Tyfu Amaeth-Tomatos PV Wrth Gynhyrchu Hydrogen ar gyfer Windows Clyfar

Bu grŵp ymchwil ym Mhrifysgol Caerwysg yn ymchwilio i gysyniad cynhyrchu hydrogen modiwlaidd, wedi'i bweru gan ynni-amaeth ar gyfer cartrefi. Mae Agrivoltaics Rooftop yn pweru electrolyzer sy'n cynhyrchu hydrogen ar gyfer cerbydau hydrogen ac ar gyfer ffenestri smart gasochromig wedi'u hinswleiddio. Mae'r ffenestri yn fath o wydr wedi'i inswleiddio'n thermol sy'n tywyllu neu'n clirio trwy adweithiau cildroadwy â hydrogen ac ocsigen, gan alluogi rheolaeth ar olau a gwres.

"Mae'r ymchwil hwn yn cyflwyno cysyniad ynni integredig adeiladu newydd, sy'n cysylltu agrivoltaics, hydrogen, ffasadau smart, a symudedd. Mae'n cynnig persbectif newydd ar sut y gallai adeiladau ddod yn ganolbwyntiau ynni gweithredol, amlswyddogaethol, syniad sydd â pherthnasedd cynyddol ar gyfer systemau ynni trefol yn y dyfodol," meddai'r ymchwilydd Aritra Ghosh wrth gylchgrawn pv. "Er bod arwynebedd cyfyngedig y to yn cyfyngu'n naturiol ar gyfanswm allbwn hydrogen, mae gwerth y cysyniad yn gorwedd yn ei integreiddiad system a'i newydd-deb, yn hytrach na chynhyrchiad ar raddfa fawr."

Gan ddefnyddio offer meddalwedd lluosog, efelychodd y tîm dŷ preswyl stori ddwbl go iawn yn Birmingham, Lloegr. Mae gan yr adeilad arwynebedd llawr o tua 142.7 metr sgwâr, uchder o 4.8 metr, a 55 metr sgwâr o arwynebedd to ar gael ar gyfer agrivoltaics. Mae'n cynnwys 16 ffenestr ar draws naw parth thermol. Mae Birmingham yn profi eithafion tymheredd cymedrol, gyda thymheredd brig yr haf o tua 21 gradd Celsius ac isafbwyntiau'r gaeaf yn agos at 1 gradd.

Ar y to fflat, gosodwyd 12 modiwl solar mewn tri ffurfweddiad: fertigol, siâp cromen ar ogwydd 20 gradd, neu ogwydd 30 gradd wedi'i optimeiddio. Profwyd pob ffurfwedd gyda naill ai 600 W o fodiwlau mono-wyneb neu fodiwlau deuwyneb 605 W. Roedd tomatos yn cael eu tyfu o dan y paneli, gan ofyn am chwech i wyth awr o olau haul uniongyrchol y dydd a thymheredd yn ystod y nos o tua 13 gradd.

Defnyddiwyd electrolyzer 7 kW gydag effeithlonrwydd o 88% i gynhyrchu hydrogen o'r allbwn solar. Modelwyd yr hydrogen at dri defnydd: tanwydd Toyota Mirai 2017, pweru'r ffenestri gasochromig, neu'r ddau. Cymharwyd perfformiad ffenestri gasochromig gwactod hefyd â-gwydr dwbl, electrochromig, a dewisiadau amgen gasochromig safonol.

“Gan ddefnyddio arwynebedd to 55 m2, roedd y system yn gallu cynhyrchu digon o hydrogen i gwrdd â galw blynyddol y gwydro smart, a gyfrifwyd ar ddim ond 52.56 gram y flwyddyn,” meddai Ghosh. "Yn ogystal, pan fydd yr allbwn hydrogen yn cael ei asesu o ran symudedd, gallai'r un system to - gan ddefnyddio cyfluniad PV deuwyneb wedi'i ogwyddo ar 30 gradd - yn ddamcaniaethol gefnogi hyd at 64.23 km o yrru'r dydd. Mae'r amcangyfrif hwn yn seiliedig ar berfformiad Toyota Mirai 2017, sydd â chynhwysedd tanc hydrogen o 5.6 kg."

Dangosodd y canlyniadau mai'r system deuwyneb ar ogwydd 30-gradd oedd yn cynhyrchu'r mwyaf o drydan, sef 7,919 kWh y flwyddyn, tra bod y ffurfweddiad monowynebol o 30 gradd wedi darparu'r gost lefeledig isaf o drydan ar GBP 0.061 ($0.082)/kWh. Roedd cynnyrch tomatos yn gyson ar draws ffurfweddiadau ar 0.31 kg y metr sgwâr. Ymhlith opsiynau gwydro, cyflawnodd ffenestri gasochromig gwactod y perfformiad thermol gorau, gyda gwerth U o 1.32 W fesul metr sgwâr-kelvin, er ar drwch mwy o 24.62 mm.

"Er bod y cyfeintiau hydrogen absoliwt yn gymedrol, mae'r canlyniadau'n dangos sut y gall ardaloedd to bach gefnogi cymwysiadau hydrogen ar raddfa adeiladu lluosog, gan atgyfnerthu potensial systemau hydrogen PV modiwlaidd ar y safle," meddai Ghosh. “Effaith agrivoltaics ar insiwleiddio cartrefi a’r defnydd gorau posibl o’r hydrogen a gynhyrchir ar gyfer gwresogi cartref fydd nod ein hymchwil bellach.

Cyhoeddwyd y canlyniadau yn Ynni ac Adeiladau o dan y teitl "Rooftop powered agrivoltaic powered hydrogen ar y safle ar gyfer gwydro smart gasochromig wedi'i inswleiddio a cherbydau hydrogen: Agwedd gyfannol at adeiladu preswyl cynaliadwy."