Adakah Teknologi Pengeluaran Hidrogen Elektrolisis Air Gandingan Fotovoltaik Sesuai untuk Aplikasi Kediaman?

“Jana hidrogen menggunakan tenaga suria, kemudian hasilkan elektrik apabila diperlukan—bebaskan diri anda daripada grid dan mencapai kebebasan sifar karbon.” Visi ini kedengaran menarik. Sebagai pasukan teknikal dengan pengalaman bertahun-tahun dalam sektor tenaga, kami mesti memberi amaran kepada pengguna kediaman yang mempunyai aspirasi sedemikian: menggunakan tenaga angin-solar pengeluaran hidrogen Teknologi ke persekitaran rumah bukan sahaja tidak mungkin menjimatkan kos pada peringkat ini tetapi mungkin menjadi salah satu pilihan tenaga isi rumah yang paling mahal.

Mari kita kaji cabaran praktikal elektrolisis air gandingan fotovoltaik melalui contoh konkrit.

1. Teknologi “Penjanaan Kuasa Fotovoltaik + Hidrogen”

Menggunakan unit elektrolisis air yang dinilai pada 1Nm²/j (meter padu piawai sejam), 55 kWh elektrik disalurkan ke dalam sel elektrolitik. Melalui tindak balas elektrokimia yang kompleks dan kehilangan sistem, tenaga elektrik ditukarkan kepada tenaga kimia, akhirnya menghasilkan 1 kilogram hidrogen. Hidrogen ini memerlukan penukaran selanjutnya untuk penggunaan yang berkesan.

Seterusnya, 1 kg hidrogen ini dimasukkan ke dalam sel bahan api hidrogen isi rumah untuk penjanaan kuasa. Melalui satu siri tindak balas kimia, tenaga kimia yang disimpan dalam hidrogen ditukarkan semula menjadi tenaga elektrik. Dalam praktiknya, sel bahan api hidrogen hanya boleh menghasilkan 12-15 kWh elektrik yang boleh digunakan. Ini menghasilkan kecekapan kitaran keseluruhan kira-kira 21.8% hingga 27.3%. Ini menunjukkan bahawa lebih 72% daripada tenaga elektrik asal hilang sebagai haba dan bentuk tenaga lain semasa proses penukaran berganda "elektrik-hidrogen-elektrik".

2. Teknologi Bateri Fotovoltaik + Litium

Menggunakan 55 kWh penjanaan kuasa fotovoltaik yang sama, kecekapan kitaran cas-nyahcas bagi bateri litium Sistem biasanya melebihi 85%. Ini diterjemahkan kepada kira-kira 46.75 kWh elektrik yang boleh digunakan daripada 55 kWh. Berbanding dengan senario penjanaan kuasa fotovoltaik + hidrogen, elektrik maksimum yang boleh digunakan untuk isi rumah hanya 15 kWh.

Mengapa terdapat jurang yang begitu ketara?

1. Pengeluaran hidrogen elektrolitik dan sel bahan api hidrogen Penjanaan kuasa pada asasnya melibatkan penukaran tenaga daripada satu bentuk kepada bentuk yang lain. Hukum termodinamik menyatakan bahawa penukaran sedemikian pasti akan menyebabkan kerugian, dengan pengurangan tenaga secara teori yang tidak dapat dielakkan pada setiap peringkat. Sebaliknya, pengecasan/penyahcasan bateri litium mengikuti laluan "elektrik-kimia-elektrik" yang lebih langsung, yang menampilkan lebih sedikit langkah penukaran dan seterusnya mengurangkan kehilangan tenaga semasa penyimpanan dan pembebasan.

2. Dari perspektif kematangan teknologi, bateri litium telah mewujudkan rantaian perindustrian yang lengkap dan matang. Kecekapan sistemnya telah dioptimumkan dalam jangka masa panjang dan menghampiri had kejuruteraannya. Sebaliknya, teknologi tenaga hidrogen untuk aplikasi kediaman masih dalam peringkat perkembangan awal. Sistem ini terdiri daripada pelbagai komponen kompleks—elektrolisis, pemampat, unit penulenan, sel bahan api—setiap satu memerlukan penggunaan tenaga tambahan. Kecekapan keseluruhan sistem bersepadu ini seterusnya ketinggalan berbanding bateri litium.

3. Perbezaan kos juga muncul antara penyimpanan PV+litium dan penjanaan PV+hidrogen. Pembuatan dan penyimpanan hidrogen sendiri menggunakan elektrik yang banyak. Untuk mencapai matlamat kuasa isi rumah yang setara, penyelesaian hidrogen selalunya memerlukan pemasangan panel solar yang lebih besar. Dari perspektif kos kitaran hayat penuh, sistem hidrogen kediaman semasa bergelut untuk bersaing secara ekonomi dengan kaedah penyimpanan tenaga tradisional.

Bagi pengguna isi rumah yang mengutamakan kemampanan alam sekitar dan autonomi tenaga, penggunaan yang cekap harus kekal menjadi keutamaan. Menyalurkan kuasa solar bersih ke dalam sistem penukaran yang kurang cekap menanggung kos yang besar untuk aplikasi kediaman. Adalah penting untuk menyedari bahawa hidrogen, sebagai sumber tenaga strategik, harus tertumpu terutamanya pada aplikasi perindustrian, penyimpanan tenaga berskala grid dan sistem pengangkutan tugas berat.

Bagi senario tenaga kediaman, kami mengesyorkan: Pada peringkat ini, pilih penyelesaian “bateri PV + litium” yang matang dari segi teknikal dan berdaya maju dari segi ekonomi untuk memaksimumkan nilai setiap kilowatt-jam cahaya matahari. Hanya apabila tenaga hidrogen mencapai kejayaan dalam teknologi kediaman dan menunjukkan penambahbaikan ekonomi yang ketara, barulah penyepaduannya ke dalam sistem tenaga rumah dianggap sebagai pendekatan yang berhemat.