Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Exeter του Ηνωμένου Βασιλείου διερεύνησαν τις δυνατότητες εγκατάστασης ενός πλωτού φωτοβολταϊκού πάρκου (FPV) στο φράγμα Wadi Dayqah του Ομάν και τη σύνδεσή του με ένα σύστημα αποθήκευσης υδρογόνου, σύμφωνα με το περιοδικό pv.
Χρησιμοποιώντας διάφορα προγράμματα λογισμικού για την προσομοίωση και τη βελτιστοποίηση του μεγέθους του έργου, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το έργο είναι τεχνικά βιώσιμο, αν και με σχετικά υψηλότερο ισοσταθμισμένο κόστος υδρογόνου (LCOH).
«Η προτεινόμενη τοποθεσία για το σύστημα FPV είναι το φράγμα Wadi Dayqah, που βρίσκεται στη βορειοανατολική περιοχή του Σουλτανάτου του Ομάν, περίπου 83 χιλιόμετρα νοτιοανατολικά του Μουσκάτ στο Κουραγιάτ», δήλωσαν οι επιστήμονες. «Ο ταμιευτήρας, που καλύπτει έκταση 350 εκταρίων, σχηματίζεται από δύο φράγματα. Το φράγμα διαθέτει μέση ετήσια παγκόσμια οριζόντια ακτινοβολία 2.083,6 kWh/m2 και διατηρεί μέτρια μέση ετήσια θερμοκρασία περιβάλλοντος 28,43 C».
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το λογισμικό PVsyst για την κατασκευή του συστήματος FPV. Εντόπισαν μια περιοχή 130.000 m2 στον ταμιευτήρα με ελάχιστη σκίαση από τα γύρω βουνά. Στη συνέχεια, προσομοίωσαν τη χρήση μιας διφασικής μονοκρυσταλλικής μονάδας πυριτίου με 635 W και απόδοση 20,5%. Το κόστος του συστήματος εκτιμήθηκε σε 1.260 δολάρια/ kW, με αναμενόμενη διάρκεια ζωής 25 ετών.
«Λόγω της έλλειψης συγκεκριμένων στοιχείων σχετικά με την ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά νοικοκυριό στο Ομάν, έγινε μια υπόθεση χρησιμοποιώντας το μέσο μέγεθος του νοικοκυριού στο Ομάν που είναι 7,2 άτομα και την ετήσια κατά κεφαλήν κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στο Ομάν που είναι 8,274 MWh», ανέφεραν οι ακαδημαϊκοί. «Από τον υπολογισμό αυτό προκύπτει μια εκτιμώμενη ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά νοικοκυριό 60 MWh/έτος. Ο αριθμός αυτός χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για να προσδιοριστεί ο αριθμός των νοικοκυριών που το προτεινόμενο σύστημα μπορεί να καλύψει τις ηλεκτρικές τους ανάγκες».
Για το σύστημα αποθήκευσης υδρογόνου χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό HOMER Pro για τη βελτιστοποίηση του μεγέθους του με το ελάχιστο ενεργειακό κόστος. Οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι θα χρησιμοποιήσουν έναν ηλεκτρολύτη μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) με κόστος κεφαλαίου 2.500 $/kW και διάρκεια ζωής 15 ετών, μια κυψέλη καυσίμου PEM με κόστος 2.500 $/kW και διάρκεια ζωής 60.000 ωρών, μια δεξαμενή υδρογόνου που κοστίζει 1.000 $/kW και διαρκεί 15 χρόνια και έναν μετατροπέα με κόστος 300 $/kW και 15 χρόνια, αντίστοιχα.
Όσον αφορά το σύστημα αποθήκευσης, το εργαλείο βελτιστοποίησης υπέδειξε βέλτιστη δυναμικότητα ηλεκτρολύτη 22 MW, δεξαμενή αποθήκευσης 60.000 kg, κυψέλη καυσίμου 13 MW και μετατροπέα 12,4 MW. “Με εγκατεστημένη ισχύ 26,57 MW, το σύστημα FPV ενσωματώνει 41.847 διφασικές μονάδες. Το σύστημα επιδεικνύει ειδικό ρυθμό παραγωγής 1947 kWh/kWp/έτος, με αποτέλεσμα τη συνολική ετήσια παραγωγή ενέργειας 51,734 GWh/έτος”, προσθέτουν οι ερευνητές.
Διαπιστώθηκε ότι ολόκληρο το σύστημα παράγει 65,516 GWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, με το σύστημα FPV να αντιπροσωπεύει το 79% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ η κυψέλη καυσίμου αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο 21%. «Το σύστημα που μοντελοποιήθηκε επιτυγχάνει ποσοστό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας 100%, αποδεικνύοντας την ικανότητά του να καλύπτει το 100% της ενεργειακής ζήτησης με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το οικιακό ηλεκτρικό φορτίο καταναλώνει 25,3 GWh ετησίως, αντιπροσωπεύοντας 422 νοικοκυριά», διευκρίνισε η ερευνητική ομάδα.
Η οικονομική ανάλυση του συστήματος κατέληξε σε υψηλό ισοσταθμισμένο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας (LCOE) 0,97 $/kWh και LCOH 29,7 $/kg, το οποίο αποδίδεται σε σημαντικές κεφαλαιουχικές και λειτουργικές δαπάνες που σχετίζονται με τα εξαρτήματα του συστήματος μεγάλης κλίμακας και τις απώλειες αναποτελεσματικότητας των κυψελών καυσίμου. «Η οικονομική βιωσιμότητα μπορεί να βελτιωθεί στο μέλλον με την πρόοδο στην τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας υδρογόνου και την αύξηση των τιμών των ορυκτών καυσίμων», κατέληξαν οι ακαδημαϊκοί.
Τα συμπεράσματά τους παρουσιάστηκαν στην εργασία “Investigating the integration of floating photovoltaics (FPV) technology with hydrogen (H2) energy for electricity production for domestic application in Oman”, που δημοσιεύθηκε στο International Journal of Hydrogen Energy.
Διαβάστε ακόμη
