Allikas: sec.ucf.edu
Päikeseenergia kasutamist vesiniku tootmiseks saab läbi viia kahe protsessi abil: vee elektrolüüs päikeseenergia abil ja päikesevee otsene lõhenemine. Päikeseenergial toodetud elektrit kaaludes räägivad peaaegu kõik PV-elektrolüüsist. Protsess toimib. Tegelikult demonstreeriti seda esmakordselt Florida päikeseenergia keskuses 1983. aastal NASA Kennedy kosmosekeskuse kaudu. Kuigi see on tehnoloogiliselt kasutatav, ei ole see veel majanduslikult elujõuline. Lisaks kuludele on küsimus selles, miks kasutada elektrit, väga tõhusat energiakandjat, vesiniku tootmiseks, teist energiakandjat, ja seejärel muuta see uuesti elektriks kasutamiseks? Teisisõnu, elekter on nii väärtuslik kui elekter, meie kõige ihaldusväärsem energiakandja, et me ei pruugi tahta seda kasutada millekski muuks kui selleks. See kehtib eriti siis, kui elekter on valmistatud fotogalvaanikast. PV kui energiaallikas vastab riigi kommunaalteenuste kliimaseadmete tippkoormusele. Palju parem on kasutada fotoelektrit elektrina, sest vastasel juhul on selle kasutamine liiga raiskav.
Millal on mõttekas toota vesinikku päikeseenergial toodetud elektrist? Vastus on, et me tahame vesinikku teha igal ajal, kui elektrit ei saa kasutada - väljaspool tippu kaugetes piirkondades ja hooajaliste erinevuste ajal. Tuulest, hüdro-, geotermilisest või muust päikeseenergial toodetud elektrist saadav vesinik on väärtuslik, kui ressurss ei vasta elektrivõrgu koormusprofiilile.
Kui päikeseelektril PV-elektrolüüsi kütuseelemendi kaudu ei ole mõtet, siis kuidas on lood PV-elektrolüütilise vesinikuga? Tegelikult puudutab suurem osa pv-elektrolüüsi üle arutlemisest vesiniku tootmist autokütusena kasutamiseks. Jällegi ei tundu see stsenaarium olevat elujõuline. Mõelge vesiniku tankla juhtumile, mis väljastab 1000 gallonit bensiini päevas, mis on umbes pool riigi keskmisest. Pange tähele, et üks gallon bensiini sisaldab umbes sama palju energiat kui üks kilogramm (kg) vesinikku. Seega vajab tankla umbes 1000 kg vesinikku päevas. Kasutades vesiniku madalamat kütteväärtust, on ühe kg vesiniku tootmiseks vajalik elektrienergia 51 kWh (kasutades elektrolüüsi efektiivsust 65%). See tähendab, et 1000 kg vesinikku päevas vajab 51 000 kWh päevas elektrit. 51 000 kWh tarnimiseks vajaliku FOTO koguse saab hinnata, jagades kWh 5 tunniga päevas. Seega on 1000 kg päevas vesiniku tankla käitamiseks vaja 10 200 kWp või 10,2 megavatti pv võimsust. Pange tähele, et 1 kWp nõuab PV jaoks umbes 10 ruutmeetrit 10% efektiivsusega.
Teine kategooria, otsene päikesevee jagamine, viitab mis tahes protsessile, mille käigus päikeseenergiat kasutatakse otseselt vesiniku tootmiseks veest ilma vahepealset elektrolüüsietappi läbimata. Näited:
fotoelektrokeemiline vee lõhenemine – see meetod kasutab pooljuhtelektroode fotoelektrokeemilistes rakkudes, et muundada valgusenergia vesiniku keemiliseks energiaks. Fotoelektrokeemilisi süsteeme on sisuliselt kahte tüüpi – üks pooljuhtide või värvainete abil ja teine lahustunud metallikomplekside abil.
fotobioloogilised – need hõlmavad vesiniku teket bioloogilistest süsteemidest päikesevalguse abil. Teatud vetikad ja bakterid võivad sobivates tingimustes toota vesinikku. Pigmendid vetikates neelavad päikeseenergiat ja raku ensüümid toimivad katalüsaatoritena, et jagada vesi vesiniku ja hapniku koostisosadeks.
kõrgetemperatuurilised termokeemilised tsüklid – need tsüklid kasutavad vesiniku tootmiseks päikesesoojust, jagades vesi termokeemiliste etappide abil.
biomassi gaasistamine – see kasutab soojust biomassi muundamiseks sünteetiliseks gaasiks, mis sisaldab rohkesti vesinikku.
Fotoelektrokeemilised ja fotobioloogilised protsessid on protsessid, mis tuleb välja töötada pikaajaliste energiavajaduste rahuldamiseks. Tänapäeva süsteemid on vähem kui 1% tõhusad (päikesest vesinikani) ja ökonoomsemaks muutmiseks peavad need saavutama palju suurema tõhususe. Samuti ei ole kummagi tehnoloogia suuremahulisi seadmeid.
Kõrgetemperatuurilised termokeemilised tsüklid võivad saavutada suurepärase tõhususe (üle 40 protsendi), kuid nad peavad kasutama kontsentreeritud päikesevastuvõtjat/reaktoreid, mis suudavad saavutada temperatuuri üle 800 ° C. Uuritud on palju erinevaid termokeemilisi tsükleid. (Vt vesiniku tootmine päikesetermokeemiliste veejaotustsüklite abil).
Biomassiga gaasistamisel kasutatakse soojust biomassi (puit, rohi või põllumajandusjäätmed) muutmiseks sünteetiliseks gaasiks. Gaaside koostis sõltub lähteaine tüübist, hapniku olemasolust, reaktsiooni temperatuurist ja muudest parameetritest. Biomassiga gaasitid on välja töötatud fikseeritud voodiga, vedeldatud voodina ja treenitud voodireaktoritena.
