Concept 1 - geen electriciteitsaansluiting: waterstof en zonne-energie

Concept 2 - geen electriciteitsaansluiting: batterij en zonne-energie

De praktijk en de kosten van een batterij in plaats van waterstof <klik hier>

Genereren van Waterstof (elektrolyse)

Opslag van Waterstof (compressie)

Genereren van elektriciteit(brandstofcel)

Hieronder wordt uitgerekend wat de capaciteit van de elektrolyser in Liter waterstof per minuut moet zijn voor een hybride concept waarbij een batterij als buffer gebruikt wordt voor de zonnestroom.

De elektrolyser werkt alleen als de zonnepanelen electriciteit produceren. Dat doen de zonnepanelen alleen als het licht is.

De totale hoeveelheid waterstof per jaar in het voorbeeld (Concept 1 - geen electriciteitsaansluiting: waterstof en zonne-energie) is 2.044.267 liter (ruim 2 miljoen liter bij normale luchtdruk), dat is voldoende om alle electriciteit op te wekken als de zon niet schijnt voor een huishouden dat 5000 kWh per jaar gebruikt.

Dat vereist een elektrolyser die tenminste 4 liter waterstof per minuut kan produceren 24 uur per dag, 7 dagen per week, 365 dagen per jaar.. Bijvoorbeeld twee exemplaren van de QL-2000, zie hieronder.

Maar in werkelijkheid is er van de zonnepanelen niet altijd electriciteit beschikbaar om waterstof te produceren, alleen als het voldoende licht is. In de praktijd moet de elektrolyser 23 liter waterstof per minuut kunnen produceren en is er een grote en kostbare elektrolyser nodig. (zie elektrolyser).

Met een batterij, bijvoorbeeld een Tesla Powerwall van 13 kWh kan het verbruik van 1 dag worden opgeslagen (5000kWh verbruik per jaar = 13.7 kWh per dag. Het piekvermogen dat 15 zonnepanelen opwekken is 31kWh per dag, zie hieronder.

De 38 zonnepanelen die nodig zijn om alle benodigde elektrische vermogen op te wekken produceren dus 38/15 x zoveel, dat is 77kWh op een piekdag. De elektrolyser heeft 24 uur de tijd om dat vermogen om te zetten in waterstof , dus moet hij 3.2kW per uur kunnen omzetten. In plaats van de eerder genoemde 9 elektrolysers die nodig zijn zonder batterij zijn er met batterij 3 elektrolysers van 1000W nodig. Het eigen verbruik van gemiddeld 13 kWh per dag moet daar nog vanaf, maar voor de zekerheid wordt dat niet meegerekend. Stel namelijk dat er een hele dag geen stroom gebruikt wordt, b.v. in de vakantie, dan moet alle stroom wel in waterstof omgezet kunnen worden.

de figuur hierboven laat zien dat op een piekdag (27 juni 2019)  38 panelen in totaal 75kWh opwekken. Gemiddeld over 24 uur wekken de panelen 3.117kW op (maximaal 8.8kW). Een elektrolyser moet dus minimaal 3117W electrisch vermogen kunnen omzetten naar waterstof om in 24 uur alle opgewekte electriciteit om te zetten. Tussen 8:15-18:45 (10,5 uur) produceren de panelen gemiddeld 3700W meer dan gemiddeld. Die 3700W moet worden opgeslagen in een batterij. 3700W gedurende 10,5 uur staat gelijk aan 39kWh aan energie die de batterij moet kunnen opslaan. Zie de figuur hieronder.

Vanaf 8:15 is de stroomproductie van de zonnepanelen hoger dan gemiddeld (en hoger dan de capaciteit van de electrolyser). De batterij wordt daardoor opgeladen, tot 18:45 wanneer de product weer lager wordt dan gemiddeld, de batterij loopt dan lagnzaam leeg. Pas 's morgens om 8:15 op dag 2 is de batterij weer leeg.

Met deze configuratie is nodig:

a) 3 electrolysers van 1000W (kosten ca. 7.000,- euro per stuk)

b) 3 batterijen van 13.5 kW (kosten ca. 7.000,- euro per stuk)

De totaalkosten worden daarmee 42.000,- Euro.

NEXT: - de elektrolyser en compressor