Bagaimana cara kerja Sistem Isi Ulang Otomatis?
Hambatan utama yang membatasi adopsi Sel Bahan Bakar lebih lanjut masih merupakan sarana pasokan bahan bakar. Mengangkut hidrogen bisa mahal, terutama jika rantai pasokan bahan bakar tidak diatur. Jadi, dihadapkan pada pertimbangan berikut, apa yang akan Anda lakukan?
Untuk mengurangi hambatan ini, industri sel bahan bakar kini memfokuskan upayanya di tiga bidang:
- Meningkatkan logistik pasokan hidrogen. Perusahaan seperti Air Liquide, atau Diverse Energy bekerja sama dengan Linde Gas, berupaya memberikan solusi terintegrasi untuk meningkatkan efisiensi dalam rantai pasokan. Namun, mereka sangat terbatas di banyak wilayah geografis.
- Merancang sistem untuk menggunakan bahan bakar selain hidrogen yang mungkin memiliki rantai pasokan yang lebih efisien (misalnya Metanol) dan melatih pengguna untuk membuat bahan bakar sendiri secara lokal, jika diperlukan, seperti H2Go.
- Menggunakan sistem sel bahan bakar yang dapat diisi ulang, seperti yang menggabungkan sel bahan bakar dengan Elektroliser.
Pembangkitan hidrogen dengan elektrolisis (sel bahan bakar"Dapat Diisi Ulang Sendiri")
Kemampuan untuk menghasilkan hidrogen di lokasi sehingga memanfaatkan efisiensi, otonomi, dan keandalan yang lebih tinggi yang ditawarkan oleh Sel Bahan Bakar dan sekaligus menghilangkan biaya distribusi bahan bakar sepenuhnya, adalah 'cawan suci'untuk adopsi sel bahan bakar oleh banyak pengguna. Hal ini sangat relevan untuk negara-negara yang mengalami pertumbuhan di daerah terpencil, yang dilayani oleh kondisi jaringan yang tidak dapat diandalkan atau infrastruktur yang buruk secara umum.
Untuk mengatasi kebutuhan ini, kami telah mengembangkan sistem tenaga Sel Bahan Bakar yang Dapat Diisi Ulang Sendiri (SRFC). Ketika digunakan bersama dengan energi terbarukan, ini juga disebut sebagai "Baterai Hidrogen".
Inti dari sistem ini adalah teknologi elektroliser yang didasarkan pada Membran Polimer Padat Alkali, yang memungkinkan produksi hidrogen dengan biaya lebih rendah dan tingkat energi yang lebih efisien, yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan.
SRFC mengintegrasikan Sel Bahan Bakar dengan generator hidrogen canggih, yang menghasilkan kembali cadangan hidrogen di lokasi, hanya dengan menggunakan listrik dari jaringan (atau dari sumber terbarukan) dan air. Dengan cara ini, kebutuhan untuk mengganti silinder kosong dengan yang penuh dihilangkan.
Prinsip di balik sel bahan bakar berbasis Elektroliser adalah penggunaan energi berlebih dari sumber listrik lain, seperti jaringan yang tidak dapat diandalkan atau sumber terbarukan, untuk Elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen, yang kemudian disimpan secara lokal hingga diperlukan.
Pada dasarnya ada tiga mode kerja:
- Produksi tenaga: ketika terjadi pemadaman listrik, SRFC menghasilkan tenaga yang mengubah hidrogen yang tersimpan menjadi tenaga yang dibutuhkan untuk memenuhi beban dan sebagai produk sampingan juga menghasilkan air;
- Produksi hidrogen: saat jaringan tersedia, SRFC menghasilkan dan menyimpan hidrogen yang mengubah listrik dari jaringan dan menggunakan air (ini bisa berupa air hujan atau air keran)
- Bersiap: ketika jaringan tersedia dan penyimpanan hidrogen penuh, peralatan akan siap.
Apa itu Elektroliser Membran Penukar Anion (AEM)?
Produksi hidrogen dari elektrolisis air telah tersedia sejak tahun 1800 tetapi secara historis tidak efisien energi, mahal, dan biasanya melibatkan penggunaan pendekatan Elektrolisis Alkali atau PEM. Sistem ini juga memberikan tantangan, karena membutuhkan daya yang besar untuk memulai proses hidrogen dan membutuhkan keseimbangan pembangkit yang kompleks untuk membersihkan atau mengeringkan hidrogen. Selain itu, keluaran tekanan hidrogen dari teknologi ini umumnya pada tekanan rendah, yang memerlukan beberapa bentuk kompresi mekanis untuk menyimpan jumlah yang berguna, yang merupakan kebutuhan energi tambahan dan potensi tanggung jawab dalam hal kegagalan.
Teknologi tumpukan elektroliser air AEM SRFC memecahkan masalah biaya dan efisiensi energi yang biasanya terlihat pada sistem elektroliser yang ada. Penggunaan Membran Polimer Padat Alkali menghilangkan kebutuhan untuk menggunakan logam mulia yang mahal dan langka pada elektroda dan memungkinkan produksi hidrogen yang dikompres langsung secara aman tanpa menggunakan kompresor pos atau sistem penyeimbang tekanan yang canggih, yang menambah biaya. Sistem ini secara intrinsik sederhana, juga menghemat daya yang diperlukan untuk perangkat tambahan dan untuk kompresor yang biasanya diperlukan untuk sistem berbasis Alkali atau PEM.
Teknologi tumpukan AES SRFC menggabungkan manfaat Elektroliser alkali cair dengan Elektroliser membran PEM. Seperti dalam sistem alkali, tidak perlu menggunakan logam mulia dan langka pada elektrodanya, mengurangi biaya dan membuat teknologi ini layak dalam skala giga-watt untuk komersialisasi global. Tetapi seperti dalam sistem PEM, hidrogen dapat diproduksi dengan aman dalam keadaan terkompresi melebihi 30 batang tanpa memerlukan elektrolit kaustik, yang ditenagai langsung oleh energi terbarukan yang terputus-putus.
Membran polimer padat alkali SRFC menciptakan penghalang fisik antara hidrogen dan oksigen sehingga tidak pernah dapat bercampur dalam rasio eksplosif, tidak seperti Elektroliser alkali di mana gas akan bercampur melintasi pemisah berpori saat arus berfluktuasi, membuatnya tidak cocok untuk memberi daya langsung dari energi terbarukan yang terputus-putus.
Meskipun teknologi elektroliser yang ada umumnya terbatas pada tekanan hidrogen 15 Bar, tumpukan AES SRFC dapat mendukung produksi hidrogen dan laju lebih dari 30 Bar dan dapat menyesuaikan laju produksi, secara real time, agar sesuai dengan variabel dan keluaran daya yang terus berubah yang biasanya dipasok oleh energi terbarukan.
Tumpukan AES dapat langsung dihubungkan ke sumber daya variabel off-grid, seperti panel surya atau generator angin, untuk menghasilkan bahan bakar hidrogen yang benar-benar bersih, oleh karena itu disebut "Didukung oleh Alam". Membran alkali SRFC, tidak seperti membran PEM menolak sebagian besar ion logam dan dapat disuplai dengan air hujan yang disaring untuk operasi otonom di luar jaringan yang sepenuhnya bebas layanan.
Anatomi SRFC yang beroperasi di lokasi Jaringan yang terhubung dengan AC dan Buruk
Pertimbangan yang signifikan dengan SFRC adalah,
1). Berapa banyak penyimpanan yang dapat saya miliki secara realistis dalam hal kapal bertekanan di lokasi?
2). Berapa lama waktu yang saya miliki untuk mengganti hidrogen yang digunakan, setelah sumber energi saya kembali?
Tidak seperti sistem berbasis Reformer (seperti MFC), kita secara realistis perlu berpikir dalam hal mengoperasikan SRFC seperti baterai berdurasi lama, maka istilah "Baterai Hidrogen".
Perbandingan antara menjalankan SRFC dengan sistem berbasis 'bahan bakar' apa pun sangatlah sederhana. Begitu saya punya waktu untuk mengganti hidrogen yang digunakan, saya akan selalu beroperasi dan tidak akan pernah kehabisan bahan bakar. Otonomi, untuk setiap pemadaman tunggal tergantung pada ukuran wadah penyimpanan yang digunakan.
Berapa banyak Penyimpanan yang saya butuhkan?
Untuk kapal penyimpanan, normanya adalah menggunakan silinder berukuran 1m3, yang pada keluaran Elektroliser sebesar 30Bar, tekanannya mendukung 30.000 L H2. Silinder 1m3 ini memiliki 'footprint' yang sama dengan kabinet sistem namun lebih sempit dan tidak terlalu tinggi sehingga dapat dimasukkan ke dalam kabinet sistem. Namun tidak ada batasan jumlah silinder yang dapat Anda gunakan. Electroliser SRFC tersedia dengan dua tingkat produksi yaitu 500L per jam atau 1000L per jam. Pada produksi penuh, dibutuhkan waktu 30 jam untuk mengisi penuh wadah berukuran 1m3.
Sebagai pilihan, kompresor dapat digunakan untuk meningkatkan output dari Electroliser dari 30Bar menjadi 200Bar sehingga memperluas opsi penyimpanan lebih jauh seperti menggunakan silinder 50L yang lebih umum tersedia.
Sebagai contoh, sebuah 'magasin' berisi 6 bejana bertekanan tinggi ' dengan tekanan 200Bar akan menampung 60.000 Liter Hidrogen dan memiliki jejak yang sama. Kombinasi Bejana Bertekanan Rendah dan Bejana Bertekanan Tinggi juga dapat digunakan untuk menutupi pemadaman jangka panjang yang bersifat musiman.
Berapa banyak waktu yang harus saya isi ulang?
Waktu yang diperlukan untuk mengisi ulang hidrogen yang digunakan tergantung pada jumlah hidrogen yang digunakan selama pemadaman. Seperti halnya sistem yang menggunakan H2Go, konsumsi hidrogen didasarkan pada jumlah hidrogen yang tetap per kW jam. Konsumsi tumpukan sel bahan bakar adalah 670L Hidrogen per kW jam dan seperti sistem MFC, laju ini linier, terlepas dari bebannya. Waktu untuk mengganti H2 yang digunakan kemudian bergantung pada laju produksi Elektroliser.
Contoh, Silinder 1m3 dan beban 2kW dan beban 4kW
| Penyimpanan Bertekanan Rendah | Silinder | Tekanan | Total | Otonomi |
| Ukuran (L) | Bar | H2 (L) | Kw / Jam | |
| 1000 | 30 | 30,000 | 44.77 |
Dengan beban 2kW, Total Otonomi saya yang Tersedia adalah 22,34 Jam.
Pemadaman 4 Jam
- Sisa otonomi yang tersedia adalah 17,43 jam
- Pada pemulihan jaringan, setiap jam meningkatkan otonomi sebesar 43 menit (pada beban 2kW)
- Sistem terisi penuh 5,2 jam
Pemadaman Listrik selama 8 jam
- Sisa otonomi yang tersedia adalah 13,43 jam
- Pada pemulihan jaringan, setiap jam meningkatkan otonomi sebesar 0,71 jam
- Sistem terisi penuh 11,2 jam
Dengan beban 4kW, Total Otonomi yang Tersedia adalah 10,7 jam
Pemadaman 4 Jam
- Sisa otonomi yang tersedia adalah 6,71 jam
- Pada pemulihan jaringan, setiap jam meningkatkan otonomi sebesar 21 menit (pada beban 4kW)
- Sistem terisi penuh 11,2 jam
Pemadaman Listrik selama 8 jam
- Sisa otonomi yang tersedia adalah 2,71 jam
- Pada pemulihan jaringan, setiap jam meningkatkan otonomi sebesar 21 menit (pada beban 4kW)
- Sistem terisi penuh 22,4 jam
Anatomi SRFC yang beroperasi di lokasi Off-Grid (Baterai Hidrogen)
Energi terbarukan seperti PV Surya atau Angin sangat 'bervariasi' sebagai sumber daya utama, dengan biasanya, tidak ada daya saat Anda membutuhkannya, atau terlalu banyak pada waktu yang salah. Baterai secara tradisional digunakan sebagai penyimpan energi untuk 'mengubah waktu 'daya untuk digunakan nanti, meskipun mungkin efisien dalam menyimpan energi, masalah sebenarnya adalah biaya dan efisiensi pemakaiannya, sementara pada saat yang sama memberikan otonomi yang dibutuhkan.
Kita perlu menggunakan teknologi yang memanfaatkan potensi bahan bakar Hidrogen sebagai 'penyimpan energi', dikombinasikan dengan energi terbarukan dan SRFC melakukan hal itu dengan;
- Memproduksi Hidrogen selama periode ketika energi yang tersedia dari energi terbarukan lebih banyak daripada kebutuhan beban.
- Menggunakan Hidrogen yang tersimpan untuk menghasilkan listrik selama periode di mana energi yang tersedia dari energi terbarukan dalam jumlah yang lebih kecil dari kebutuhan beban.
- Gunakan kemampuan SRFC (melalui desain Elektroliser yang unik), untuk mengoperasikan dan mengumpulkan Hidrogen bahkan pada saat produksi energi rendah, sehingga memaksimalkan efisiensi terbarukan.
Panel surya menghasilkan tenaga selama jam-jam sinar matahari, tetapi sebagian besar waktu sebagian besar energi ini tidak digunakan karena belum ada cara yang layak untuk menangkap dan menyimpannya. Konfigurasi tenaga surya/Baterai dirancang untuk memanfaatkan sinar matahari sebaik-baiknya selama hari-hari terburuk sehingga panel dan baterai yang besar diperlukan saat persyaratan beban lokasi meningkat.
Baterai yang ada biasanya diisi ulang dalam jendela 3,5 jam selama puncak keluaran tenaga surya di hari yang terkena sinar matahari, sehingga keseimbangan energi matahari pada dasarnya terbuang sia-sia.
Desain Elektroliser AEM SRFC memungkinkannya memuat mengikuti daya input yang tersedia yang berasal dari energi terbarukan. Produksi H2 dapat dimulai dalam volume rendah, setelah keseimbangan pembangkit memiliki energi yang cukup untuk beroperasi dan produksi H2 dapat mencerminkan daya input yang tersedia, setelah keseimbangan pembangkit beroperasi (200W).
Ini berarti produksi H2 dapat dimulai pagi-pagi sekali dengan 100L H2 per jam dan meningkat hingga 1000L per jam selama produksi puncak tenaga surya. Baterai tidak efisien dalam memanen sepenuhnya semua energi matahari yang tersedia yang dihasilkan oleh sistem PV karena sebagian besar baterai memiliki karakteristik pengisian daya yang memerlukan arus masukan tertentu untuk mengisi daya dengan benar. Selain itu, karena biaya penyimpanan per kW jam, baterai tidak dapat digunakan untuk tujuan otonomi yang lama.
SRFC di sisi lain, dapat sepenuhnya menangkap atau' memanen ' sebagian besar PV yang dihasilkan dan dapat terus melakukannya selama tersedia kapal penyimpanan berbiaya rendah.
Fitur produksi H2 ini mengikuti daya yang tersedia untuk Electroliser tidak dapat diremehkan dan ini telah membuktikan dirinya dalam kondisi variabel yang paling ekstrim seperti menyediakan penyimpanan energi untuk turbin angin di Kepulauan Faro, di mana daya input bervariasi setiap menitnya dan di lokasi PV Surya yang sering dipengaruhi oleh tutupan awan.
Tapi saya masih butuh air, apakah itu membutuhkan logistik?
Untuk menghasilkan 1m2 H2 dalam satu jam, AEM Electroliser mengkonsumsi 0,89 Liter air, yang setara dengan daya 1,49 kW.
Salah satu pilihannya adalah mengumpulkan dan menyimpan air hujan atau cukup menggunakan tangki air 200L besar yang hanya perlu diisi setahun sekali. Pilihan lainnya adalah membuat air sendiri dengan menggunakan pelembab udara terbalik di tempat. Hal ini dimungkinkan di banyak negara di mana tingkat kelembabannya tinggi (40%) dan hanya membutuhkan sedikit energi untuk melakukannya (100W). Kemampuan produksi dapat menghasilkan hingga 250L air per hari dan sistem mereka dirancang untuk beroperasi hanya jika ada kelebihan daya yang tersedia (yaitu baterai terisi daya, beban tertutup, dan tangki H2 sudah penuh).
Kesimpulan
Kemampuan unik SRFC untuk "mengisi ulang sendiri" baik melalui jaringan listrik atau saat digunakan bersama dengan energi terbarukan menjadikannya solusi unik di mana Anda memiliki keunggulan kinerja sel bahan bakar, tanpa logistik bahan bakar seperti silinder H2Go atau H2. Untuk aplikasi daya cadangan jaringan infrastruktur telekomunikasi yang kritis, teknologi ini menawarkan beberapa keunggulan:
- Tabungan: berkat efisiensinya yang tinggi, OPEX sangat rendah dan TCO lebih rendah dibandingkan dengan teknologi lama (baterai diesel gen.+).
- Tidak ada logistik bahan bakar: sistem" Mandiri " menghasilkan bahan bakar saat jaringan menyala (atau dari energi terbarukan). Semua sistem sel bahan bakar lainnya bergantung pada logistik bahan bakar apakah H2 murni mahal dikirim dalam silinder atau metanol untuk direformasi.
- Tidak ada pencurian bahan bakar: H2 tidak dapat digunakan untuk penggunaan tradisional seperti menyalakan / memanaskan rumah atau menjalankan mobil.
- OPEX independen dari volatilitas: sumber energi utama adalah jaringan listrik, yang biayanya secara historis jauh lebih tidak stabil daripada biaya solar / minyak / gas.
- Perawatan yang mudah dan murah: sistem ini sepenuhnya dikelola dari jarak jauh, TIDAK PERLU pemeriksaan di tempat. Prosedur swa-uji memverifikasi status semua komponen sementara pengukur tekanan memantau penyimpanan H2.
- Penyimpanan Energi untuk Energi Terbarukan: Sebagai pemanen energi dan alternatif penyimpanan untuk lokasi pembangkit energi terbarukan, ini menyediakan penyimpanan energi tingkat kedua dengan otonomi yang berpotensi sangat lama, yang sangat cocok untuk lokasi dengan variasi musim.
- Desain Terbarukan yang Lebih Baik: Solusi tenaga Surya/Baterai/GenSet biasanya berukuran untuk memenuhi hari-hari matahari terburuk dalam setahun. Karena variasi musim dan perubahan iklim, sebagian besar instalasi PV sekarang juga memerlukan GENSET sebagai cadangan. Baterai Hidrogen adalah solusi hibrida surya, yang mengurangi jumlah panel PV dan kapasitas penyimpanan baterai yang dibutuhkan, dengan faktor signifikan yang menjadikannya solusi praktis di mana ruang terbatas.
Sederhananya, SRFC adalah .....
Didukung oleh Alam !
