مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ساخت نمونه آزمایشگاهی سیستم هیبریدی انرژی بادی-پیل سوختی با تأمین هیدروژن به روش الکترولیز و تحلیل فنی آن

نویسندگان
دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
نیروگاه‌های بادی به عنوان یکی از منابع انرژی‌های تجدیدپذیر بعضاً در ساعات پیک مصرف جواب‌گو نیستند؛ لذا ایجاد یک سیستم ذخیره‌سازی توان و پشتیبان برای این نیروگاه‌ها ضروری به نظر می‌رسد. در این پژوهش‌ یک سیستم هیبریدی متشکل از چهار جزء اصلی توربین بادی، الکترولیزر، ذخیره هیدروژن و پیل سوختی، جهت تأمین توان قابل‌اطمینان ارائه گردید. در ساعات کم باری، توان اضافی تولیدشده وارد واحد الکترولیز شده و در آنجا آب به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می‌شد. هیدروژن در ساعات پیک مصرف برای تولید برق وارد پیل سوختی می‌گردید تا تقاضای برق شبکه ارضا گردد. در این پژوهش ابتدا با ساخت آزمایشگاهی سیستم مذکور میزان تولید هیدروژن توسط الکترولیزر و میزان تولید توان توسط پیل سوختی بررسی شد. بیشترین میزان هیدروژن تولیدی توسط این سیستم در هر ساعت به طور متوسط 304 میلی‌لیتر بود. در نتیجه میزان توان تولیدی توسط پیل سوختی 1008 میلی‌وات محاسبه شد. از سویی سیستم هیبریدی مذکور ظرفیت توربین بادی را به میزان 1.8 % افزایش داد. همچنین میزان توان خروجی الکترولیزر حدود 50% و میزان توان تولیدی پیل سوختی در حالت ماکزیمم 6.7 % خروجی الکترولیزر محاسبه گردید. با در نظر گرفتن این دو مقدار، میزان توان تولیدی پیل سوختی نسبت به توان خروجی از توربین بادی 1 به 30 به دست آمد. در ادامه سیستم هیبریدی ساخته شده برای تامین برق 205 خانوار مدل شد و مطالعه موردی برای سیستم مورد نظر در منطقه کوهین انجام شد. مطالعه موردی ونیز تحقیقات آزمایشگاهی برای سیستم هیبریدی مذکور برای اولین بار در ایران صورت گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

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

نویسندگان English

Alireza Zahedi
Seyed Amirail Amirkhlili
Ali Ghaffari Nejad
چکیده English

The wind is one of developing sources of renewable energy in recent years. Wind power often is unusable at peak times. Therefore, a storage system or backup power is always necessary. In this study, a hybrid system was applied for a wind turbine to provide the reliable power. The hybrid system consisted of four main components: a wind turbine, electrolyzer, hydrogen storage and fuel cell. The extra electricity produced in fewer demand hours by wind turbine was conducted to a hydrogen and oxygen generator system. Hydrogen were stored in a tank. Then, hydrogen was introduced to a fuel cell unit in order to produce electricity at peak times (when the electricity produced by wind power was 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 Kouhin area.

کلیدواژه‌ها English

Wind turbine
electrolyze
Hydrogen
fuel cell
energy storage