Πατέντα ερευνητών δείχνει πως τροφοδοτούνται σπίτι αποκλειστικά με φωτοβολταϊκά, υδρογόνο καιμπαταρίες

Πιλοτικό έργο για ένα αυτάρκες σπίτι που λειτουργεί αποκλειστικά με φωτοβολταϊκά, μπαταρίες και αποθήκευση υδρογόνου δημιούργησε μία ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Κανταβρίας στην Ισπανία .

«Αυτή η κατασκευή συνδυάζει φωτοβολταϊκά πάνελ και υδρογόνο (PVHyP) ως μέθοδο εποχιακής αποθήκευσης ενέργειας, επιτυγχάνοντας τον φιλόδοξο στόχο της επίτευξης μιας ηλεκτρικά αυτάρκης κοινωνικής κατοικίας καθ' όλη τη διάρκεια του έτους», ανέφερε η ομάδα. «Για την επίτευξη αυτού του στόχου, έχει αναπτυχθεί μια προσαρμοσμένη στρατηγική διαχείρισης ενέργειας (EMS) που βασίζεται στην κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας και τη ροή ενέργειας εντός του PVHyP, διασφαλίζοντας ότι η ηλεκτρική κατανάλωση του σπιτιού καλύπτεται πάντα είτε μέσω φωτοβολταϊκών πάνελ, κυψελών καυσίμου ή μπαταρίας.»

Για την προσομοίωση τους, οι επιστήμονες συνέλεξαν δεδομένα από τον Ιανουάριο του 2022 έως τον Δεκέμβριο του 2023 για ένα σπίτι 80 m2 που βρίσκεται σε ένα μικρό χωριό στη βόρεια Ισπανία. Οι λογαριασμοί ηλεκτρικού ρεύματος από τα χρόνια πριν από την ηλεκτροδότηση από ανανεώσιμες πηγές του σπιτιού έδειχναν ότι κατανάλωνε 2.513 kWh/έτος με μέση ημερήσια κατανάλωση 6,88 kWh. Η μέση κατανάλωση το χειμώνα και το φθινόπωρο ήταν πάνω από 7,3 kWh και το καλοκαίρι 5,88 kWh/ημέρα.

Με αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες εκτίμησαν το ενεργειακό σύστημα χρησιμοποιώντας βελτιστοποίηση λογισμικού και ανάλυση αγοράς. Τέλος, εγκατέστησαν 20 ηλιακούς συλλέκτες ισχύος 40 W ο καθένας στην οροφή, καθώς και τέσσερις μπαταρίες 2,4 kWh.  Η υπόλοιπη κατασκευή εγκαταστάθηκε σε υπόστεγο στο γειτονικό οικόπεδο. Αυτό περιλάμβανε μια δεξαμενή νερού 35 L που χρησιμοποιούσε νερό της βρύσης μετά τον καθαρισμό για ηλεκτρόλυση και μια δεξαμενή αποθήκευσης υδρογόνου 600 L στα 300 bar.

Με την προτεινόμενη διαμόρφωση συστήματος, τα φωτοβολταϊκά πάνελ πρέπει πρώτα να τροφοδοτούν το φορτίο του σπιτιού. Η υπερβολική παραγωγή θα φορτίσει στη συνέχεια την μπαταρία και μόλις γεμίσει, αποθηκεύεται σε μια δεξαμενή αποθήκευσης υψηλής πίεσης με τη μορφή υδρογόνου που παράγεται από έναν ηλεκτρολύτη.

«Όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι ανεπαρκής για να καλύψει τη ζήτηση του σπιτιού, οι μπαταρίες παρέχουν την απαραίτητη ενέργεια στην κατοικία», εξήγησαν οι ερευνητές. «Εάν οι μπαταρίες είναι αποφορτισμένες, η κυψέλη καυσίμου παράγει ηλεκτρική ενέργεια για να φορτίσει τις μπαταρίες από το αποθηκευμένο υδρογόνο. Στο μέτρο του δυνατού, το υδρογόνο που αποθηκεύεται στο buffer χρησιμοποιείται πρώτα για να αποφευχθεί το στάδιο συμπίεσης, αυξάνοντας έτσι την ενεργειακή απόδοση. Το σύστημα και το σπίτι συνδέονται με το δίκτυο σε βάση ιδιοκατανάλωσης για να πουλήσουν πίσω στο δίκτυο όλη την πλεονάζουσα ενέργεια».

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, το σπίτι μπόρεσε να είναι αυτάρκες  και το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας του μειώθηκε από 0,86 € (0,92 $)/kWh σε 0,34 € /kWh και οι ένοικοι εξοικονομούσαν 1.170 € ετησίως. «Σχεδόν 15.200 kWh έχουν εξοικονομηθεί από ορυκτά καύσιμα, που αντιστοιχεί σε περίπου 2.260 κιλά CO2», τόνισαν οι ερευνητές.