Τίτλος του έργου: Πώς ένα εργοστάσιο υδρογόνου θα μπορούσε να μειώσει τις εκπομπές σε τοπικό επίπεδο

Ομάδα: HyLite

Κολέγιο St Muredach   Ballina   Ιρλανδία   4 Ηλικία του μαθητή: 16-17 ετών

Πώς ένα προτεινόμενο αιολικό πεδίο με προσαρτημένο εργοστάσιο υδρογόνου θα ωφελήσει το τοπικό μας κλίμα παρέχοντας ενέργεια με μειωμένες εκπομπές.

Το έργο μας επικεντρώθηκε στη διερεύνηση εναλλακτικών λύσεων για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής, διερευνώντας τις δυνατότητες των μονάδων υδρογόνου και των ανεμογεννητριών ως πηγή καθαρής ενέργειας. Θέλαμε να δοκιμάσουμε την απόδοση ισχύος μιας μονάδας υδρογόνου που τροφοδοτείται από μια ανεμογεννήτρια, οπότε πραγματοποιήσαμε πειράματα με ένα μικροσκοπικό μοντέλο και το συγκρίναμε με μια κανονική, πλήρους μεγέθους ανεμογεννήτρια και μονάδα υδρογόνου.

Για να βοηθήσουμε την έρευνά μας, επικοινωνήσαμε με την Mercury Renewables, μια εταιρεία βιώσιμης ενέργειας, και με μια μεταπτυχιακή ερευνήτρια που συνδέεται με το έργο, την Jochelle Ma Lois La Guipo, η οποία μας παρείχε πολύτιμες πληροφορίες και βοήθεια στις ερωτήσεις μας. Πιστεύαμε ότι οι μονάδες υδρογόνου αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη λύση για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα σε μεγάλη κλίμακα και μπορούν να προσφέρουν οικονομικές ευκαιρίες στην τοπική κοινότητα.

Η υπόθεσή μας ήταν ότι τα πράσινα εργοστάσια υδρογόνου, τα οποία τροφοδοτούνται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια, θα μπορούσαν να μειώσουν σημαντικά τις εκπομπές σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής υδρογόνου που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα. Επιπλέον, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου, που τροφοδοτούνται από αυτό το ανανεώσιμο υδρογόνο, θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως καθαρή εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα για την τροφοδοσία οχημάτων και εξοπλισμού, συμβάλλοντας στον μετριασμό των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής.

Για να δοκιμάσουμε την υπόθεσή μας, συναρμολογήσαμε τη μικρογραφία του εργοστασίου υδρογόνου και παρακολουθήσαμε τη μετατόπιση του νερού, την παραγωγή ενέργειας και την παραγωγή υδρογόνου ενώ το σύστημα λειτουργούσε. Οι προφυλάξεις ασφαλείας ήταν υψίστης σημασίας λόγω της εύφλεκτης φύσης του υδρογόνου και της δυσκολίας εντοπισμού του σε περίπτωση διαρροής.

Η έρευνά μας έδειξε ότι η παραγωγή πράσινου υδρογόνου με χρήση αιολικής ενέργειας μπορεί πράγματι να είναι ένας αποτελεσματικός και οικονομικά αποδοτικός τρόπος παραγωγής καθαρής ενέργειας. Το μοντέλο μας έδειξε ότι η παραγωγή υδρογόνου θα μπορούσε να διατηρηθεί μέσω της συνεχούς παροχής αιολικής ενέργειας για την τροφοδοσία της αναστρέψιμης κυψέλης καυσίμου. Το μοντέλο έδειξε επίσης τη δυνατότητα των κυψελών καυσίμου υδρογόνου να χρησιμεύσουν ως καθαρή εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα για την τροφοδοσία οχημάτων και εξοπλισμού.

Κατασκευάσαμε μια μικρογραφία του αιολικού πεδίου και του εργοστασίου υδρογόνου και συλλέξαμε δεδομένα σχετικά με την παραγωγή ενέργειας, την παραγωγή υδρογόνου και άλλες βασικές μετρήσεις. Στη συνέχεια συγκρίναμε τα δεδομένα μας με δημοσιευμένα στοιχεία για εγκαταστάσεις υδρογόνου πλήρους μεγέθους, συμπεριλαμβανομένου ενός που χρησιμοποιήθηκε ως σημείο αναφοράς για την ανάλυσή μας.

Το πείραμά μας διαπίστωσε ότι η μίνι μονάδα υδρογόνου παρήγαγε μια μικρή ποσότητα υδρογόνου, 6 cm3 ανά ώρα, με χαμηλή ισχύ 0,048 Watt ανά δευτερόλεπτο. Ο χρόνος που μπορούσε να λειτουργήσει η κυψέλη καυσίμου μετά από μία ώρα παραγωγής υδρογόνου ήταν μόλις 3,5 λεπτά και η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παρήχθη μετά από μία ώρα παραγωγής υδρογόνου ήταν 4,41 Watt.

Αντίθετα, η μεγάλη μονάδα υδρογόνου παρήγαγε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα υδρογόνου, 71.347 cm3 ανά ώρα, γεγονός που αποτελεί σημαντική βελτίωση σε σχέση με τη μίνι μονάδα. Η ισχύς της τουρμπίνας ήταν επίσης πολύ υψηλότερη με 570,776 Watt ανά δευτερόλεπτο, γεγονός που αντικατοπτρίζει τη μεγαλύτερη κλίμακα της μονάδας. Ο χρόνος λειτουργίας της κυψέλης καυσίμου μετά από μία ώρα παραγωγής υδρογόνου εκτιμήθηκε σε 2.497.144 λεπτά και η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παρήχθη μετά από μία ώρα παραγωγής υδρογόνου εκτιμήθηκε σε 3.146.401,44 Watt.

Η σύγκριση μεταξύ των δύο μονάδων καταδεικνύει τα δυνητικά οφέλη από την κλιμάκωση της παραγωγής υδρογόνου, καθώς μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά μεγαλύτερες ποσότητες υδρογόνου που παράγονται και περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται.

Η έρευνά μας παρείχε πολύτιμες γνώσεις σχετικά με τις δυνατότητες του υδρογόνου ως πηγή καθαρής ενέργειας και μια πιθανή λύση στο πρόβλημα της μείωσης των εκπομπών και της ταυτόχρονης κάλυψης των ενεργειακών μας αναγκών.

Με το βλέμμα στο μέλλον, πιστεύουμε ότι η έρευνά μας θα μπορούσε να βελτιωθεί με τη διεξαγωγή εκτενέστερων δοκιμών και τη συλλογή δεδομένων για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Παρ' όλα αυτά, πιστεύουμε ότι απαντήσαμε στο ερευνητικό μας ερώτημα και δώσαμε μια ισχυρή επιχειρηματολογία για τα οφέλη ενός αιολικού πεδίου και μιας μονάδας υδρογόνου.

Κατεβάστε την αφίσα του έργου PDF

Τα έργα δημιουργούνται από τις ομάδες και αναλαμβάνουν την πλήρη ευθύνη των κοινών δεδομένων.
← Όλα τα έργα