नीदरलैंड के ग्रोनिंगन स्थित हानज़े यूनिवर्सिटी ऑफ़ एप्लाइड साइंसेज के शोधकर्ताओं ने पहली बार इस बात की जांच की है कि हाइड्रोजन उत्पादन और हाइड्रोजन उत्पादन को किस प्रकार संयोजित किया जाए।बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालीछत पर पी.वी. बिजली या छोटे पवन टर्बाइनों के साथस्टैंड अलोन पी.वी. सिस्टमघरों के लिए.
समूह ने कहा, "जहां तक हमारी जानकारी है, किसी भी प्रकाशित अध्ययन में नवीकरणीय ऊर्जा को बैटरियों के साथ संकरणित करते समय हाइड्रोजन प्रणाली को मुख्य भंडारण के रूप में उपयोग नहीं किया गया है, तथा सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि किसी भी अध्ययन में ऑफ-ग्रिड नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों को डिजाइन करते समय हाइड्रोजन उत्पादन और भंडारण के लिए प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पीईएम) इलेक्ट्रोलाइजर्स के लिए परिवर्तनशील स्टार्ट-अप आवश्यकताओं पर विचार नहीं किया गया है।" साथ ही कहा कि बैटरियों का उपयोग हाइड्रोजन उत्पादन को प्राथमिकता नहीं दिए जाने की स्थिति में कटौती से बचने के लिए किया जाता है।
वैज्ञानिकों ने बताया कि हाइड्रोजनहाइब्रिड पी.वी. सिस्टमपीईएम इलेक्ट्रोलिसिस पर आधारित सिस्टम तेजी से प्रतिक्रिया करने वाले सिस्टम होने का लाभ देते हैं, जो स्टोरेज सिस्टम के लिए उपयुक्त हैं जहां हाइड्रोजन सिस्टम मुख्य स्टोरेज यूनिट के रूप में कार्य करता है और बैटरी सेकेंडरी स्टोरेज के रूप में होती है। हालांकि, उन्होंने इस बात पर भी जोर दिया कि इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पन्न हाइड्रोजन को उपयोग करने से पहले पानी और ऑक्सीजन के निशानों से सुखाया और शुद्ध किया जाना चाहिए।
प्रस्तावित प्रणाली का उद्देश्य अतिरिक्त सौर ऊर्जा का भंडारण करना है, जिसमें बैटरी प्राथमिक भंडारण इकाई के रूप में तभी काम करेगी जब हाइड्रोजन उत्पादन तुरंत उपलब्ध न हो। इसमें 4.5 kW PEM हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिस सिस्टम, एक 0.85 m3 हाइड्रोजन भंडारण टैंक, एक 0.8 kW शुद्धिकरण इकाई, एक PEM हाइड्रोजन ईंधन सेल और एक लिथियम-आयन बैटरी शामिल है। शिक्षाविदों ने बताया, "ईंधन सेल केवल उपभोक्ता को सीधे बिजली की आपूर्ति कर सकता है और यह बैटरी को चार्ज नहीं करता है और न ही इलेक्ट्रोलाइज़र का समर्थन करता है।" "इलेक्ट्रोलाइज़र और ईंधन सेल को संचालन के लिए क्रमशः डीमिनरलाइज्ड पानी और हवा की आवश्यकता होती है।"
यह सिस्टम हाइड्रोजन के आउटपुट प्रेशर को सेट करने के लिए प्रेशर कंट्रोल वाल्व पर भी निर्भर करता है, जिसे बाहरी साधनों के बिना लगभग 50 बार पर सेट किया जा सकता है। यह इलेक्ट्रोलाइज़र को तब भी चालू रखने में सक्षम है जब अधिशेष सौर ऊर्जा इलेक्ट्रोलाइज़र की न्यूनतम शक्ति के काफी करीब होती है और अगले 10 मिनट में अपेक्षित अधिशेष शक्ति अपेक्षाकृत अधिक होती है। वैज्ञानिकों ने कहा, "यह बैटरी का उपयोग ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए करता है जब नवीकरणीय ऊर्जा से बिजली या बिजली की अवधि इलेक्ट्रोलाइज़र सिस्टम को शुरू करने और संचालित करने के लिए अपर्याप्त होती है।"
शोध समूह ने पायथन सॉफ्टवेयर के माध्यम से सिस्टम के प्रदर्शन का अनुकरण किया और अधिशेष होने पर विद्युत ऊर्जा को कैसे संग्रहीत किया जाए, यह तय करने के लिए कई इनपुट का उपयोग किया। उन्होंने माना कि सिस्टम को 4 MWh की वार्षिक मांग वाले एक सामान्य अलग डच घर में लगाया जाएगा।
सिमुलेशन ने दिखाया कि पीवी स्रोत के लिए सबसे अच्छी प्रणाली विन्यास में 35 डिग्री के झुकाव कोण और 180 डिग्री के एजिमुथ कोण के साथ 2.65 किलोवाट सौर सरणी शामिल है। पीवी सिस्टम की लागत €1,317 ($1,430)/किलोवाट मानी गई, जबकि इलेक्ट्रोलाइजर और ईंधन सेल की लागत क्रमशः €9,677 और €7,500 आंकी गई। हाइड्रोजन टैंक की लागत €1,915 बताई गई और 2.93 किलोवाट की बैटरी की लागत €372.5/किलोवाट घंटा मानी गई।
विश्लेषण से पता चला कि किसी भी परिस्थिति में इलेक्ट्रोलाइजर अपनी अधिकतम नाममात्र शक्ति पर काम करने में सक्षम नहीं था, जिसका अर्थ है कि इसे छोटा किया जा सकता है, जिससे सिस्टम की लागत कम हो सकती है, शोधकर्ताओं ने रेखांकित किया। "इलेक्ट्रोलाइजर की नाममात्र शक्ति को बदलने पर संवेदनशीलता विश्लेषण से पता चला कि 1,550 W और 2,000 W के बीच की नाममात्र शक्ति वाला इलेक्ट्रोलाइजर इस अध्ययन में परिभाषित बेस केस के विन्यास के लिए अधिक उपयुक्त और लागत प्रभावी है," उन्होंने आगे बताया, साथ ही उन्होंने यह भी बताया कि बैटरी की इष्टतम क्षमता लगभग 3 kW पर पहचानी गई थी।
सिमुलेशन श्रृंखला ने यह भी दिखाया कि केवल पवन ऊर्जा पर निर्भर रहना अकेले सौर ऊर्जा का उपयोग करने की तुलना में अधिक लागत प्रभावी था, जबकि दो स्रोतों के संयोजन ने सर्वोत्तम परिणाम दिए। शिक्षाविदों ने कहा, "शुद्धिकरण इकाई द्वारा आवश्यक ऊर्जा को सभी परिदृश्यों के लिए नगण्य माना जा सकता है," उन्होंने कहा कि भविष्य के शोध को प्रस्तावित समाधान का परीक्षण बड़े पैमाने पर या ऊष्मा उत्पादन को एकीकृत करने वाली प्रणाली में करना चाहिए।
