Utafiti huu unachunguza mfumo mdogo wa terminal ambao hubadilisha uzalishaji wa hidrojeni na nishati ya photovoltaic kuwa huduma ya kurejesha baada ya mazoezi. Mfumo katikati ya utafiti ni Mfumo wa atomization uliounganishwa na photovoltaic-hydrogen Kwa hivyo PHCAS Ni mfumo wa atomization uliounganishwa na photovoltaic-hydrogen unaoitwa paneli ya jua. Mfumo huzalisha umeme kutoka kwa paneli ya jua, hutoa hidrojeni kupitia electrolysis ya maji na umeme huu, huandaa maji yenye hidrojeni, na hutumia maji haya kwa usaidizi wa kurejesha baada ya mazoezi kwa njia ya dawa/atomization nzuri.

Suala kuu la utafiti sio tu ikiwa kifaa kama hicho kinafanya kazi kiufundi. Utafiti unazingatia swali zaidi: Je, aina hii ya terminal ndogo ya photovoltaic-hidrojeni inapaswa kuwa na ukubwa gani kulingana na hali ambayo inatumika? Kwa sababu mahitaji ya kupona ya watumiaji wanaotembea kwenye bustani sio sawa na mahitaji ya watumiaji wanaofanya mazoezi mara kwa mara katika kituo cha mazoezi ya mwili. Vile vile, mahitaji ya kilele cha muda mfupi lakini makubwa yanaweza kutokea katika matukio ya michezo. Kwa hivyo, nguvu ya elektrolize, nguvu ya pampu, uwanja wa photovoltaic na mahitaji ya uhifadhi wa nishati ya mfumo hayawezi kuamua na dhana moja ya wastani ya mtumiaji.

Wei Zhang na wenzake wanashughulikia shida hii kupitia hali tatu za kawaida za matumizi: Viwanja vya burudani, Vituo vya mazoezi ya mwili na Matukio ya michezo. Hali ya maegesho inawakilisha mazingira ya huduma wazi, iliyotawanywa, na yenye msongamano mdogo. Kituo cha mazoezi ya mwili ni mazingira ya mahitaji ya kupona yaliyopangwa zaidi, yanayojirudiarudia, na endelevu. Tukio la michezo ni mazingira ya huduma ya muda mfupi, yaliyopangwa, na makali ambayo hutoa mahitaji ya kilele.

Katika utafiti, data ya uchunguzi, urejeshaji wa laini nyingi, mkusanyiko wa hatua mbili za Bayesian na mahesabu ya mfumo wa parametric yalitumiwa pamoja. Vigezo kama vile umri, jinsia, mzunguko wa mazoezi, muda wa mazoezi na nia ya kutumia mfumo vilichambuliwa. Kisha, sifa hizi za mahitaji; mahitaji ya hidrojeni yalibadilishwa kuwa vigezo vya uhandisi kama vile nguvu ya elektrolize, nguvu ya pampu, jumla ya nguvu ya mfumo na eneo la photovoltaic linalohitajika.

Matokeo yanaonyesha kuwa hali tatu zimetenganishwa kwa kiasi kikubwa katika suala la ukubwa wa mfumo. Jumla ya nguvu ya mfumo kwa hali ya maegesho 93 W, kwa kituo cha mazoezi ya mwili 243,33 W, kwa shughuli za michezo 323,33 W Imehesabiwa kama. Ongezeko hili linaonyesha kuwa hitaji la mfumo sio tu kulingana na ombi la mtumiaji; Inaonyesha kuwa imedhamiriwa na mwendelezo, nguvu, tabia ya kilele na mipaka ya huduma ya mahitaji. Nguvu ya electrolyzer inasimama kama parameter kuu ambayo huamua mzigo wa mfumo. Eneo la paneli ya photovoltaic haliongezeki kwa uwiano wa moja kwa moja kwa jumla ya nguvu; kwa sababu mionzi ya jua, kikomo cha hali na uwezo wa uzalishaji kwa kila eneo la kitengo huathiri moja kwa moja matokeo.

Mchango kuu wa utafiti ni kwamba vituo vidogo vya nishati vinavyotokana na hidrojeni havitumiwi tu kama vifaa vya kiufundi, Mifumo ya huduma inayoendeshwa na mahitaji Inaonyesha kuwa inapaswa kuundwa kama. Kwa maneno mengine, saizi sahihi ya mfumo haitoki tu kutoka kwa katalogi ya electrolyzer au nguvu ya paneli ya jua. Mtumiaji ni nani, anaitumia wapi, ni mara ngapi wanafanya mazoezi, wakati hitaji la kupona linatokea, na ikiwa huduma itatoa msaada usioingiliwa au wa kilele unapaswa kuzingatiwa pamoja.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Utafiti huu unajadili jinsi mifumo midogo ya hidrojeni inayoendeshwa na nishati mbadala inaweza kutumika katika maeneo ya umma na nusu ya umma. Mifumo ya jadi ya hidrojeni mara nyingi huzingatiwa katika muktadha wa mifumo mikubwa ya nishati ya kuhifadhi nishati, usafirishaji, viwanda na ujenzi. Katika utafiti huu, teknolojia ya hidrojeni inahamishiwa kwenye eneo dogo zaidi la matumizi: huduma ndogo za terminal ambazo hutoa usaidizi wa kupona baada ya mazoezi.

Kipengele muhimu cha njia hii ni kwamba inatathmini mfumo wa nishati sio tu kwa suala la uzalishaji na uhifadhi, lakini pia kwa suala la huduma ya mtumiaji wa mwisho. Ili terminal ndogo ifanikiwe, haitoshi kuwa na uwezo wa kuzalisha hidrojeni peke yake. Mfumo lazima uweze kusakinishwa ndani ya eneo dogo, kudhibiti uzalishaji wa nishati inayotegemea jua, kudumisha huduma wakati mahitaji ya mtumiaji yanabadilika, na kuwa na ukubwa kwa usahihi bila kutumia uwezo mkubwa usio wa lazima.

Tatizo kuu ambalo utafiti unajaribu kutatua ni: Mfumo wa atomization uliounganishwa na photovoltaic-hidrojeni hauwezi kuundwa kwa njia ile ile katika hali tofauti za kurejesha mazoezi. Kila hali ina kiwango tofauti cha mahitaji, mzunguko wa matumizi, wakati wa huduma, mzigo wa kilele, na kikomo cha usambazaji wa nishati.

Kwa hivyo, utafiti unasema kuwa haitoshi kubuni mfumo sare kupitia "mtumiaji wa wastani". Watumiaji ambao hupata mfumo katika bustani, huitumia mara kwa mara katika kituo cha mazoezi ya mwili, na kudai huduma kubwa kwa muda mfupi kwenye hafla ya michezo hailingani na shida sawa ya uhandisi. Utafiti unajaribu kutafsiri tofauti hizi katika vigezo vya mahitaji yanayoweza kupimika na kisha katika uwezo wa mfumo.

Je, mfumo wa PHCAS unafanyaje kazi?

PHCAS iliyoelezewa katika utafiti ni terminal ya nishati iliyosambazwa ndogo inayojumuisha sehemu kuu tatu:

• Upande wa usambazaji wa nishati: Paneli za Photovoltaic zinajumuisha vipengele kama vile vitengo vya kudhibiti, moduli za ubadilishaji nguvu, betri na inverters.
• Upande wa uzalishaji wa hidrojeni: Inajumuisha elektrolize, tanki la maji, pampu ya mzunguko, chujio cha resin, mzunguko wa kudhibiti, na vitengo vya matibabu ya maji yenye hidrojeni.
• Upande wa huduma: Inajumuisha nozzles za atomization na mfumo wa pampu ambao hugeuza maji yenye hidrojeni kuwa dawa nzuri.

Mlolongo wa uendeshaji wa mfumo unaweza kufupishwa kama ifuatavyo: Mwanga wa jua hubadilishwa kuwa umeme katika paneli za photovoltaic. Umeme unaosababishwa hulisha electrolyzer na vitengo vya kudhibiti pampu msaidizi kwa electrolysis ya maji. Kama matokeo ya electrolysis, hidrojeni huzalishwa na maji yenye utajiri wa hidrojeni yanatayarishwa. Kisha maji haya huwasilishwa kwa watumiaji kwa namna ya dawa nzuri kwa usaidizi wa kurejesha baada ya mazoezi kupitia nozzles za atomization.

Michoro ya mfumo wa utafiti inaonyesha wazi mnyororo huu. Mchoro wa kazi unaonyesha paneli ya jua, mtawala, betri, inverter, tanki la maji, elektrolizeri, chujio, pampu ya mzunguko, tanki la maji yenye hidrojeni, pampu ya maji, na nozzles za atomization za shinikizo la juu pamoja. Picha ya kifaa kilichojumuishwa inaonyesha jinsi vipengele hivi vinaweza kuunganishwa ndani ya nyumba ya terminal inayobebeka au nusu-kubebeka. Kwa hivyo, utafiti unatazamia terminal ya huduma ndogo inayoweza kusakinishwa, sio tu mfano wa nishati ya kufikirika.

Kwa nini mfumo huu unapaswa kuundwa "unaolenga mahitaji"?

Katika mifumo midogo kama PHCAS, ukingo wa makosa ni wa chini kuliko katika mifumo mikubwa. Katika microgrid kubwa, uhifadhi, rasilimali za chelezo, au uwezo kupita kiasi unaweza kuongezwa kwenye muundo. Walakini, katika kituo kidogo, cha rununu, au kilichozuiliwa nafasi, kila watt, kila futi ya mraba ya nafasi ya paneli, na kila wakati wa kukimbia wa pampu huhesabiwa.

Kwa hiyo, uwezo wa mfumo unapaswa kuamua si tu kulingana na katalogi za sehemu za kiufundi, lakini pia kulingana na rhythm halisi ya matumizi ya huduma. Ikiwa mfumo utawekwa kwenye bustani, mahitaji yanaweza kutawanyika zaidi na ya chini. Katika kesi hii, kuchagua electrolyzers kubwa sana na pampu inaweza kusababisha matumizi ya nishati yasiyo ya lazima, gharama na mahitaji ya nafasi. Ikiwa mfumo utatumika katika kituo cha mazoezi ya mwili, watumiaji huja mara kwa mara zaidi, mahitaji ya kupona baada ya mazoezi yataendelea zaidi, na mfumo utalazimika kufanya kazi kwa mzunguko wa juu. Katika matukio ya michezo, inawezekana kwa idadi kubwa ya watumiaji kugeuka kwenye mfumo kwa muda mfupi; katika kesi hii, mzigo wa kilele na huduma ya haraka inakuwa ya kuamua zaidi.

Njia hii pia inaweza kueleweka kutoka kwa maisha ya kila siku. Chemchemi ya kinywaji katika bustani ya jirani na sehemu ya usambazaji wa maji katika eneo la kumaliza marathon haijaundwa kwa uwezo sawa. Wote wawili hutoa maji; hata hivyo, rhythm ya mahitaji, wiani wa mtumiaji, wakati wa huduma na mahitaji ya kilele ni tofauti kabisa. Katika utafiti huu, mantiki sawa inatumika kwa atomization ya maji yenye utajiri wa hidrojeni.

Je, matukio matatu ya maombi yametenganishwaje?

Utafiti umechagua hali tatu muhimu: mbuga za burudani, vituo vya mazoezi ya mwili, na hafla za michezo. Kile ambacho maeneo haya matatu yanafanana ni kwamba ni mazingira ya huduma ya umma/mtumiaji yanayohusiana na mazoezi au shughuli za kimwili. Hata hivyo, kila moja hutoa mipaka tofauti katika suala la muundo wa mfumo.

Tofauti hii huamua mantiki nzima ya modeli ya utafiti. Hali ya maegesho inalingana na kiwango cha "uzoefu wa msingi". Kituo cha mazoezi ya mwili kinawakilisha kiwango cha "kupona kwa masafa ya juu". Shughuli za michezo ni hali ya "msaada wa kilele". Ingawa hali hizi tatu hutumia familia moja ya vifaa, nguvu ya elektrolize, nguvu ya pampu, uwanja wa photovoltaic, na tabia ya kuhifadhi ya mfumo hutofautiana.

Mahitaji ya mtumiaji yanapimwaje?

Njia ya dodoso iliyopangwa ilitumiwa kuelewa mahitaji ya mtumiaji katika utafiti. Hojaso; Inajumuisha sifa za idadi ya watu, tabia za mazoezi, nia ya kutumia mfumo, upendeleo wa utendaji na tathmini ya kufaa kwa hali. Utayari wa kutumia ulipimwa kwa kiwango cha 0-10.

Profaili za mtumiaji katika hali tatu ni tofauti kabisa:

Jedwali hili linaonyesha jambo muhimu: Kikundi kilicho na mzunguko wa juu zaidi wa mazoezi ni watumiaji wa shughuli za michezo; hata hivyo, nia ya juu zaidi ya kutumia inaonekana kwa watumiaji wa kituo cha mazoezi ya mwili. Matokeo haya yanaonyesha kuwa mahitaji ya mfumo hayawezi kuelezewa tu na ukubwa wa shughuli za kimwili. Ambapo mtumiaji anaona huduma, ni mara ngapi ataitumia, muda wa kukaa kwake katika mazingira na ni kiasi gani atachukua huduma pia ina jukumu katika uundaji wa mahitaji.

Uchambuzi wa urejeshaji unaonyesha nini?

Utafiti huo ulitumia urejeshaji wa mstari mwingi kuelezea nia ya kuitumia. Mantiki ya msingi ya urejeshaji inaweza kuandikwa na MathJax kama:

\[ Y_i = \beta_0 + \sum_{j=1}^{n} \beta_j X_{ij} + \varepsilon_i \]

Katika fomula hii, \(Y_i\) inarejelea alama ya utayari ya mtumiaji \(i\) kutumia mfumo. \(\beta_0\) ni neno la mara kwa mara. \(\beta_j\) ni mgawo wa urejeshaji wa kigezo huru husika. \(X_{ij}\) inawakilisha vigezo vya maelezo kama vile umri, jinsia, mzunguko wa mazoezi, aina ya mazoezi, au muda wa mazoezi. \(\varepsilon_i\) ni sehemu ya hitilafu nasibu ambayo muundo hauwezi kuelezea.

Matokeo ya regression yanaonyesha tofauti kubwa kati ya matukio matatu. Mfano wa kituo cha mazoezi ya mwili una maelezo yenye nguvu zaidi. Katika mfano huu, \(R^2 = 0,746\) hutolewa kama iliyosahihishwa \(R^2 = 0,735\). Hii inaonyesha kuwa vigezo kama vile umri na mzunguko wa mazoezi vinaweza kuelezea kwa kiasi kikubwa nia ya watumiaji wa kituo cha mazoezi ya mwili kutumia mfumo.

Katika hali ya maegesho ya burudani, kiwango cha ufafanuzi ni wastani. Katika mfano huu, \(R^2 = 0,201\) ilionekana kusahihishwa \(R^2 = 0,167\). Mahitaji ya watumiaji wa bustani inategemea anuwai ya umri na matarajio ya uzoefu. Katika mfano wa hafla ya michezo, \(R^2 = 0,048\) iko katika kiwango kilichorekebishwa cha \(R^2 = 0,008\). Asili hii ya chini sana ya maelezo inaonyesha kuwa mahitaji ya shughuli za michezo hayawezi kuelezewa vya kutosha na umri na mzunguko wa mazoezi. Mambo kama vile mazingira ya tukio, mpangilio wa umati, mdundo wa mbio, muda wa kusubiri, ushawishi wa kijamii, na tabia ya uamuzi wa hiari inaweza kuwa maamuzi zaidi hapa.

Wakati coefficients zinachunguzwa kwa undani zaidi, inaonekana kwamba mzunguko wa mazoezi katika kituo cha mazoezi ya mwili una athari kubwa na muhimu ya kitakwimu juu ya nia ya kuitumia. Mgawo wa mzunguko wa mazoezi hutolewa kama \(B = 1,422\), mgawo sanifu hutolewa kama \(\beta = 0,864\) na thamani ya umuhimu hutolewa kama \(p < 0,001\). Matokeo haya yanaonyesha kuwa watumiaji wa kituo cha mazoezi ya mwili ambao hufanya mazoezi mara kwa mara wana hitaji kubwa la msaada wa kupona.

Katika hali ya maegesho ya burudani, athari mbaya na muhimu ya umri huvutia umakini. Mgawo wa umri hutolewa kama \(B = -0,877\), \(\beta = -0,445\) na \(p = 0,002\). Hii inaonyesha kuwa katika hali ya maegesho, nia ya kutumia mfumo hupungua kadiri umri unavyoongezeka. Hata hivyo, matokeo haya haimaanishi kuwa watumiaji wakubwa hawana haja ya kupona. Inaweza kuhusishwa na masuala kama vile kupitisha huduma mpya ya atomization ya hidrojeni, kukubalika kwa kiteknolojia, matarajio ya uzoefu na tabia za matumizi.

Umri na mzunguko wa mazoezi sio muhimu kitakwimu katika hali ya hafla ya michezo. Kwa hivyo, haitoshi kuangalia tu idadi ya watumiaji katika muundo wa mfumo wa hafla za michezo. Katika mazingira kama haya, uamuzi kuu unaweza kuwa ratiba ya hafla na mahitaji makubwa ya muda mfupi.

Makundi ya watumiaji yanasema nini?

Utafiti haukutathmini watumiaji tu na maadili ya wastani. Kwa njia ya kuunganisha hatua mbili ya Bayesian, vikundi tofauti vya mahitaji viliamuliwa ndani ya kila hali. Hii ni hatua muhimu; kwa sababu hata watumiaji katika kituo kimoja cha mazoezi ya mwili au katika mazingira sawa ya bustani hawawezi kutaka huduma ya kupona kwa nguvu sawa.

Kuna viwango vitatu tofauti vya mahitaji katika maegesho ya burudani. Hii inaonyesha kuwa mazingira ya maegesho ni tofauti zaidi. Watumiaji wengine huchukua mfumo kwa hamu ya juu, wakati wengine wanaonyesha maslahi ya chini au ya wastani. Kwa hivyo, badala ya kutumikia kwa wiani mmoja, muundo wa huduma ya chini na ya kiwango unafaa zaidi kwa hali ya maegesho.

Vikundi viwili huundwa katika kituo cha mazoezi ya mwili. Kundi moja linawakilisha watumiaji wanaofanya mazoezi mara kwa mara na kwa muda mrefu na wana nia ya juu ya kutumia. Katika hali hii, uwezo wa huduma endelevu wa mfumo unakuwa muhimu kwani mahitaji ni makubwa zaidi na yanatabirika zaidi.

Katika shughuli za michezo, nia ya makundi mawili ya kutumia ni karibu sawa; hata hivyo, muda wa mazoezi na muundo wa ushiriki hutofautiana. Hii inaonyesha kuwa mahitaji katika shughuli za michezo yanaundwa na muda wa shughuli na mzigo wa kilele badala ya nia ya mtumiaji. Kwa hiyo, tatizo kuu la mfumo katika matukio ya michezo sio mahitaji ya wastani, lakini huduma kubwa ya muda mfupi.

Je, athari ya kurejesha atomization ya hidrojeni inasaidiwaje?

Utafiti unatumia majaribio ya awali juu ya atomization ya maji yenye utajiri wa hidrojeni kama ushahidi unaounga mkono. Majaribio haya hayakutumiwa moja kwa moja kuhesabu vigezo vya mfumo; hata hivyo, zinaonyesha kuwa kuna msingi wa vitendo wa heterogeneity ya mahitaji.

Katika majaribio ya kurejesha, mitazamo ya kibinafsi ya watumiaji ya uchovu na maumivu ya misuli ilitathminiwa. Viashiria kama vile RPE, yaani, kiwango cha bidii inayoonekana, na VAS, yaani, mtazamo wa maumivu/usumbufu, vilitumiwa. Katika vikundi vya kijinsia, mwelekeo wa uboreshaji ulizingatiwa katika mtazamo wa kupona kwa wanawake na wanaume; hata hivyo, vipindi vya uboreshaji havikuwa sawa. Ilielezwa kuwa kupungua kwa RPE na VAS kulitamkwa zaidi katika kundi la wanawake.

Katika kulinganisha kulingana na tabia za mazoezi, ilionekana kuwa washiriki walio na tabia ya kawaida ya mazoezi walikuwa nyeti zaidi kwa msaada wa kupona. Pia kuna uboreshaji kwa wale wasio na tabia za mazoezi; hata hivyo, athari ni mdogo zaidi. Matokeo haya yanasaidia kwamba watumiaji wanaofanya shughuli za kawaida wanaweza kuona huduma ya kupona kwa nguvu zaidi.

Tofauti pia zilipatikana kulingana na eneo la mazoezi. Maadili ya jumla ya juu ya RPE na VAS baada ya mazoezi ya mwisho wa chini yanaonyesha kuwa mazoezi ya chini ya mwili hutoa hisia kali za uchovu na maumivu. Hii inaonyesha kwamba muda na ukubwa wa huduma haipaswi kuamuliwa kama thamani moja iliyowekwa.

Ujumbe muhimu wa sehemu hii ni kwamba mahitaji ya kupona hayaathiriwi tu na hali, bali pia na kikundi cha watumiaji, tabia ya mazoezi, na aina ya mazoezi. Kwa hivyo, upande wa kibinadamu hauwezi kupuuzwa katika muundo wa terminal ndogo ya nishati.

Je, mahitaji yanabadilishwaje kuwa kigezo cha mfumo?

Mchango muhimu zaidi wa utafiti ni kwamba inaweka mfumo ambao hubadilisha mahitaji ya mtumiaji kuwa vigezo vya uhandisi. Utafiti kwanza unabainisha mipaka ya hali, utayari wa mtumiaji, mzunguko wa mazoezi, na muda wa huduma. Viashiria hivi vya mahitaji hutafsiriwa kuwa kiwango cha huduma, mahitaji ya hidrojeni, masafa ya dawa, na nguvu ya mfumo.

Kiwango cha huduma kinaonyeshwa na fomula ifuatayo ya dhana:

\[ L_s = f(I, F, T, B) \]

Hapa, \(L_s\) inaonyesha kiwango cha huduma au kiwango sawa cha mahitaji katika hali \(s\). \(I\) inaonyesha nia ya kutumia; \(F\) inaonyesha mzunguko wa mazoezi; \(T\) inawakilisha muda wa shughuli; \(B\) inawakilisha mipaka ya hali. Kipengele muhimu cha fomula hii ni kwamba inaonyesha kwamba nia ya mtumiaji haitafsiri moja kwa moja kwa nguvu ya umeme. Kwa maneno mengine, pointi 8 za mahitaji haimaanishi moja kwa moja kitengo 8 nguvu. Ombi, tabia, na hali ya hali kwa pamoja huamua kiwango cha huduma.

Mahitaji sawa yanafafanuliwa kama:

\[ Q_s = \lambda_s \cdot L_s \]

ambapo \(Q_s\) inarejelea mahitaji sawa au mzigo wa huduma wa hali \(s\). \(\lambda_s\) ni mgawo wa ubadilishaji wa mahitaji mahususi. Sababu hii imedhamiriwa na mipaka ya hali, malengo ya huduma, na sifa za tabia ya mtumiaji.

Usambazaji wa mahitaji siku nzima umeigwa kama ifuatavyo:

\[ q_s(t) = Q_s \cdot p_s(t) \]

\[ \sum_t p_s(t) = 1 \]

Katika usemi huu, \(q_s(t)\) inaonyesha kiwango sawa cha mahitaji wakati \(t\); \(p_s(t)\) inaonyesha mgawo wa usambazaji wa wakati wa mahitaji katika siku ya kawaida. Katika hali ya maegesho, mahitaji yanatawanywa zaidi, katika kituo cha mazoezi ya mwili ni ya kawaida zaidi na ya kuendelea, na katika shughuli za michezo, ni kilele cha muda mfupi.

Je, usawa wa nishati umeanzishwaje?

Usawa wa msingi wa nishati ya mfumo wa PHCAS unaonyeshwa kama:

\[ P_{\mathrm{pv}} + P_{\mathrm{sup}} = P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}} + P_{\mathrm{aux}} \]

ambapo \(P_{\mathrm{pv}}\) ni nguvu kutoka kwa mfumo wa photovoltaic. \(P_{\mathrm{sup}}\) inaonyesha usaidizi wa nishati ya nje au usaidizi wa kuhifadhi. \(P_{\mathrm{ele}}\) ni nguvu ya elektrolisisi. \(P_{\mathrm{pump}}\) ni nguvu ya pampu. \(P_{\mathrm{aux}}\) inarejelea matumizi ya udhibiti na vifaa vya msaidizi.

Mlinganyo huu unatoa mantiki ya msingi ya mfumo: Nguvu kutoka kwa jua na uhifadhi, ikiwa inafaa, lazima ifunike matumizi ya electrolyzers, pampu na vifaa vya msaidizi. Ikiwa kizazi cha photovoltaic haitoshi, uhifadhi au msaada wa nje unahitajika. Ikiwa uzalishaji ni wa juu, betri au mfumo wa kuhifadhi hidrojeni unaweza kusawazisha kwa muda mfupi.

Je, nguvu ya electrolyzer inahesabiwaje?

Electrolyzer ni sehemu muhimu zaidi kwani huamua uwezo wa uzalishaji wa hidrojeni wa mfumo. Katika utafiti, nguvu ya electrolyzer huhesabiwa kulingana na mahitaji ya uzalishaji wa hidrojeni dhidi ya matumizi ya nishati yanayohitajika kwa uzalishaji wa hidrojeni ya kitengo:

\[ P_{\mathrm{ele}} = \dot{m}_{H_2} \times SEC \]

ambapo \(P_{\mathrm{ele}}\) ni mahitaji ya nguvu ya papo hapo ya elektrolisisi. \(\dot{m}_{H_2}\) inaonyesha mahitaji ya uzalishaji wa hidrojeni kwa saa. \(SEC\) ni matumizi maalum ya nishati ya elektrolista. Katika utafiti, \(SEC = 50{,}000 \, \mathrm{Wh/kg}\), yaani, \(50 \, \mathrm{kWh/kg}\) ilichukuliwa kama thamani ya kawaida kwa elektrolisisi za kibiashara za alkali au PEM.

Fomula hii inatoa ujumbe wa moja kwa moja wa uhandisi: wakati mahitaji ya hidrojeni yanaongezeka, nguvu ya electrolyzer huongezeka haraka. Kwa hiyo, moja ya vigezo nyeti zaidi katika ukubwa wa mfumo ni mahitaji ya hidrojeni. Katika hali kubwa zaidi za huduma, kama vile kituo cha mazoezi ya mwili na tukio la michezo, nguvu ya electrolyzer inatarajiwa kuongezeka.

Je, nguvu ya pampu inahesabiwaje?

Katika huduma ya atomization, pampu husafirisha maji yenye utajiri wa hidrojeni kwenye mfumo wa dawa. Nguvu ya pampu inategemea sio tu nguvu iliyokadiriwa ya pampu, lakini pia kwa muda gani inaendesha. Kwa hiyo, wastani wa nguvu ya pampu huhesabiwa na mzunguko wa ushuru:

\[ P_{\mathrm{pump}} = P_{\mathrm{rated}} \cdot D \]

ambapo \(P_{\mathrm{pump}}\) ni wastani wa nguvu ya pampu. \(P_{\mathrm{rated}}\) ni nguvu iliyokadiriwa ya pampu. \(D\) ni mzunguko wa wajibu na ni kati ya 0 hadi 1. Ikiwa \(D = 0,75\), pampu inachukuliwa kuwa inaendesha 75% ya wakati katika mzunguko fulani.

Fomula hii inaelezea uhusiano kati ya nguvu ya huduma na matumizi ya nishati. Ikiwa mzunguko wa dawa huongezeka wakati wa hafla za michezo au kupona baada ya mafunzo ya kiwango cha juu, mzunguko wa kazi wa pampu pia huongezeka. Hii huongeza wastani wa nguvu ya pampu.

Je, jumla ya nguvu ya mfumo na uwanja wa photovoltaic huhesabiwaje?

Baada ya kuamua nguvu za electrolyzer na pampu, jumla ya nguvu huhesabiwa kwa kuzingatia upotezaji wa mfumo. Katika utafiti, \(\eta_{\mathrm{sys}} = 0,85\) ilitumika kama thamani ya kinga kwa ufanisi wa mfumo:

\[ P_{\mathrm{total}} = \frac{P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}}}{\eta_{\mathrm{sys}}} \]

ambapo \(P_{\mathrm{total}}\) ni jumla ya mahitaji ya nguvu ambayo mfumo lazima utimize. \(\eta_{\mathrm{sys}}\) ni upitishaji wa mfumo, unaowakilisha hasara kama vile inverter na upotezaji wa laini. Kwa kuwa ufanisi ni chini ya 1, mahitaji halisi ya jumla ya nguvu ni ya juu kuliko jumla rahisi ya nguvu za electrolyzer na pampu.

Nguvu halisi ya eneo la kitengo cha jopo la photovoltaic huhesabiwa kwa kusahihisha nguvu ya paneli chini ya hali ya kawaida ya mtihani kulingana na mionzi ya sasa ya jua:

\[ P_{\mathrm{actual}} = P_{\mathrm{stc}} \cdot \frac{G}{G_{\mathrm{stc}}} \]

ambapo \(P_{\mathrm{actual}}\) ni uzalishaji wa umeme wa photovoltaic kwa kila eneo la kitengo chini ya hali halisi. \(P_{\mathrm{stc}}\) ni nguvu ya eneo la kitengo chini ya hali ya kawaida ya mtihani. \(G\) ni mionzi halisi ya jua. \(G_{\mathrm{stc}} = 1000 \, \mathrm{W/m^2}\) ni mionzi ya kawaida ya jua.

Eneo la paneli linalohitajika linahesabiwa kama ifuatavyo:

\[ A_{\mathrm{pv}} = \frac{P_{\mathrm{total}}}{P_{\mathrm{actual}}} \]

ambapo \(A_{\mathrm{pv}}\) ni eneo la paneli ya photovoltaic linalohitajika. Fomula hii inaonyesha kuwa ongezeko la jumla la nguvu halitaonyeshwa kila wakati katika eneo la paneli. Hii ni kwa sababu eneo la jopo limedhamiriwa sio tu na mzigo, bali pia na mionzi ya jua. Ikiwa mionzi ya jua ni ya juu, mahitaji ya juu ya nguvu yanaweza kutimizwa na ongezeko la eneo dogo zaidi. Ikiwa mionzi ni ya chini, hata mahitaji ya chini ya nguvu yanaweza kuhitaji eneo kubwa la paneli.

Ukubwa wa mfumo hubadilikaje katika hali hizo tatu?

Mahesabu ya mfumo wa hali ya utafiti yanaonyesha ongezeko la uwezo wa taratibu kati ya maeneo matatu ya matumizi.

Matokeo ya kushangaza katika jedwali hili kwa mtazamo wa kwanza ni kwamba nguvu ya jumla huongezeka kwa kiasi kikubwa kutoka kwa hali ya bustani hadi shughuli za michezo. Katika bustani, mfumo ni nguvu ya chini na inazingatia uzoefu wa kimsingi. Katika kituo cha mazoezi ya mwili, nguvu ya electrolyzer huongezeka hadi kiwango 160 W; kwa sababu kuna haja ya huduma inayoendelea na ya kurudiwa. Shughuli za michezo, kwa upande mwingine, zinahitaji nguvu ya juu zaidi; kwa sababu mahitaji makubwa na msaada wa kilele unatarajiwa kwa muda mfupi.

Hata hivyo, maadili ya uwanja wa photovoltaic hayaongezeki kwa wakati mmoja na jumla ya nguvu. Katika hali ya maegesho, uwanja wa photovoltaic hutolewa 1,85 m² ingawa nguvu ya jumla ni ya chini. Katika kituo cha mazoezi ya mwili, eneo hilo ni 0,99 m², ingawa jumla ya nguvu ni ya juu. Hii inaonyesha kuwa mawazo ya uzalishaji wa mionzi ya jua na eneo la kitengo katika hali ya hali huathiri eneo la paneli. Kwa hiyo, sio tu jumla ya nguvu lakini pia rasilimali ya jua ya ndani ina jukumu muhimu katika muundo wa mfumo.

Je, tabia ya biashara ya hali hizi tatu inatofautiana vipi?

Mfumo huo ulitathminiwa sio tu na uwezo tuli, bali pia na wasifu wake wa kila siku wa uendeshaji. Usambazaji wa nguvu wa nguvu na uchambuzi wa kulinganisha mahitaji unaonyesha jinsi mfumo unavyofanya kazi katika majira ya joto, msimu wa mpito, na hali ya baridi.

Hali ya bustani ya burudani ina kiwango cha chini kabisa cha mzigo. Jumla ya mzigo wa kila siku ni karibu 397,79-439,50 Wh anuwai. Ingawa mizigo ya elektrolizer na msaidizi ni kubwa, mizigo ya mzunguko na pampu ya maji ni ndogo. Katika hali hii, mfumo kwa ujumla unaweza kuonyesha ufanisi wa juu wa kibinafsi na ulinganifu mzuri wa mzigo kwa sababu ya muundo mdogo. Uhifadhi hucheza zaidi ya jukumu la muda mfupi la kuakibisha na kunyonya nishati nyingi.

Katika hali ya kituo cha mazoezi ya mwili, jumla ya mzigo ni kuhusu 1248-1763 Wh anuwai. Malipo ya electrolyzer 665-1180 Wh masafa. Andika ufanisi wa kibinafsi 83,41% wakati katika msimu wa mpito 75,70% kiwango, wakati wa baridi 45,80% kiwango. Matokeo haya yanaonyesha kuwa kituo cha mazoezi ya mwili ni nyeti zaidi kwa mabadiliko ya jua ya msimu kwa sababu ya mahitaji ya kawaida na ya mara kwa mara.

Hali ya hafla ya michezo hutoa mzigo wa juu zaidi. Jumla ya mzigo ni karibu 2139-2440 Wh masafa. Andika ufanisi wa kibinafsi 96,20%, katika msimu wa mpito 90,53%, wakati wa baridi 54,82% imetolewa. Hali hii inaweza kufanya kazi kwa nguvu katika majira ya joto na hali inayofaa ya mionzi; hata hivyo, hitaji la kuhifadhi na msaada wa ziada linaonekana katika hali ya chini ya mionzi.

Matokeo haya yanaonyesha kuwa uhifadhi katika muundo PHCAS ni muhimu sio tu kwa kuhifadhi nishati ya ziada lakini pia kwa kuhakikisha kuegemea kwa huduma. Hasa katika hali zenye shughuli nyingi kama vile vituo vya mazoezi ya mwili na matukio ya michezo, usaidizi wa uhifadhi wa betri au hidrojeni unakuwa muhimu zaidi kwa mwendelezo wa huduma.

Kwa nini kituo cha mazoezi ya mwili kinakaguliwa kando?

Hali ya kituo cha mazoezi ya mwili ilichaguliwa kwa uchambuzi wa hali ya kawaida kwa sababu ya muundo wa kawaida wa mtumiaji, nia kubwa ya kutumia, na maelezo ya juu ya mfano wa kurudi nyuma. Hali hii inaonyesha vizuri shida ya kuunganisha kati ya nguvu ya mahitaji na mionzi ya jua.

Utafiti huo ulilinganisha hali tatu za kawaida za kituo cha mazoezi ya mwili:

• S1: Kupona kwa kawaida baada ya mafunzo ya kila siku,
• S2: Kupona kwa kina baada ya mafunzo ya kiwango cha juu,
• S3: Huduma ya kimsingi katika hali ya hewa ya mvua au mionzi mbaya.

S1 inawakilisha kupona kwa nguvu ya wastani baada ya mafunzo ya kawaida. Katika kesi hii, mfumo huweka muundo wa usawa kati ya athari ya kurejesha na matumizi ya nishati. Kwa S2, mahitaji ya hidrojeni huongezeka na nguvu ya electrolyzer huongezeka hadi kiwango 270 W. Jumla ya nguvu e S1 takriban. 62,73% huongezeka. Licha ya hili, uwanja wa photovoltaic ni kuhusu tu 11,61% huongezeka; kwa sababu mionzi ya jua ni ya juu S2 na ongezeko la uzalishaji kwa kila eneo la kitengo hupunguza ongezeko la mzigo.

S3 ni kesi ya kudumisha huduma ya kimsingi katika hali ya mvua au dhaifu ya mionzi. Mahitaji ya hidrojeni na mzunguko wa uendeshaji wa pampu hupunguzwa. Jumla ya nguvu hupungua a 127,06 W. Hata hivyo, uwanja wa photovoltaic unabaki katika kiwango 4,21 m²; kwa sababu mionzi ya jua ni ya chini, uzalishaji wa eneo la kitengo pia hupungua. Hii inaonyesha kuwa dhana ya "mahitaji ya chini = eneo dogo sana la paneli" katika muundo wa mfumo sio kweli kila wakati.

Ni somo gani muhimu zaidi katika uchambuzi wa kituo cha mazoezi ya mwili?

Mfano wa kituo cha mazoezi ya mwili unaonyesha kuwa vigezo vya mfumo havifanyi kazi kwa mstari. Nguvu ya electrolyzer ni nyeti sana kwa nguvu ya mahitaji. Mahitaji ya hidrojeni wakati wa kubadili kutoka S1 hadi S2 68,75% huongezeka, na nguvu ya electrolyzer huongezeka kutoka 160 W a 270 W. Hata hivyo, uwanja wa photovoltaic hauongezeki kwa kiwango sawa. Hii ni kwa sababu mionzi ya jua ni ya juu chini ya hali S2.

Inapotoka kwa S1 e S3, mahitaji na jumla ya nguvu hupungua; hata hivyo, kwa kuwa mionzi ya jua pia hupungua, uwanja wa photovoltaic hupungua kidogo. Hii inaonyesha kuwa vigezo vitatu vinapaswa kuzingatiwa pamoja katika muundo PHCAS:

• Nguvu ya mahitaji: Huamua electrolyzer na mzigo wa pampu.
• Mionzi ya jua: Inaamua nafasi ya paneli inayohitajika kwa mzigo sawa.
• Msaada wa kuhifadhi: Inasawazisha kutolingana kati ya mahitaji na uzalishaji.

Kwa hiyo, hakuna usanidi mmoja "bora" wa kudumu kwa mfumo. Kupona mara kwa mara, kupona kwa kiwango cha juu, na hali mbaya ya mwanga inahitaji mantiki tofauti ya uendeshaji. Katika siku zijazo, mifumo kama hiyo inaweza kudhibitiwa kwa nguvu kulingana na utabiri wa hali ya hewa, utabiri wa msongamano wa mtumiaji, na hali ya kuhifadhi.

Lugha ya kuona na ya picha ya kazi inasema nini?

Michoro ya mfumo katika utafiti inaonyesha kuwa PHCAS ni mnyororo jumuishi wa huduma ya nishati ambayo hutoka kwa paneli ya photovoltaic hadi nozzles za atomization. Mchoro wa kazi unaelezea kuwa mfumo sio tu kifaa cha uzalishaji wa hidrojeni; inajumuisha uzalishaji wa umeme, electrolysis, mzunguko wa maji, uchujaji, uhifadhi, na huduma ya kunyunyizia pamoja.

Picha ya kifaa kilichojumuishwa inaonyesha jinsi mfumo unavyoweza kusakinishwa kama terminal halisi. Vipengele kama vile paneli ya photovoltaic, mfumo wa uzalishaji wa hidrojeni, betri, kibadilishaji umeme, pampu na pua iliyowekwa kwenye fremu inaonyesha kuwa lengo la matumizi ya utafiti ni kituo cha huduma kidogo na kinachobebeka.

Taswira tatu za hali zinaonyesha jinsi kifaa kinaweza kuwekwa katika muktadha wa bustani, kituo cha mazoezi ya mwili na hafla ya michezo. Taswira hizi zinaunga mkono ujumbe wa msingi wa utafiti: Teknolojia hiyo hiyo inahitaji uwezo tofauti na mantiki ya uendeshaji katika miktadha tofauti ya matumizi.

Katika grafu za majibu ya kupona, viashiria vya kibinafsi kama vile RPE na VAS hutofautiana kulingana na jinsia, tabia za mazoezi na eneo la mazoezi. Grafu hizi zinaonyesha kuwa tofauti kwa upande wa mtumiaji sio nadharia tu; pia inasaidia kuwa kuna tofauti katika mtazamo wa kupona halisi.

Grafu za usambazaji wa nguvu zinazobadilika zinaonyesha jinsi hali tatu zinavyotofautiana katika hali ya msimu. Katika hali ya maegesho, mizigo ni ndogo na laini, wakati katika kituo cha mazoezi ya mwili, matumizi ya nishati endelevu hutamkwa zaidi. Katika hafla za michezo, mizigo ya kilele ni maarufu. Grafu hizi zinaonyesha kuwa ukubwa wa mfumo sio tu juu ya ukadiriaji wa jumla wa nguvu, lakini pia curve ya mzigo wa kila siku na hali ya jua ya msimu.

Grafu za rada na safu wima zinazotolewa kwa kituo cha mazoezi ya mwili zinaonyesha kuwa nguvu ya elektrolize, nguvu ya pampu, jumla ya nguvu, na eneo PV hutofautiana katika mwelekeo tofauti chini ya hali ya S1, S2 na S3. Wakati nguvu ya elektroliza huongezeka haraka wakati mahitaji yanaongezeka, eneo la PV hubadilika zaidi kulingana na mionzi ya jua. Picha hizi zinaweka wazi kuwa mfumo ni shida isiyo ya mstari na ya safu.

Kazi hii inamaanisha nini katika suala la maisha ya kila siku?

Utafiti huu unaonyesha kuwa teknolojia za nishati mbadala zinaweza kuundwa sio tu kwa mitambo mikubwa ya kuzalisha umeme au gridi za jiji, lakini pia kwa sehemu ndogo za matumizi. Vituo vya nishati ndogo zinazotumiwa katika bustani, uwanja wa michezo, au vituo vya mazoezi ya mwili vinaweza kuwa sehemu ya miundombinu ya matumizi ya kaboni ya chini katika siku zijazo.

Katika maisha ya kila siku, aina hii ya mfumo inaweza kuzingatiwa kama kituo kidogo ambacho hutoa usaidizi wa kurejesha kwa muda mfupi baada ya mazoezi, hutoa nishati yake mwenyewe kutoka kwa jua na atomizes maji yenye utajiri wa hidrojeni. Mtumiaji anaweza kutumia terminal hii baada ya kukimbia, mafunzo au tukio la michezo. Hata hivyo, ili mfumo ufanikiwe, lazima usakinishwe mahali pazuri na uwezo sahihi.

Mfumo ambao ni mkubwa sana katika bustani unaweza kuunda gharama zisizohitajika na matumizi mengi ya nafasi. Mfumo wa uwezo wa chini unaweza kuwa hautoshi katika kituo cha mazoezi ya mwili. Katika shughuli za michezo, uwezo wa chini wa kilele hauwezi kukidhi wiani wa mtumiaji. Utafiti huu unajaribu kuweka tofauti hizi za muundo katika mfumo wa kisayansi na parametric.

Umuhimu wa kazi katika suala la zamani, la sasa na la baadaye

Kwa mtazamo wa kihistoria, mifumo ya hidrojeni imehusishwa zaidi na miundombinu mikubwa ya nishati, tasnia, usafirishaji, na matumizi ya seli za mafuta. Kwa kiwango kidogo, mifumo ya photovoltaic-hidrojeni, ambayo ni nyeti kwa tabia ya mtumiaji na inafanya kazi kama vituo vya matumizi, imeshughulikiwa kwa uchache zaidi. Utafiti huu ni wa kushangaza kwa kuwa unaleta teknolojia ya hidrojeni kwa eneo dogo kama vile matumizi na urejeshaji wa mazoezi.

Kwa mtazamo wa leo, kuna hamu inayoongezeka katika mifumo ya nishati ndogo ya kaboni na inayolenga mtumiaji katika miji. Mbuga, viwanja vya michezo, vyuo vikuu, mazingira mahiri ya ujenzi, na jumuiya zenye kaboni ya chini haziwezi tena kuzingatiwa kuwa watumiaji tu bali pia uzalishaji mdogo wa nishati na pointi za huduma. PHCAS inatoa mfano wa kipekee wa kuchanganya nishati ya jua, uzalishaji wa hidrojeni, na huduma ya afya/kupona ndani ya mabadiliko haya.

Kwa mtazamo wa siku zijazo, utafiti huu unaonyesha kuwa vituo vidogo vya hidrojeni vinaweza kusimamiwa sio tu kwa uwezo uliowekwa, lakini pia kulingana na mahitaji ya wakati halisi, mionzi ya jua, hali ya uhifadhi, na tabia ya mtumiaji. Katika siku zijazo, data ya mtumiaji wa mfululizo wa wakati, algoriti za udhibiti wa ubashiri, uboreshaji wa uhifadhi wa betri-hidrojeni, na viwango vya huduma vinavyobadilika vinaweza kuongezwa kwenye mfumo. Kwa hivyo, terminal inaweza kuwa sio tu kifaa cha ukubwa wa awali, lakini mfumo wa akili wa matumizi ya nishati ndogo ambayo hujirekebisha kulingana na mabadiliko ya mahitaji.

Je, ni nguvu gani za utafiti?

Moja ya nguvu za utafiti ni kwamba inahusiana moja kwa moja muundo wa mfumo wa kiufundi na mahitaji ya mtumiaji. Masomo mengi ya mfumo wa nishati huchukua mzigo kama thamani ya mara kwa mara au wastani. Utafiti huu unajaribu kuunganisha utayari wa mtumiaji, mzunguko wa mazoezi, muda wa shughuli, kikomo cha hali, na lengo la huduma kwa vigezo vya mfumo.

Nguvu ya pili ni kwamba inalinganisha matukio matatu tofauti ya matumizi. Tofauti kati ya bustani, kituo cha mazoezi ya mwili, na shughuli za michezo hazielezewi tu kwa maneno; zinasaidiwa na data ya mtumiaji, urejeshaji, nguzo, na vigezo vya mfumo.

Nguvu ya tatu ni kukubalika kwake kwa heterogeneity ya mahitaji. Utafiti unaonyesha kuwa sio watumiaji wote wana mahitaji sawa ya kupona na kiwango sawa cha kukubalika kwa teknolojia. Jinsia, tabia ya mazoezi, eneo la mazoezi, na mazingira ya hali yote yanaweza kuathiri mahitaji ya huduma.

Nguvu ya nne ni kwamba huanzisha mahesabu ya uhandisi na fomula zinazoeleweka na zinazoweza kutafsiriwa. Vigezo kama vile nguvu ya elektroli, nguvu ya pampu, jumla ya nguvu, na eneo PV huhesabiwa kwa uhusiano rahisi lakini unaoelezea. Hii inafanya utafiti kuwa muhimu kisayansi na kutoka kwa mtazamo wa awali wa muundo.

Nguvu ya tano ni kwamba inaacha wazi mwelekeo wa maendeleo ya baadaye ya mfumo. Utafiti unasema kuwa mtindo wa sasa haufanyi udhibiti kamili wa nguvu au uboreshaji wa lengo moja. Badala yake, inaleta mantiki ya ukubwa wa uwezo wa hali. Hii inafanya madai ya utafiti kuwa makini zaidi na mdogo.

Je, ni mapungufu gani ya utafiti?

Kizuizi cha kwanza ni kwamba utafiti ni uchapishaji wa awali ambao haujapitiwa na rika. Kwa hivyo, matokeo yanapaswa kusomwa kwa uangalifu na hayapaswi kuzingatiwa kama matokeo ya mwisho ya uchapishaji yaliyopitiwa na rika.

Kizuizi cha pili ni kwamba usanidi wa mfumo unategemea mfumo wa sheria na parametric. Utafiti hautoi uboreshaji kamili wa gharama, kuegemea, utoaji wa mzunguko wa maisha, uwezo bora wa kuhifadhi, au mkakati wa kudhibiti. Kwa hivyo, matokeo yanapaswa kusomwa kama kumbukumbu ya ukubwa wa hali, sio bora zaidi.

Kizuizi cha tatu ni kwamba data ya uchunguzi na mtumiaji inategemea sampuli maalum na muktadha. Muundo wa utayari na mahitaji ya kutumia katika miji tofauti, mipangilio tofauti ya kitamaduni, vikundi tofauti vya umri, au jamii zilizo na tabia tofauti za michezo zinaweza kutofautiana.

Kizuizi cha nne ni kwamba ingawa utafiti juu ya athari za urejeshaji wa atomization ya maji yenye utajiri wa hidrojeni unafaidika kutokana na majaribio ya kuunga mkono, lengo kuu la karatasi hii ni ukubwa wa mfumo, sio ushahidi wa athari za matibabu. Hiyo ni, utafiti hauthibitishi ufanisi wa kliniki wa atomization ya hidrojeni; badala yake, inachunguza tofauti za mahitaji na usanidi wa mfumo.

Kizuizi cha tano ni kutokuwepo kwa simulation ya nguvu ya saa na udhibiti wa wakati halisi. Usambazaji wa wakati wa mahitaji unawakilishwa na curves za kawaida za kila siku zilizorahisishwa. Katika matumizi halisi, msongamano wa ghafla, mabadiliko ya hali ya hewa, malipo ya betri, kivuli cha paneli, au hali ya matengenezo inaweza kubadilisha tabia ya mfumo.

Kizuizi cha sita ni vipimo vichache vya uchambuzi wa kiuchumi na uimara wa uwanja. Masuala kama vile gharama ya terminal ndogo, mahitaji ya matengenezo, matumizi ya maji, maisha ya elektrolisisi, usalama wa hidrojeni, usafi wa pua na usalama wa mtumiaji yanapaswa kuchunguzwa kando kwa utekelezaji.

Utafiti huu unasema nini na hausemi nini?

Utafiti huu unasema kwamba mifumo ya atomization iliyounganishwa na photovoltaic-hydrogen inaweza kuundwa kama vituo vya nishati vilivyosambazwa kwa usaidizi wa kupona baada ya mazoezi. Hata hivyo, inasisitiza kwamba muundo huu haupaswi kuwa sare. Kwa kuwa muundo wa mahitaji hutofautiana katika mazingira tofauti ya matumizi kama vile mbuga, vituo vya mazoezi ya mwili, na matukio ya michezo, nguvu ya mfumo, uwezo wa elektrolizeri, nguvu ya pampu na eneo PV lazima pia litofautiane.

Utafiti unaonyesha kuwa nguvu ya electrolyzer ni parameter kubwa zaidi ambayo huamua jumla ya mzigo wa mfumo. Nguvu ya pampu inahusiana na mzunguko wa huduma na wiani wa atomization. Sehemu ya photovoltaic inategemea sio tu mahitaji ya nguvu, bali pia juu ya mionzi ya jua. Kwa hiyo, vigezo vya mfumo haipaswi kuzingatiwa linear na univariate.

Utafiti unaonyesha kuwa mahitaji ya watumiaji katika maeneo ya matumizi ya kawaida kama vile vituo vya mazoezi ya mwili yanaweza kuelezewa vyema na umri na mzunguko wa mazoezi; katika hafla za michezo, mahitaji ya kilele na mambo ya muktadha ni maamuzi zaidi.

Kinyume chake, utafiti hausemi kwamba inatoa muundo bora wa ulimwengu wote na mmoja bora kwa PHCAS. Pia haithibitishi kuwa mfumo ni wa kiuchumi, ufanisi wa kliniki, au tayari kibiashara katika mazingira yote. Matokeo yanatoa mfumo wa upangaji wa mapema wa hali na ramani ya vigezo vya mahitaji ya vituo vidogo vya photovoltaic-hidrojeni.

Mbinu ya Utafiti na Matokeo

Utafiti huu ni utafiti wa uchanganuzi wa parametric unaozingatia mahitaji ambao unachunguza jinsi mfumo wa atomization uliounganishwa na photovoltaic-hidrojeni unaweza kuwa na ukubwa katika hali tofauti za huduma ya terminal. Mfumo huu unafafanuliwa kama kituo kidogo cha nishati kilichosambazwa ambacho hubadilisha nishati ya jua kuwa umeme, umeme kuwa uzalishaji wa hidrojeni, na maji yenye hidrojeni kuwa huduma ya atomization.

Matukio matatu ya matumizi ya utafiti ni:

• Hifadhi ya burudani: msongamano mdogo, uliotawanywa na mazingira ya huduma yenye mwelekeo wa uzoefu,
• kituo cha mazoezi ya mwili: mazingira ya huduma na mahitaji ya kawaida, ya kurudia na ya kuendelea ya kupona,
• Tukio la michezo: mazingira ya huduma ya muda mfupi, makali na ya kilele cha kuzalisha mahitaji.

Data ya uchunguzi, urejeshaji wa mstari mwingi, na nguzo za hatua mbili za Bayesian zilitumiwa kuamua mahitaji ya watumiaji. Utayari wa kutumia ulipimwa kwa kiwango cha 0-10. Watumiaji wa kituo cha mazoezi ya mwili wana thamani ya juu zaidi ya utayari wa wastani:

• Hifadhi ya wakati wa bure: 7,12 ± 2,02,
• Kituo cha mazoezi ya mwili: 8,20 ± 0,88,
• Tukio la michezo: 7,60 ± 1,63.

Katika uchambuzi wa kurudi nyuma, mfano wa kituo cha mazoezi ya mwili ulionyesha maelezo yenye nguvu zaidi:

• Kituo cha mazoezi ya mwili: \(R^2 = 0,746\), imesahihishwa \(R^2 = 0,735\),
• Maegesho ya wakati wa bure: \(R^2 = 0,201\), iliyosahihishwa \(R^2 = 0,167\),
• Tukio la michezo: \(R^2 = 0,048\), iliyosahihishwa \(R^2 = 0,008\).

Matokeo haya yanaonyesha kuwa mahitaji katika vituo vya mazoezi ya mwili yanaweza kuelezewa mara kwa mara na tabia ya mtumiaji; katika shughuli za michezo, vigezo kama vile umri na mzunguko wa mazoezi haitoshi.

Fomula muhimu za MathJax zinazotumiwa katika utafiti ni:

\[ Y_i = \beta_0 + \sum_{j=1}^{n} \beta_j X_{ij} + \varepsilon_i \]

Taarifa hii ya urejeshaji inahusiana na nia ya mtumiaji kutumia mfumo na vigezo vya maelezo.

\[ L_s = f(I, F, T, B) \]

Fomula hii inaonyesha kuwa kiwango cha huduma ya hali imedhamiriwa na nia ya kutumia, mzunguko wa mazoezi, muda wa shughuli, na mipaka ya hali.

\[ Q_s = \lambda_s \cdot L_s \]

Usemi huu unaelezea ubadilishaji wa kiwango cha huduma kwa mahitaji sawa.

\[ q_s(t) = Q_s \cdot p_s(t) \]

\[ \sum_t p_s(t) = 1 \]

Milinganyo hii inaonyesha jinsi mahitaji yanavyosambazwa wakati wa siku ya kawaida.

\[ P_{\mathrm{pv}} + P_{\mathrm{sup}} = P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}} + P_{\mathrm{aux}} \]

Equation hii ni usawa wa msingi wa nishati ya mfumo.

\[ P_{\mathrm{ele}} = \dot{m}_{H_2} \times SEC \]

Fomula hii huhesabu nguvu ya electrolyzer kulingana na mahitaji ya uzalishaji wa hidrojeni na matumizi maalum ya nishati. Katika utafiti, \(SEC = 50{,}000 \, \mathrm{Wh/kg}\) ilichukuliwa.

\[ P_{\mathrm{pump}} = P_{\mathrm{rated}} \cdot D \]

Fomula hii inahusiana na nguvu ya wastani ya pampu na nguvu yake iliyokadiriwa na mzunguko wa ushuru.

\[ P_{\mathrm{total}} = \frac{P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}}}{\eta_{\mathrm{sys}}} \]

Usemi huu unatoa jumla ya mahitaji ya nguvu kwa kuzingatia ufanisi wa mfumo. \(\eta_{\mathrm{sys}} = 0,85\) ilitumika katika utafiti.

\[ P_{\mathrm{actual}} = P_{\mathrm{stc}} \cdot \frac{G}{G_{\mathrm{stc}}} \]

\[ A_{\mathrm{pv}} = \frac{P_{\mathrm{total}}}{P_{\mathrm{actual}}} \]

Milinganyo hii huhesabu eneo la kitengo PV uzalishaji na eneo la photovoltaic linalohitajika kulingana na mwangaza halisi wa jua.

Mipangilio ya msingi ya mfumo wa hali tatu ni:

• Hifadhi ya wakati wa bure: elektroliza 60 W, pampu ya maji 9,75 W, nguvu 93 W jumla, eneo 1,85 m² photovoltaic.
• Kituo cha mazoezi ya mwili: elektroliza 160 W, pampu ya maji 22,5 W, nguvu 243,33 W jumla, eneo 0,99 m² photovoltaic.
• Shughuli za michezo: electrolyzer 205 W, pampu ya maji 37,5 W, nguvu 323,33 W jumla, uwanja 1,38 m² photovoltaic.

Masharti matatu ya kawaida ya kituo cha mazoezi ya mwili yalichambuliwa zaidi:

• Urejeshaji wa mafunzo ya siku S1: 376 W/m² mionzi ya jua, 0,0032 kg/h mahitaji ya hidrojeni, 214,71 W jumla ya nguvu, eneo 5,08 m² PV.
• S2 nguvu ya juu baada ya mazoezi: 548 W/m² mwangaza wa jua, kilo 0,0054/h mahitaji ya hidrojeni, nguvu 349,41 W jumla, eneo 5,67 m² PV.
• S3 hali duni ya mwanga: 268 W/m² mionzi ya jua, kilo 0,0018/h mahitaji ya hidrojeni, jumla ya nguvu 127,06 W, eneo 4,21 m² PV.

Matokeo haya yanaonyesha kuwa nguvu ya electrolyzer ni parameter nyeti zaidi kwa nguvu ya mahitaji. Hata hivyo, eneo la PV haliongezeki kwa mstari na nguvu ya jumla; kwa sababu mionzi ya jua hubadilisha moja kwa moja hitaji la nafasi ya paneli. Ingawa jumla ya nguvu iliongezeka kwa karibu 62,73% kwa S2 ikilinganishwa na e S1, eneo la PV liliongezeka kwa karibu 11,61% tu. Hii ni kwa sababu mionzi ya jua ni ya juu kwa S2.

Matokeo ya jumla ya utafiti ni kwamba mifumo ya PHCAS haipaswi kuundwa kwa uwezo sawa kwa hali tofauti za huduma za terminal. Mbuga zinafaa kwa mifumo ya msingi ya matumizi yenye nguvu ya chini na rahisi kusakinisha. Vituo vya mazoezi ya mwili vinahitaji uwezo wa huduma endelevu na uzalishaji wa hidrojeni wa kati hadi juu. Matukio ya michezo, kwa upande mwingine, yanahitaji mifumo yenye nguvu zaidi katika suala la mzigo wa kilele, majibu ya haraka, na usaidizi wa kuhifadhi.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Maudhui haya yameandaliwa kwa kutegemea utafiti wa Wei Zhang, Jiahong Guo, Pengxu Chen, Zhangyu Li, Kun Yang, Ruiwen Zou, Xuhong Wang, Chenyang Zhang na Yi Zhang wenye kichwa “Demand-Driven Configuration of a Photovoltaic-Hydrogen Coupled Micro-System for Terminal Service Scenarios”. Ushirika wa kitaasisi wa waandishi umetolewa kama Chuo Kikuu cha Sichuan, Chuo cha Usanifu na Mazingira, Chengdu, Uchina.

Wazi katika maandishi ya utafiti “This preprint research paper has not been peer reviewed” Kuna taarifa. Pia kuna habari SSRN nakala ya elektroniki. Kwa hiyo, utafiti katika maudhui haya Maandishi ya utafiti ya awali ambayo hayajapitiwa na rika Ilitathminiwa kama.

Nakala hii inategemea muhtasari, utangulizi, ufafanuzi wa mfumo, mipaka mitatu ya hali, njia ya uchunguzi, uchambuzi wa kurudi nyuma, matokeo ya mkusanyiko wa watumiaji, ramani ya vigezo vya mahitaji, fomula za usawa wa nishati, mahesabu ya nguvu ya elektroliza na pampu, mahesabu ya uwanja wa photovoltaic, meza tatu za usanidi wa hali, uchambuzi wa hali ya kawaida ya kituo cha mazoezi ya mwili, michoro ya mfumo wa kuona na sehemu ya hitimisho.

Hakuna madai ya mafanikio ya bidhaa za kibiashara, dhamana ya ufanisi wa kliniki, uwezekano wa mwisho wa kiuchumi, au miundo ya kawaida inayotumika moja kwa moja katika kila mpangilio ilijumuishwa ambayo haikujumuishwa katika utafiti. Matokeo ya utafiti yanapaswa kutathminiwa katika kiwango cha muundo wa awali na ulinganisho wa hali kwa ukubwa wa terminal ya microphotovoltaic-hydrogen inayoendeshwa na mahitaji.