Чилійська дослідницька група розробила систему для виробництва екологічно чистого водню у побутових масштабах із використанням відпрацьованих фотоелектричних модулів яка дозволяє досягти вирівняної вартості водню приблизно 5,8 дол./кг.
Робота під назвою "Виробництво екологічно чистого водню з використанням відпрацьованих фотоелектричних панелей для побутового застосування" опублікована в журналі Energy Conversion and Management.
Запропоноване рішення поєднує в собі сонячні панелі, що відслужили свій термін, зберігають від 80% до 90% своєї початкової потужності, з електролізером з протонно-обмінною мембраною (PEM). На відміну від традиційних систем, які покладаються на силову електроніку, таку як інвертори або трекери точки максимальної потужності, цей підхід використовує внутрішню переконфігурацію фотоелектричного модуля для узгодження його вольт-амперної характеристики з вимогами електролізера. Це усуває необхідність у додаткових компонентах та знижує складність системи, пояснили вчені.
Конфігурація системи змінює електричну архітектуру панелі шляхом паралельного з'єднання підмножин комірок, що забезпечує ефективнішу взаємодію з електролізером. "Завдяки доступу до внутрішніх шин для створення власних паралельних підрядків, ця стратегія узгодження напруги може бути узагальнена на інші стандартні архітектури, такі як 60-коміркові або 96-коміркові модулі", — заявила дослідницька група. "Ця гнучкість дозволяє системі долати неоднорідність відпрацьованих панелей, забезпечуючи індивідуальне узгодження напруги та локалізацію локальних відмов комірок у різних фотоелектричних системах".
За словами дослідників, система забезпечує річне вироблення енергії, що дорівнює 88% від вироблення при оптимізації на основі силової електроніки, зберігаючи при цьому простоту експлуатації, що є ключовою перевагою для побутового використання.
Експериментальні результати, що підтверджені в реальних умовах, показують щоденне виробництво водню близько 345 літрів. Це значно перевищує розрахункову базову потребу для основних побутових потреб, таких як приготування їжі або опалення, що становить приблизно 120 літрів на день. Система досягає ефективності перетворення сонячної енергії на водень близько 7%, вловлюючи понад 70% теоретичного максимуму для спрощених конфігурацій.
З економічного погляду система забезпечує вирівняну вартість водню (LCOH) приблизно 5,8 дол./кг, що являє собою зниження на 18% в порівнянні зі складнішими еталонними системами. Перевага у вартості в основному обумовлена усуненням силової електроніки та повторним використанням наявних фотоелектричних модулів. Дослідники стверджують, що ця концепція може допомогти одночасно розв'язати дві проблеми: обсяг фотоелектричних відходів, що зростає, і високу вартість екологічно чистого водню. Повторне використання панелей продовжує термін їхньої служби та знижує навантаження на ланцюжки постачання сировини.
Проте автори відзначають обмеження, зокрема нижчу ефективність проти систем з удосконаленим електронним управлінням і залежність від змінної сонячної радіації. Попри це вони вважають, що простота системи, низька вартість і легкість інтеграції роблять її перспективним варіантом для децентралізованих додатків.
