أنظمة طاقة الهيدروجين الخضراء اللامركزية: تحسين تكامل خلية الوقود مع محلل كهربائي بقدرة 5 كيلوواط مع تخزين هيدريد معدني للمنازل غير المتصلة بالشبكة
DOI:
https://doi.org/10.65421/jibas.v2i3.143الكلمات المفتاحية:
الطاقة اللامركزية، الهيدروجين الأخضر، محلل كهربائي ذو غشاء تبادل البروتونات، خلية وقود ذات غشاء تبادل البروتونات، تخزين هيدريد المعادن، الأسر غير المتصلة بالشبكة، شمال أفريقيا، ليبيا، نظام إدارة الطاقة، كهربة الريف، نظام الطاقة المتجددةالملخص
تقدم هذه الورقة البحثية تصميمًا وتحليلًا حسابيًا لنظام طاقة لامركزي يعمل بالهيدروجين الأخضر، مصمم للاستخدام في المنازل غير المتصلة بشبكة الكهرباء في جنوب ليبيا. يتضمن التصميم المقترح مصفوفة كهروضوئية بقدرة 2 كيلوواط، ومحللًا كهربائيًا غشائيًا لتبادل البروتونات (PEM) بقدرة 5 كيلوواط، ووحدة تخزين هيدروجين من هيدريد المعادن، وخلية وقود PEM بقدرة 1 كيلوواط، سيتم دمجها ضمن نظام إدارة الطاقة (EMS). تدعم نتائج المحاكاة التي أُجريت باستخدام برنامج MATLAB/Simulink التشغيل الموثوق للنظام، مع فترة تشغيل مستقلة تتراوح بين 24 و36 ساعة، وتغطية للأحمال تتجاوز 95%، وكفاءة كهربائية ذهابًا وإيابًا تتراوح بين 27 و32% (القيمة الحرارية الصغرى) عند مستويات مختلفة من الإشعاع الشمسي. أثبتت اختبارات السلامة أن تفعيل أنظمة الكشف عن تسرب الهيدروجين والحد منه يتم في غضون 3 ثوانٍ، ما يفي بمتطلبات المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) الموضحة في معيار ISO 14687. وتشير الدراسات التقنية والاقتصادية إلى أن تكلفة الكهرباء تتراوح بين 0.25 و0.30 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة، مما يجعل الحل المقترح منافسًا قويًا لتوليد الطاقة بالديزل التقليدي. وتؤكد هذه النتائج مجتمعةً جدوى الشبكات الصغيرة القائمة على الهيدروجين كمصدر طاقة نظيف وموثوق لدعم الأسر الريفية في ليبيا، وبالتالي المساهمة في تحقيق الهدف السابع من أهداف التنمية المستدامة.
