نظام جديد لخلايا الوقود الكهروضوئية الهجين لإنتاج الهيدروجين الأخضر والطاقة: تحسين الأداء بمساعدة طريقة انحدار العملية الغوسية

تسعى هذه الورقة إلى استخدام طريقة النمذجة العددية لتقييم أداء الطاقة والاقتصاد والبيئة لنظام PV-FC الهجين الجديد لإنتاج الهيدروجين الأخضر والكهرباء. يتكون النظام المقترح من الألواح الكهروضوئية، وخلايا الوقود، ومحلل كهربائي، ومحول، وخزان تخزين الهيدروجين. يتم إجراء تحليل تقني وبيئي واقتصادي قوي (3E) من خلال النمذجة الشاملة لمكونات النظام باستخدام MATLAB/Simulink?. في هذا النموذج المعتمد، تم حساب المعلمات الأساسية: طاقة المحطة الكهروضوئية، والمساحة والكفاءة، وكفاءة المحلل الكهربائي، ومعدل التدفق والطاقة، وطاقة المكدس، والمساحة والكفاءة، وإجمالي سعر التكلفة للكهرباء للمكونات المتكاملة، وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، يتم أيضًا استخدام NSGA-II إلى جانب نهج اتخاذ القرار TOPSIS وطريقة التعلم الآلي لانحدار العملية الغوسية مع وظيفة نواة الاختيار كإدراج جديد للتنبؤ وتحسين أداء 3E لهذا النظام الهجين. للحصول على رؤية متعددة الأبعاد للتحسين، تم اعتماد ستة متغيرات رئيسية للقرار وهي إجمالي طاقة المكدس، وطاقة المولدات المعتمدة على الوقود الأحفوري، وإجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون القادمة من إنتاج الهيدروجين، وإجمالي جهد نظام FC، ومساحة الوحدة، وعدد الوحدات الكهروضوئية. تتضمن مشكلة التحسين زيادة إجمالي طاقة مكدس خلايا الوقود إلى الحد الأقصى وتقليل انبعاثات الكربون، مع تقليل إجمالي مساحة المكدس وتكلفة الطاقة في نفس الوقت. تكشف نتائج المحاكاة أن المكدس يمكن أن يصل إلى أقصى طاقة إنتاجية تبلغ 350 كيلووات عندما تتراوح درجات حرارة التشغيل بين 40 درجة مئوية و55 درجة مئوية، ويوجد أكثر من 380 خلية في المكدس. أيضًا، وجد أن السعر المسوى للكهرباء أقل من 2 دولار/كيلووات ساعة للإشعاع الشمسي الذي يزيد عن 250 وات/م2 ومخرجات الطاقة الكهروضوئية التي تصل إلى 100 وات.