تعد كفاءة تحويل الطاقة إحدى الخصائص الرئيسية لأنظمة الطاقة، حيث إن كفاءة تحويل الطاقة هو ناتج الطاقة المفيد مقسومًا على مدخلات الطاقة (التكلفة)، يمكن تقسيم الطاقة إلى شروط الكمية والنوعية، بالنسبة للطاقة الكهربائية، يتم وصف الكمية والنوعية بالتيار والجهد، على التوالي.
كفاءة تحويل الطاقة لخلايا الوقود
تتناسب كفاءة خلايا الوقود مع استخدام الهيدروجين وجهد الخلية، يبلغ استخدام الهيدروجين للأنظمة التي تستخدم الهيدروجين النقي، مثل المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود، حوالي 99٪ بسبب حلقة إعادة تدوير الهيدروجين، ومن ناحية أخرى، تشتمل معظم أنظمة خلايا الوقود السكنية على معالج وقود لاحتراق هيدروجين العادم الخاص بمكدس خلايا الوقود لإنتاج الحرارة لإعادة تشكيل البخار.
بالإضافة إلى ذلك تستخدم الأنظمة الثابتة غازًا تخليقيًا مخففًا بثاني أكسيد الكربون، مما يقلل الضغط الجزئي للهيدروجين وقد يؤدي إلى تجويع الوقود في ظل التشغيل العالي للوقود. وعادة ما يكون استخدام الهيدروجين في نظام إعادة التكوين حوالي 80٪ تتكون كفاءة النظام للنظام المعاد تشكيله من معالج الوقود وخلية الوقود وكفاءات تشغيل النظام.
يمكن حساب كفاءة معالج الوقود عن طريق المحتوى الحراري لمخرج الهيدروجين مقسومًا على المحتوى الحراري لمدخل الوقود مطروحًا منه الحرارة المستردة من مكدس خلية الوقود والحرارة الناتجة عن احتراق الهيدروجين العادم. كما يتم تمثيل كفاءة نظام معالج الوقود من خلال تقييم تجريبي للطاقة الشمسية إلى كفاءة تحويل الهيدروجين، حيث تعد كفاءة تحويل الطاقة للأجهزة العملية أقل بكثير من كفاءة التحويل القصوى النظرية؛ بسبب عدد خسائر الطاقة التي تحدث في الأجهزة الحقيقية في ظل ظروف التشغيل.
ومن ثم يجب حساب جميع خسائر الطاقة من أجل تقدير الكفاءة التي يمكن تحقيقها عمليًا لتكوين جهاز معين، يستخدم مجموعة مواد معينة وملف تعريف إضاءة محدد، إعادة التركيب غير الإشعاعي والخسارة التي تحدث بسبب القدرات المفرطة (المطلوبة لدفع الموارد التعليمية المفتوحة و HER) هي بعض الخسائر في الأجهزة الحقيقية في ظل ظروف التشغيل.
تحديد كفاءة تحويل الطاقة الشمسية لخلايا التحليل الكهروضوئي
يتم عرض الخطوط العريضة لطرق التقييم التجريبي للطاقة الشمسية إلى كفاءة تحويل الهيدروجين، بشكل عام هناك طريقتان لتحديد الكفاءة الكلية لتحويل الطاقة الشمسية إلى الهيدروجين لأنظمة تقسيم المياه PEC عمليًا.
- أولا، يتم حسابها من خلال مراعاة معدل توليد الهيدروجين.
- ثانيا، يتم تحديد الكفاءة من خلال مراعاة كثافة التيار الضوئي للدائرة القصيرة.
