نظام هجين جديد باستخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية وخلايا وقود الهيدروجين

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ - قسم الهندسة الزراعية - كلية الزراعة - جامعة الإسكندرية - مصر.

2 مدرس مساعد - كلية الزراعة سابا باشا - جامعة الإسكندرية - مصر.

3 باحث - معهد بحوث الهندسة الزراعية – وزارة الزراعة - مصر.

المستخلص

يهدف البحث الى تطوير نظام طاقة هجين قادر على تلبية متطلبات نظام معين ليس خلال النهار فقط ولكن خلال النهار والليل ايضا ‘ يتكون نظام الطاقة الهجين من ثلاث وحدات اساسية الخلايا الكهروضوئية ومحلل المياه الكهربي (الإليكتروليزر) لإنتاج الهيدروجين وخلايا الوقود الهيدروجينية ‘ فأثناء النهار يعتمد النظام على عدد من وحدات الخلايا الكهروضوئية يكفي لإنتاج الطاقة المطلوبة لتشغيل النظام ويكفى ايضا لتشغيل عدد من وحدات الإليكتروليزر لإنتاج معدل الهيدروجين المطلوب لتغذية خلايا الوقود ليلا  واثناء الليل وفي غياب اشعة الشمس يعتمد النظام على خلايا الوقود الهيدروجينية في توفير الطاقة المطلوبة للنظام ‘ بذلك يكون نظام الطاقة الهجين صالح لتوفير الطاقة حتى في المناطق النائية البعيدة عن شبكة الكهرباء لأنه يعتمد بشكل كلى طوال اليوم على مصادر متجددة للطاقة .ويتم تنفيذ برنامج كمبيوتر قادر على وصف نظام الطاقة الهجين وتحديد النتائج المتحصل عليها خلال كل مرحلة من المراحل الثلاثة لهذا النظام الهجين والتنبؤ بأداء كل مرحلة ويمكن تحديد عدد الوحدات المطلوبة والكافية من الخلايا الكهروضوئية والإليكتروليزر وخلايا الوقود ومواصفاتهم لتصميم نظام طاقة هجين قادر على تلبية حمل طاقة معين مطلوب. وبشكل عام، في كل مرحلة من مراحل نظام الطاقة الهجين من الألواح الشمسية وخلايا الوقود، نجد تناغما كبيرا بين نتائج التجربة والنموذج الرياضي المستخدم. وشمل هذا الاتفاق مرحلة توليد الطاقة من الألواح الشمسية التي تستخدم في وجود ضوء الشمس، ومرحلة إنتاج الهيدروجين من محلل الماء الكهربائي، ومرحلة إنتاج الطاقة من خلايا الوقود الهيدروجيني التي تستخدم في غياب أشعة الشمس.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


Altintas, A. (2011). A GUI-based education toolbox for power electronics converters using MATLAB/Simulink and SimPowerSystems. International Journal of Electrical Engineering Education, 48(1), 53-65.
Altork, L. N. (2010). Hydrogen fuel cells: part of the solution. Technology and Engineering Teacher, 70(2), 22.
Carmo, J. P., Antunes, J., Silva, M. F., Ribeiro, J. F., Goncalves, L. M., & Correia, J. H. (2011). Characterization of thermoelectric generators by measuring the load-dependence behavior. Measurement, 44(10), 2194-2199. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.measurement.2011.07.015
Chakraborty, S., Dash, S. K., Elavarasan, R. M., Kaur, A., Elangovan, D., Meraj, S. T., Kasinathan, P., & Said, Z. (2022). Hydrogen energy as future of sustainable mobility. Frontiers in Energy Research, 10, 893475.
Elewa, M. M., Ramadan, O., & Omara, A. I. (2023). SIMULATION OF DESALINATION OF SALT WATER COMPRISING POLYPROPYLENE HOLLOW FIBRE MEMBRANES. Misr Journal of Agricultural Engineering, 40(2), 139-160.
Kamal, T., & Hassan, S. Z. (2016). Energy management and simulation of photovoltaic/hydrogen/battery hybrid power system. Adv. Sci. Technol. Eng. Syst. J, 1(2), 11-18.
Koundi, M., & EL FADIL, H. (2019). Mathematical modeling of PEM electrolyzer and design of a voltage controller by the SMPWM approach. 2019 international conference on power generation systems and renewable energy technologies (PGSRET),
Omran, A., Lucchesi, A., Smith, D., Alaswad, A., Amiri, A., Wilberforce, T., Sodré, J. R., & Olabi, A. G. (2021). Mathematical model of a proton-exchange membrane (PEM) fuel cell. International Journal of Thermofluids, 11, 100110. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijft.2021.100110
Petrov, O., Slabkyi, A., Vishtak, I., & Kozlov, L. (2020). Mathematical modeling of the operating process in LS hydraulic drive using MatLab GUI tools. In Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange (pp. 52-62). Springer.
Roy, A., & Pramanik, S. (2023). A review of the hydrogen fuel path to emission reduction in the surface transport industry. International Journal of Hydrogen Energy. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.07.010
Rusdianasari, R., Bow, Y., & Dewi, T. (2019). HHO gas generation in hydrogen generator using electrolysis. IOP Conference Series,
Shen, M., Bennett, N., Ding, Y., & Scott, K. (2011). A concise model for evaluating water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 36(22), 14335-14341. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.12.029
Touati, S., Belkaid, A., Benabid, R., Halbaoui, K., & Chelali, M. (2012). Pre-Feasibility Design and Simulation of Hybrid PV/Fuel Cell Energy System for Application to Desalination Plants Loads. Procedia Engineering, 33, 366-376. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.01.1216
Zhang, R., Lee, M., & Huang, L. (2023). Grid parity analysis of photovoltaic systems considering feed-in tariff and renewable energy certificate schemes in Hong Kong. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 181, 113326.