Ученые определили эффективность солнечно-водородных энергокомплексов в России и других странах

Ученые ЮУрГУ активно работают в этом направлении, развивая «зеленую» энергетику.

В одном из последних исследователи вуза совместно с иностранными коллегами проанализировали целесообразность использования гибридных солнечно-водородные комплексов, завершив исследование параметров «замкнутого» водородного цикла в системах в трех геолокациях планеты. Результаты первого этапа инновационного исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале «Energies» (Q1).

При работе ветряных или солнечных электростанций не вся энергия уходит на поддержку работы запитанных от них объектов. Как показали данные, полученные от экспериментальных ветроэнергетических установок на мысе Канин Нос (Арктика), «излишки» энергии порой значительно превышают потребление. Их предлагают аккумулировать в водородных накопителях, аналогичные можно использовать на электростанциях, работающих от энергии солнца. Тогда ночью или в пасмурную погоду перебоев в подаче электроэнергии не будет.

Международная исследовательская команда, в состав которой вошли ученые из университетов Индии, Малайзии и Южно-Уральского государственного университета, изучила эффективность работы солнечно-водородных комплексов. Для этого проанализировали данные систем, установленных в различных географических точках. Ученые выбрали Челябинск как место разработки основных компонентов оборудования, Индию – страну с серьезной инсоляцией, открытую для альтернативной энергетики, и Австралию – представителя Южного полушария. Такой подход ранее в мире не применялся, выбор сделали на основе договоренности исследователей.

«Исследования были направлены на определение мощности солнечных электростанций в дневные часы при одной и той же потребляемой мощности (1кВт). Кроме того, мы определяли объем водородного накопителя и электролизера, необходимых для выработки и хранения водорода в форме газа. Данные по инсоляции брали из достоверных источников. Также для исследования были необходимы параметры оборудования фирмы H2Nitidor с добавкой топливных элементов для преобразования водорода в энергию. Таким образом, мы исследовали параметры „замкнутого“ водородного цикла», – рассказал доктор технических наук, директор МИЦ «Альтернативная энергетика» ЮУрГУ Евгений Соломин.

Исследование ученых показало, что для электростанции с постоянным потреблением мощности в 1 кВт в России необходимы 35 солнечных модулей, в Индии – 32, а в Австралии – 23. Также расположенной в Южном полушарии станции нужен самый маленький резервуар для водорода  (800 кубических метров), а в России – самый большой (2000 кубических метров).

Ученые отмечают, что исследуемые локации расположены почти на одинаковых широтах. Но в Австралии затраты на электроэнергию будут в 1,5 раза меньше, чем в Индии, и в 3 раза меньше, чем в России. При этом расходы на обеспечение электроэнергией малого бизнеса и одной семьи из 3-4 человек оказались сопоставимы. Исходя из этого, исследователи заключили, что солнечно-водородный комплекс может применяться в различных точках планеты.

Полученные в ходе работы результаты предварительные, они требуют более глубокого анализа и исследования большего количества геолокаций. Ученые намерены расширить список участников и составить соответствующую карту для каждой исследуемой точки.

Отметим, что в июне 2021 года авторы научной статьи подали совместную международную заявку на грант РНФ (Российского Научного Фонда) по расширенной тематике исследования.

Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).