אופטימיזציה של ייצור מימן ירוק: ניתוח השוואתי של אסטרטגיות בקרה MPPT לאלקטרוליזרים PEM המופעלים על ידי PV בעזרת אלגוריתם חיפוש יצירתי מובחן

להפוך שמש ומים לדלק נקי

מימן המיוצר באנרגיה מתחדשת נקרא לעתים קרובות מימן ירוק, והוא מושך עניין כדלק נקי שיכול להניע תעשייה, תחבורה ובתים תוך צמצום זיהום האקלים. מאמר זה חוקר כיצד להפיק יותר מימן שימושי מאור השמש על ידי שילוב פאנלים סולאריים עם מכשיר פיצול מים מיוחד ובקרה אלקטרונית חכמה יותר. על ידי כוונון אופן זרימת החשמל מהפאנלים אל מפצלי המים, החוקרים מראים שאותו אור שמש יכול לייצר יותר מימן, באופן אמין יותר ובבזבוז אנרגיה נמוך יותר.

מפאנלים סולאריים למימן בבקבוקים

המחקר בוחן רצף שלם שמתחיל בכך שאור השמש פוגע במערך פוטו-וולטאי (PV) ומסתיים בזרמי גז מימן. מערך ה-PV ממיר אור לזרם ישר, שמנותב דרך ממיר אלקטרוני לפני שהוא מגיע לאלקטרולייזר ממברנה להחלפת פרוטונים (PEM). בתוך האלקטרולייזר המים מפוצלים למימן וחמצן באמצעות החשמל הזה. מכיוון שאור השמש משתנה כל הזמן בעקבות עננות, טמפרטורה ושעות היום, ההספק המגיע מהפאנלים נדיר ועקבי. אם הפאנלים פועלים הרחק מנקודת התפעול הטובה ביותר שלהם, חלק גדול מהאנרגיה הסולארית הזמינה מתבזבז כחום במקום להפוך למימן. השאלה המרכזית בעבודה זו היא כיצד לשמור על הפאנלים קרובים לנקודת היעילות שלהם תוך הזנת האלקטרולייזר בכוח מתאים.

לעזור לפאנלים לעבוד בנקודת היעילות

כדי לנהל את מערך ה-PV, המחברים משתמשים במשפחה של שיטות הנקראות מעקב נקודת ההספק המקסימלית (MPPT), המכוונות את מתח וזרם ההפעלה של הפאנלים עד שהם קרובים לנקודה שבה תפוקת ההספק היא הגדולה ביותר. הם מתמקדים באסטרטגיה נפוצה שנקראת perturb and observe, ואז בודקים

ציטוט: Mohamed, A.A., Ali, M.H., Omar, A.I. et al. Optimizing green hydrogen production: a comparative analysis of MPPT control strategies for PV-powered PEM electrolyzers using differentiated creative search optimization algorithm. Sci Rep 16, 15176 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46999-5

מילות מפתח: מימן ירוק, פוטו-וולטאי סולארי, אלקטרולייזר PEM, אלקטרוניקת כח, אופטימיזציית בקרה