В Япония измериха 12,3% ефективност при директно производство на водород от слънчева енергия 

На 13 октомври SunHydrogen съобщи, че новата конфигурация на малките ѝ модули е достигнала ефективност на преобразуване на слънчева енергия във водород от 12,3%. Разработката е съвместна с германската CTF Solar, а изпитването е проведено в лаборатория на Honda R&D в Япония. Това е резултат от лабораторно измерване, а не показател за производителността на търговско съоръжение или на пилотната площадка на компанията в Остин.

Какво означават 12,3% ефективност

Ефективността на преобразуване на слънчева енергия във водород показва каква част от енергията на падащата слънчева светлина се съхранява като химична енергия във водорода. Ако върху активната площ попаднат условно 100 единици слънчева енергия, при ефективност 12,3% те биха се превърнали в 12,3 единици химична енергия на получения водород. Този показател не дава информация за чистотата на водорода, дневното производство или цената на килограм.

Уточнението „активна площ“ също е важно. Става дума за работещата част на модула, а не непременно за цялата му външна площ, включително рамките, разстоянията, тръбите и другите спомагателни елементи. Затова стойността не може да се използва пряко за изчисляване на производството от един квадратен метър бъдещ търговски панел без данни за размерите, слънчевото греене, загубите и часовете на работа.

SunHydrogen сравнява новия резултат с предишната стойност от 10,8%, която според компанията е била потвърдена от Honda R&D. Увеличението е с 1,5 процентни пункта, или с приблизително 13,9% спрямо предишната стойност. Това относително увеличение е математическо сравнение и не означава, че бъдеща инсталация автоматично ще произвежда с 13,9% повече водород. Причината е, че при увеличаване на мащаба се появяват допълнителни оптични, електрически, термични и газови загуби.

Производство на водород в самия панел

Целта на технологията е улавянето на слънчевата енергия и разделянето на водата да се осъществяват в един панел. Вместо отделна фотоволтаична централа да захранва електролизьор с електричество, фотоактивните елементи трябва да осигуряват необходимото напрежение за реакциите, при които се отделят водород и кислород. Така потенциално могат да се спестят част от външното електрооборудване и някои междинни преобразувания.

Обединяването на тези процеси обаче поставя различни изисквания към едно и също устройство. Светлопоглъщащите слоеве трябва да работят ефективно, а катализаторите, мембраните и уплътненията – да издържат на въздействието на вода и газове, температурни промени и продължително облъчване. Системата трябва също така надеждно да разделя водорода от кислорода. Лабораторната ефективност е само един от показателите. Дълготрайността, безопасността, производственият добив и цената са също толкова важни за практическото приложение.

Този подход се различава от обичайното производство на водород с електролизьор и двата варианта не бива да се оценяват само чрез пряко сравнение на един показател за ефективност. При разделената схема фотоволтаичните модули и електролизьорът могат да се оптимизират и подменят независимо един от друг, но между тях са необходими преобразуватели, кабели и система за управление. Интегрираният панел обещава по-компактна система, но повреда или влошаване на характеристиките на един слой може да засегне целия модул. Коя от двете архитектури ще бъде по-евтина зависи от общия добив през целия експлоатационен срок, а не само от най-добрия резултат при отделно лабораторно измерване.

В съобщението си компанията не посочва площта и мощността на малките модули, продължителността на изпитването при 12,3% ефективност, дебита на водорода или пълната методика на измерването. Няма и рецензирана научна статия с данни за повторяемостта. Затова резултатът трябва да се разглежда като съобщен от разработчика и измерен в лаборатория на партньор, а не като независимо възпроизведено доказателство за готов търговски продукт.

Отделно изпитване на открито в Остин

Паралелно с лабораторните изследвания SunHydrogen е доставила четири обновени модула на пилотната си площадка Hydrogen ProtoHub в Остин, щата Тексас. Центърът се управлява съвместно от Центъра по електромеханика на Тексаския университет в Остин и GTI Energy. Според компанията след монтажа модулите са работили устойчиво в реални условия на открито в продължение на две седмици.

Двата резултата не бива да се смесват. Ефективността от 12,3% е измерена при малки модули в лабораторията на Honda в Япония. Четирите модула в Тексас представляват отделна стъпка към увеличаване на мащаба, като за тях не е посочена същата ефективност. Две седмици „устойчива работа“ също не дават информация за сезонното поведение, годишната деградация или необходимостта от поддръжка.

 

Целта на пилотното изпитване е друга: да покаже как системата реагира на промени в слънчевото греене, температурата, вятъра и влажността. Данните могат да разкрият проблеми, които не се проявяват при контролирани лабораторни условия. SunHydrogen признава, че преминаването от лабораторни изпитвания към работа на открито е довело до технически затруднения, но в актуализацията не уточнява подробно какви са те.

Какво остава преди търговското приложение

Следващата обявена стъпка е постигането на по-високата ефективност при по-големи прототипи, а впоследствие и при пълноразмерните панели в Остин. За да се оцени напредъкът, ще са необходими данни както за ефективността, измерена върху цялата площ, така и за произведените килограми водород, чистотата му, разхода на вода, работата при различни метеорологични условия и степента на деградация след хиляди часове.

За икономическата оценка ще са необходими и данни за цената на панела, експлоатационния му срок, разходите за поддръжка и оборудването за отвеждане, пречистване, компресиране и съхранение на газа. Директното производство не премахва необходимостта от тези последващи операции. То би имало предимство само ако интегрираният панел запази достатъчна ефективност и надеждност при серийно производство и реален монтаж.

Следователно най-близкият проверим етап не е обявяването на търговски завод, а резултатите от изпитването на по-голям прототип на открито. Те трябва да покажат дали ефективност, близка до 12,3%, може да бъде постигната извън лабораторията и поддържана за по-дълъг период. Докато такива данни не бъдат публикувани, разработката остава на етап лабораторни и пилотни изпитвания.

Източници

 

Свързани постове