ساخت نمونه آزمايشگاهي سيستم هيبريدي انرژي بادي-پيل سوختي با تأمين هيدروژن به روش الكتروليز و تحليل فني آن

Lab Scale Production of Wind Power-Fuel Cell Hybrid Systems by Use of Electrolysis Process and Study of Technical Analysis

كاهش منابع انرژي هاي فسيلي و افزايش انتشار گازهاي گلخانه اي روز به روز نياز به منابع پاك و لايزال انرژي را بيشتر مي كند. يكي از منابع انرژي هاي تجديدپذير انرژي بادي است كه در سالهاي اخير همواره در حال توسعه بوده است. نيروگاههاي بادي گاها در ساعات پيك مصرف جوابگو نيستند، لذا يك سيستم ذخيره سازي توان و پشتيبان براي اين نيروگاهها ضروري به نظر مي رسد. در اين پژوهش تلاش شده است تا يك سيستم هيبريدي براي اتصال به نيروگاه بادي، جهت تأمين نون قابل اطمينان و همچنين توليد محصولات جانبي با ارزش ارائه گردد. سيستم هيبريدي كه در اين پژوهش معرفي شده متشكل از چهار جزء اصلي است: توربين بادي، الكتروليزر، ذخيره هيدروژن و پيل سوختي. سازوكار سيستم به اين صورت است كه در ساعات كم باري، تون اضافي توليد شده توسط توربين بادي وارد واحد الكتروليز شده و در آنجا به هيدروژن و اكسيژن تبديل مي شود. هيدروژن و اكسيژن تبديل شده فشرده شده و در مخازن مخصوص به خود ذخيره مي شوند. اين گازها در ساعات پيك مصرف براي توليد برق وارد پيل سوختي مي گردند تا تقاضاي برق شبكه ارضا شود. در اين پژوهش ابتدا با ساخت يك نمونه آزمايشگاهي سيستم هيبريدي مذكور ميزان توليد هيدروژن توسط الكتروئيز قليايي و ميزان توليد توان توسط پيل سوختي غشاء پليمري بررسي شد. بيشترين ميزان هيدروژن توليدي توسط اين سيستم در هر ساعت به طور متوسط 304 ميلي ليتر بود. در نتيجه ميزان توان توليدي توسط پيل سوختي mM 1008 محاسبه شد. پس از ساخت نمونه آزمايشگاهي، مطالعه موردي براي سيستم مورد نظر در منطقه كوهين انجام شد.

Wind has become one of the developing sources of renewable energy in recent years. Wind power is often unusable at peak times. Therefore, a storage system or backup power is always necessary. In this study, a hybrid system is presented for a wind farm to provide the reliable power. The hybrid system consists of four main components: a wind turbine, electrolyzer, hydrogen storage and fuel cell. The mechanism of this system is that the extra electricity produced in fewer demand hours by wind turbines is conducted to a hydrogen and oxygen generator system. Hydrogen and oxygen are compressed and stored in special tanks. Then, hydrogen is introduced to a fuel cell unit in order to produce electricity at peak times (when the electricity produced by wind power is less than demand). The hydrogen production rate by alkaline electrolysis as well as the electricity production by PEM fuel cell was investigated. The maximum hydrogen produced by the system per hour average was 304 ml and the power produced by the fuel cell was 1008 MW. After the construction of the prototype, a case study for this system was done in the Kouhin area.