Projeto de pesquisa cooperativa estudará o dimensionamento e integração de sistemas de células de combustível para geração de energia estacionária

A Toyota está colaborando com o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA para construir, instalar e avaliar um sistema de geração de energia de célula de combustível de membrana de troca de prótons de 1 megawatt no Campus Flatirons do NREL em Arvada, Colorado.

Esta colaboração de 3 anos e $ 6.5 milhões é financiada em parte pelo DOE Escritório de Tecnologias de Hidrogênio e Células de Combustível no Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável e apoia DOE's Visão H2@Scale para hidrogênio limpo em várias aplicações e setores econômicos.

O sistema de célula de combustível de 1 MW integra vários módulos de célula de combustível da Toyota em um sistema maior para fornecer energia estacionária responsiva. Por meio de uma colaboração anterior, o NREL demonstrou o uso de um sistema automotivo de célula de combustível para fornecer energia livre de carbono para um data center. Este novo sistema está em uma escala significativamente maior, gerando cerca de 15 vezes mais energia e capaz de saída de corrente contínua e corrente alternada.

A Toyota aproveitou seus mais de 25 anos de experiência no desenvolvimento de células de combustível ao projetar o sistema de 1 MW, expandindo a experiência do mercado de veículos elétricos com células de combustível leves. A Toyota está fornecendo os módulos de célula de combustível e está trabalhando com o integrador de sistemas, Telios, para o projeto, balanceamento da planta e construção do sistema para entrega ao NREL. A Toyota desenvolveu um sistema de controle integrado para gerenciar a operação dos módulos de célula de combustível para maximizar a eficiência e a vida útil do sistema. O sistema demonstra um projeto simplificado como um substituto para um gerador convencional.

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“Alcançar a neutralidade de carbono exige que todos nós exploremos novas aplicações de tecnologia de emissão zero, incluindo como essa tecnologia se integrará a outros sistemas, que o projeto com o NREL identificará”, disse Christopher Yang, vice-presidente do grupo, desenvolvimento de negócios, Fuel Cell Solutions, Toyota. “A aplicação de nossos módulos em implantações dessa magnitude mostra a escalabilidade da tecnologia de célula de combustível da Toyota, seja um único módulo de célula de combustível para um veículo de passageiros ou vários sistemas combinados para alimentar equipamentos pesados.”

Os pesquisadores do NREL ampliarão os limites operacionais do projeto do sistema de célula de combustível para identificar limitações de desempenho e degradação ao longo do tempo, gerando dados valiosos do mundo real para ajudar no desenvolvimento de aplicações futuras. A pesquisa e o desenvolvimento também incluirão a avaliação do desempenho do sistema quando integrado a sistemas de armazenamento de energia e geração de energia renovável, como solar fotovoltaica e eólica.

“Vamos estudar o dimensionamento de sistemas de células de combustível PEM para geração de energia estacionária para entender quais são os desafios de desempenho, durabilidade e integração do sistema”, disse Daniel Leighton, engenheiro de pesquisa do NREL e principal investigador do projeto. “Este sistema gerador de células de combustível também cria uma nova capacidade de pesquisa de células de combustível em escala de megawatts no NREL.”

O gerador de células de combustível faz parte do Pesquisa Avançada em Sistemas Integrados de Energia (ARIES) sistema de hidrogênio em escala de megawatt sendo projetado e comissionado no NREL's Flatirons Campus. O sistema flexível - que inclui um eletrolisador PEM de 1.25 MW, sistema de armazenamento de hidrogênio de 600 kg e gerador de célula de combustível de 1 MW - fornece uma plataforma para demonstrar a produção direta de hidrogênio renovável, armazenamento de energia, produção de energia e integração de rede na escala de megawatts.

O sistema gerador de célula de combustível será instalado neste verão e o sistema completo será comissionado no final de 2022.

Fonte: Toyota