de putere diesel PV e.

ProductionkWh/yr%

PV array1021254

Diesel generator880946

Total19021100

ConsumptionkWh/yr%

AC primary load15257100

Total15257100

PollutantEmissions (kg/yr)

Carbon dioxide11985

Carbon monoxide29.6

Unburned hydrocarbons3.28

Particulate matter2.23

Sulfur dioxide24.1

Nitrogen oxides264

Integrarea de laborator. Electrolizor Laboratorul are un cost de capital de 120.000 de V i un cost de exploatare i ntreinere a 1000 V / an. Randamentul aparatului este de 60%, iar acest lucru este parametrul care include pierderile electrolizor. Mai mult dect att, durata sa de via este de 20 de ani. Cisterna hidrogen are un cost de capital de 6000 V i o via timp de 25 de ani. Celula de combustie PEM 5 kW are un cost de capital de 25.000 V. In plus, aa cum s-a menionat mai sus i dup analizarea rezultatelor experimentale ale unitii, eficiena celulei de combustibil PEM ca sistem este considerat a fi de 50%. n ceea ce privete costul de operare i ntreinere, o analiz de sensibilitate efectuate pentru a descrie efectul acestui parametru asupra rezultatelor. In Fig. 7, se arat c efectul costurilor de operare i ntreinere pe costul energiei (COE), produs de sistemul nu este de mare importan.

Optimizarea dimensiunile componente pentru acest sistem de alimentare a artat c capacitatea nominal PV trebuie s creasc de la 5,5 kW la 19 kW, n scopul de a nlocui generatorul diesel. Mai mult dect att, optimizare a artat c capacitatea nominal de electroliz i capacitatea de stocare a rezervorului de hidrogen au s fie crescut de la 3 la 5 kw i 4-16 kg,. Excesul de energie electric de la panourile fotovoltaice va conduce electrolizor care produce hidrogen. Hidrogenul vor fi stocate periodic n rezervorul de hidrogen, n scopul de a conduce celula de combustibil PEM n momentele n care panoul fotovoltaic afirm n imposibilitatea de a rspunde la cererea de sarcin primar.

Tabel 2. Fluxul de energie i a emisiilor de sistemul de putere tehnologiilor pe baz de hidrogen baterii PV E E.

ProductionkWh/yr%

PV array3527994

Fuel Cell22656

Total37544100

ConsumptionkWh/yr%

AC primary load1512762

Electrolyzer load939938

Total24526100

PollutantEmissions (kg/yr)

Carbon dioxide0

Carbon monoxide0.884

Unburned hydrocarbons0.0979

Particulate matter0.0666

Sulfur dioxide0

Nitrogen oxides7.88

Tabel 3. Parametrii economici pentru sistemul de alimentare diesel PV e.

ComponentCapitalReplacementO&MFuelSalvageTotal

(V)(V)(V)(V)(V)(V)

PV33000022940035294

Diesel 950014173269452202_257175998

generator_4157

Batteries2500083451147030335

Converter8000333811470_166310822

System7550025857728252202_8392152449

n ceea ce privete celule de combustibil de dimensiune, sa decis c o celul de combustibil de capacitate nominal de 5 kW trebuie s fie stabilit, dei acest lucru este mai mare dect dimensiunea optim. Dimensiunea optim pentru putere nominal de celule de

Motivul pentru stabilirea unei celule de combustibil cu o capacitate nominal mai mare dect cel optim este ca instrument HOMER nu se integreaz faptul c pilele de combustie PEM sunt n imposibilitatea de a urmri cererea sarcin primar sau de a folosi n mod necorespunztor n condiii de maxim de ieire de putere. Optimizarea de dimensiuni rezervorului de electroliz i hidrogen mpreun cu nfiinarea unei celule de combustibil PEM 5 kW dus nu numai la nlocuirea generatorului diesel, dar i n reducerea capacitii de stocare a bateriei bncii. Prin urmare, banca a bateriei de la acest sistem de putere este format din 10 de celule singure ntruct la centrala PV e format din 30 de celule singure cum sa menionat mai sus.

Instrument de simulare Homer prezinta fluxului electric n acest sistem, care apare n tabelul 2. Producia total de energie este 37544 kWh / an, n timp ce 35279 kWh / an (94%), sunt produse de panourile fotovoltaice i 2265 kWh / an (6%) sunt produse din celula de combustibil. Fraciunea regenerabile acestui sistem este 1 deoarece nu exist un generator diesel de data aceasta. Consumul total de energie din casa lui AC sarcin principal este de 15,127 kWh / an. Dei profilul casei de sarcin este aceeai n ambele sisteme electrice, consumul total de energie este diferit deoarece nu exist sarcin electric nesatisfacuta in e hidrogen tech-tehnologii sistem de putere PV. Sarcina electric nesatisfacuta este de 130 kWh / an (0,8%) i lipsa capacitii este de 1% din cauza deficitul dintre necesar i capacitatea de funcionare actuale. n tabelul 2 sunt prezentate, de asemenea, emisiile provenind de la funcionarea acestui sistem de putere. Nu exist emisii de CO2 i SO2, deoarece nu exist generator diesel. Pe de alt parte, exist 7.88 kg / an a emisiilor de NOx, datorit faptului c celula de combustibil nu folosete oxigen curat (O2), dar pe de aer atmosferic care conine att O2 i azot (N2).

b. Analiza de sensibilitate

Instrument de simulare HOMER ofer parametri economici pentru sistemele de alimentare. Dup simularea ambele sisteme de alimentare, un rezumat economic este prezentat pentru fiecare dintre ele. Tabelele 3 i 4 prezint parametri economici, att pentru motorin centrala PV e i puterea tehnologiei hidrogenului SISTEMIC1 PV e. Exist o diferen mare ntre sistemele privind costul capitalului iniial i costul prezent Net (CNP). Acest lucru se datoreaz faptului c tehnologiile de hidrogen (PEM electrolizor i combustibil de celule, rezervor de hidrogen), care nlocuiesc operaie generator diesel, la al doilea sistem de putere, au mare iniial, nlocuire i costuri de operare i ntreinere.Un parametru critic care nu este prezentat n tabelele 3 i 4 este costul energiei produse (COE). Acest parametru este esenial pentru a efectua o analiz de sensibilitate i compara sistemele energetice. Consiliul Europei pentru diesel centrala PV e este 0.871 V / kWh, n timp ce pentru sistemul de putere tehnologiilor pe baz de hidrogen PV e este de 2.436 V / kWh. In Fig. 8 sunt prezentate rezultatele analizei de sensibilitate la data de 1 diesel pretului combustibilului pentru centrala diesel PV e. Dup cum se arat, Contri-con- din preul motorinei la Consiliului Europei pentru un astfel de sistem nu este foarte considerabil. De exemplu, o cretere de 0,2 V / L la rezultatele de pre diesel la o cretere considerabil a 0,06 V la COE sistemului. Cea de a doua analiz de sensibilitate realizate pe sistemul de alimentare tehnologiilor pe baz de hidrogen PV e. n aceast analiz de sensibilitate, electroliz i costurile de capital celule de combustibil considerate variabile Sensi-ductivitate. Valorile finale pentru aceste variabile provin de la rezultatele ateptate ale pilelor de combustie i hidrogen Planul de implementare ntreprinderea comun anual pentru anul 2008 . Rezultatele sunt concentrate n Fig. 7. Devine clar aici c contribuia electrolizei i costurile de capital celule de combustibil la COE al sistemului este de mare importan. Acest lucru se datoreaz faptului c exist o mare diferen ntre costurile iniiale de capital pentru electroliz i celula de combustibil, precum i costurile de capital provenind de la Planul de implementare specifice. Un cost de capital de 5000 V / Nm3 de hidrogen produs pentru electrolizoare PEM i un cost de capital de 3000 V / kW pentru pilele de combustie PEM sunt menionate ca rezultatele ateptate n acest raport. Aceste valori a dus la o COE de 1,24 V / kWh pentru tehnologiile pe baz de hidrogen sistemul energetic fotovoltaic e

Tabel 4. Parametrii economice pentru sistemul de alimentare tehnologiilor pe baz de hidrogen baterii PV E

ComponentCapitalReplacementO&MFuelSalvageTotal

(V)(V)(V)(V)(V)(V)

PV114,0000792500121,925

Fuel cell25,000132763960_123737,435

Batteries833372543820_47515,495

Converter52000918006118

Electrolyzer200,000019,11700219,117

Hydrogen24,000000_149722,503

tank_3208

System376,53320,53028,7370422,592

Figura 6. Efectul de pre al motorinei pe COE sistemului.

Figura 7. Contribuia electrolizor i costurile de capital de celule de combustibil la COE sistemului.

5. Concluzii

Simulrile rezultatele de la tehnologiile pe baz de hydrogen, sistemul de putere PV e aratat ca, in scopul de a elimina generatorul diesel de posibil sistem de alimentare cu energie casei, o cretere a capacitii de nominal PV este necesara (5.5 - 19 kW). O cretere a capacitii nominale att electrolizor i rezervorul de hidrogen este, de asemenea, esenial (ntre 3 i 5 kW i de la 4 la 16, respectiv kg). Dei cererea de vrf a casei este de 4 kW, celula de combustibil trebuie s aib o capacitate nominal de 5 kW la fel ca n capacitate nominal energia produsa pentru operarea auxiliare, este de asemenea inclus. Combinaia dintre dimensiunile optime pentru tehnologiile PV i hidrogenului, ca rezultat nu numai ndeprtarea diesel ge-ator, ci i n reducerea celulelor care constituie banca bateriei (de la 30 la 10). Cu siguran tehnologiile pe baz de hidrogen vor servi ca mediu de stocare a energiei n sistemele de alimentare hibride. n afar de rezultatele-TION simularea prevzuta n sondajul nostru, alte simulri au fost efectuate n scopul de a nlocui banca bateria n total. n acest caz, matrice PV, electroliz, rezervorul de hidrogen i celula de combustibil PEM ar trebui s fie supradimensionate n scopul de a ndeplini sarcina. Mai mult dect att, rezultatele simulrii furnizat un COE care a fost mai mare i imposibil s fie comparate cu COE din sistemul de alimentare PV-diesel. n ceea ce privete emisiile, cum ar fi CO2, CO, hidrocarburi nearse, particule, SO2 i NOx, ele sunt extrem de mari n sistemul de putere diesel PV e datorit funcionrii generatorului diesel, n timp ce n sistemul de putere pe baza PV e hidrogen, aceleai emisiile sunt aproape de zero. Din punct de vedere economic, COE de la ambele sisteme este parametrul critic. n sistemul de alimentare diesel PV e valoarea acestui parametru se ridic la 0.871 V / kWh, n timp ce n sistemul de putere pe baza PV e hidrogen se ridic la 2.436 V / kWh. Acest lucru se datoreaz costurilor ridicate de capital att electrolizor i celula de combustibil. Aa cum se arat din analiza de sensibilitate, contribuia acestor costuri COE sisteme "este de mare importan. Avnd n vedere rezultatele corespunztoare ateptate ale pilelor de combustie i hidrogen Planul de implementare ntreprinderea comun anual pentru anul 2008,Consiliului Europei pentru sistemul de putere pe baza PV e hidrogen scade la 1,24 V / kWh. Acesta este de aproximativ o reducere de 50% fa de valoarea iniial. Prin urmare, o posibil reducere cu privire la costurile de capital ale echipamentelor energetice hidrogen n combinaie cu reducerea emisiilor de menionat mai sus s-ar putea face pe baz de sisteme de alimentare cu hidrogen mai competitive.16