स्मार्ट विंडोज़ के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन करते हुए कृषि में पीवी टमाटर उगाना

एक्सेटर विश्वविद्यालय के एक शोध समूह ने घरों के लिए एक मॉड्यूलर, एग्रीवोल्टिक्स {{0}संचालित हाइड्रोजन उत्पादन अवधारणा की जांच की। रूफटॉप एग्रीवोल्टिक्स एक इलेक्ट्रोलाइज़र को शक्ति प्रदान करता है जो हाइड्रोजन वाहनों और इंसुलेटेड गैसोक्रोमिक स्मार्ट विंडो के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन करता है। खिड़कियाँ थर्मली इंसुलेटिंग ग्लास का एक रूप हैं जो हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के साथ प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के माध्यम से अंधेरा या साफ़ करती है, जिससे प्रकाश और गर्मी का नियंत्रण संभव हो जाता है।

शोधकर्ता अरित्रा घोष ने पीवी पत्रिका को बताया, "यह शोध एक नई इमारत एकीकृत ऊर्जा अवधारणा प्रस्तुत करता है, जो एग्रीवोल्टिक्स, हाइड्रोजन, स्मार्ट अग्रभाग और गतिशीलता को जोड़ती है। यह एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है कि इमारतें कैसे सक्रिय, बहुक्रियाशील ऊर्जा केंद्र बन सकती हैं, जो भविष्य की शहरी ऊर्जा प्रणालियों के लिए बढ़ती प्रासंगिकता वाला एक विचार है।" "हालांकि सीमित छत क्षेत्र स्वाभाविक रूप से कुल हाइड्रोजन उत्पादन को प्रतिबंधित करता है, अवधारणा का मूल्य बड़े पैमाने पर उत्पादन के बजाय इसके सिस्टम एकीकरण और नवीनता में निहित है।"

कई सॉफ़्टवेयर टूल का उपयोग करके, टीम ने बर्मिंघम, इंग्लैंड में एक वास्तविक डबल{0}}मंजिला आवासीय घर का अनुकरण किया। इमारत का कुल फर्श क्षेत्र लगभग 142.7 वर्ग मीटर, ऊंचाई 4.8 मीटर और 55 वर्ग मीटर छत क्षेत्र कृषिवोल्टिक्स के लिए उपलब्ध है। इसमें नौ थर्मल जोन में 16 खिड़कियां शामिल हैं। बर्मिंघम में मध्यम तापमान चरम सीमा का अनुभव होता है, गर्मियों में चरम तापमान लगभग 21 डिग्री सेल्सियस और सर्दियों में न्यूनतम तापमान 1 डिग्री के करीब होता है।

सपाट छत पर, 12 सौर मॉड्यूल तीन विन्यासों में स्थापित किए गए थे: ऊर्ध्वाधर, गुंबद के आकार का 20-डिग्री झुकाव पर, या अनुकूलित 30-डिग्री झुकाव पर। प्रत्येक कॉन्फ़िगरेशन का परीक्षण 600 W मोनोफेशियल मॉड्यूल या 605 W बाइफेशियल मॉड्यूल के साथ किया गया था। टमाटरों को पैनलों के नीचे उगाया जाता था, जिसके लिए प्रतिदिन छह से आठ घंटे की सीधी धूप और लगभग 13 डिग्री रात के तापमान की आवश्यकता होती थी।

सौर उत्पादन से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए 88% की दक्षता वाले 7 किलोवाट इलेक्ट्रोलाइज़र का उपयोग किया गया था। हाइड्रोजन को तीन उपयोगों के लिए तैयार किया गया था: 2017 टोयोटा मिराई को ईंधन देना, गैसोक्रोमिक विंडो को पावर देना, या दोनों। वैक्यूम गैसोक्रोमिक विंडो के प्रदर्शन की तुलना डबल ग्लेज़िंग, इलेक्ट्रोक्रोमिक और मानक गैसोक्रोमिक विकल्पों से भी की गई।

घोष ने कहा, "55 एम2 छत क्षेत्र का उपयोग करके, सिस्टम स्मार्ट ग्लेज़िंग की वार्षिक मांग को पूरा करने के लिए पर्याप्त हाइड्रोजन का उत्पादन करने में सक्षम था, जिसकी गणना प्रति वर्ष केवल 52.56 ग्राम थी।" "इसके अलावा, जब गतिशीलता के संदर्भ में हाइड्रोजन आउटपुट का आकलन किया जाता है, तो 30 डिग्री पर झुके हुए बाइफेशियल पीवी कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करने वाला समान छत सिस्टम - सैद्धांतिक रूप से प्रति दिन 64.23 किमी तक ड्राइविंग का समर्थन कर सकता है। यह अनुमान 2017 टोयोटा मिराई के प्रदर्शन पर आधारित है, जिसकी हाइड्रोजन टैंक क्षमता 5.6 किलोग्राम है।"

परिणामों से पता चला कि 30{9}}डिग्री झुकाव पर बाइफेशियल सिस्टम ने सालाना 7,919 kWh पर सबसे अधिक बिजली उत्पन्न की, जबकि मोनोफेशियल 30{11}}डिग्री कॉन्फ़िगरेशन ने GBP 0.061 ($0.082)/kWh पर बिजली की सबसे कम स्तर की लागत प्रदान की। टमाटर की पैदावार 0.31 किलोग्राम प्रति वर्ग मीटर पर स्थिर रही। ग्लेज़िंग विकल्पों में, वैक्यूम गैसोक्रोमिक खिड़कियों ने सबसे अच्छा थर्मल प्रदर्शन हासिल किया, जिसमें 1.32 डब्ल्यू प्रति वर्ग मीटर-केल्विन का यू-मूल्य था, हालांकि 24.62 मिमी की अधिक मोटाई पर।

घोष ने कहा, "हालाँकि पूर्ण हाइड्रोजन की मात्रा मामूली है, परिणाम दर्शाते हैं कि कैसे छोटे छत क्षेत्र कई इमारतों के पैमाने पर हाइड्रोजन अनुप्रयोगों का समर्थन कर सकते हैं, जो मॉड्यूलर, ऑनसाइट पीवी हाइड्रोजन सिस्टम की क्षमता को मजबूत करते हैं।" "घर के इन्सुलेशन पर एग्रीवोल्टिक्स का प्रभाव और घरेलू हीटिंग के लिए उत्पादित हाइड्रोजन का इष्टतम उपयोग हमारे आगे के शोध का लक्ष्य होगा।

परिणाम एनर्जी एंड बिल्डिंग्स में "इंसुलेटेड गैसोक्रोमिक स्मार्ट ग्लेज़िंग और हाइड्रोजन वाहनों के लिए रूफटॉप एग्रीवोल्टिक संचालित ऑनसाइट हाइड्रोजन उत्पादन: टिकाऊ आवासीय भवन के लिए एक समग्र दृष्टिकोण" शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए थे।