Хочете щоб ваш будинок був повністю енергетично незалежним і не потребував електроенергії чи газу? Вже зараз це стає реальністю, завдяки використанню паливних елементів.
Берлінська компанія HPS Home Power Solutions вже більше року тестує декілька пілотних проектів з повністю автономними будівлями. Перший такий будинок - міська вілла WeberHaus родини Караденіз в Sauerland / Німеччина. Дім, площею 153кв.м, обладнано комбінованою установкою Picea / HPS, фотоелектричною системою та сховищем для зебрігання водню.
100% потрібної зеленої електроенергії, повністю виробляється панелями, розташованими на даху будівлі та зберігається в будинку, і все завдяки одному компактному пристрої. Установка Picea поєднує в собі повний технологічний цикл - домашній акумулятор, паливні елементи, електролізер (який перетворює воду в водень), а також вентиляцію з рекуперацією та інтелектуальну систему управління.
Як функціонує автономна система від Home Power Solutions?
Протягом дня Picea може перетворювати фотоелектричну електроенергію, яка не використовується або тимчасово не зберігається в акумуляторних батареях, у водень, який надалі зберігаєтся в спеціальному сховищі, на основі балонів високого тиску. Залежно від розміру накопичувача, зберігається в середньому 1000 кіловат-годин енергії. В зимові періоди, коли недостатньо сонячної генерації, водень подається на паливні елементи, щоб знову виробляти електроенергію та тепло.
Установка від HPS поєднує в собі акумуляторні батереї, електролізер, паливні елементи та вентиляційний блок. Таким чином, власники системи отримують в одному пристрої - опалення, гаряче водопостачання, електропостачаня та вентиляцію.
Робота в літній період
У сонячні літні дні фотоелектрична установка продукує електроенергію, яка розподіляється наступним чином: - поточне споживання
- накопичення в акумуляторних батареях, для використання в нічний період
- надлишок електроенергії подається на електролізер, в якому відбувається розщеплення води та отримання водню, який подається на зберігання до сезонного балонного сховища, розташованого поруч з будинком. Процес електролізу супроводжується виділенням тепла, яке поступає в бак накопичувач і може бути використано для гарячого водопостачання чи опалення.
Використання в зимовий період
Оскільки однієї сонячної енергії взимку недостатньо, сезонне сховище використовується, щоб продовжувати забезпечувати будинок електрикою та теплом. Накопичений водень подається на паливні елементи, де відбувається електрохімічний процес виробництва електроенергії, який також супроводжується виділенням значної кількості тепла, що подається в буферний бак і далі використовується для опалення та гарячого водопостачання.
Як працює паливний елемент?
Паливний елемент представляє собою електрохімічний пристрій, в якому відбувається процес поєднання водневого палива та кисню з виділенням електроенергії, тепла та води. Завдяки відсутності горіння, паливні елементи не продукують шкідливих викидів, а продуктом даного процесу є лише чиста вода. На відміну від традиційних електричних акумуляторів, де відбуваються аналогічні перетворення, паливні елементи мають дві важливі особливості:
- вони функціонують доти, доки паливо (відновник) та окиснювач надходять із зовнішнього джерела
- хімічний склад електроліту в процесі роботи не змінюється, тобто паливний елемент не треба перезаряджати
Пристрій складається з двох електродів, розділених електролітом. На анод ( негативний електрод ) подається водень, а на катод ( позитивний електрод ) - кисень. На аноді, завдяки каталізатору, відбувається розпад молекул водню та утворення електронів. Далі електрони рухаються до позитивного електроду, що обдувається киснем і на якому виникають іони. Іонізований кисень мігрує через електроліт в напрямку аноду, де з’єднується з воднем, утворюючи воду.