Cost Analysis and Optimization of Green Hydrogen Production via Concentrating Solar Technologies and PEM Electrolyzer

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:For researchers, this provides a comparative cost analysis and optimization framework for solar-driven hydrogen production.

🏢実務担当者:Practitioners can use the cost benchmarks and optimization methods for project feasibility studies.

🏛政策担当者:Policymakers can reference the cost ranges for hydrogen subsidy design and renewable hydrogen mandates.

世界中の電力需要の急増と、枯渇しつつある非クリーン燃料源による発電から生じる気候変動の壊滅的な影響により、再生可能でクリーンな燃料の使用が必要とされている。水素は、低炭素エネルギー資源から生産された場合にのみ、優れた代替手段となる。しかし、この経路による水素製造は、コストが高く、システム効率が低い。そこで、太陽熱発電タワー（SPT）とパラボリックトラフ集熱器（PTC）をプロトン交換膜（PEM）電解槽と組み合わせた水素製造について、比較コスト分析が実施された。これは、改良型蒸気ランキンサイクル（MSRC）、超臨界二酸化炭素ブレイトンサイクル（SCBC）、および有機ランキンサイクル（ORC）から構成される異なるサイクル構成を用いて行われた。太陽タワー発電構成の最適化も、システム性能向上のために実施された。分析の結果、PTCシステムの低い動作温度下で良好に機能した蒸気ランキンサイクル（SRC）とORCから構成される構成を除き、すべてのSPT構成がPTC構成よりも優れていることが示された。水素の均等化コスト（LCOH）は、PTC‐MSRC‐ORC構成の7.78 $/kgから、PTC‐MSRC‐SCBC構成の17.76 $/kgまでの範囲であった。システムのパラメータ分析により、設備容量係数がシステム性能に最も大きな影響を与えることも示された。さらに、LCOHを最小化し効率を最大化するためのブルートフォースアルゴリズムを用いたシステムの多目的最適化により、すべての構成でシステム性能が向上した。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The burgeoning demand for power across the globe and the disastrous effect of climate change that results from power generation through depleting unclean fuel sources have necessitated the use of renewable and clean fuels. Hydrogen is a good alternative but only when produced from low‐carbon energy resources. However, hydrogen production via this pathway has a high cost and low system efficiency. Therefore, a comparative cost analysis has been performed for hydrogen production through solar power tower (SPT) and parabolic trough collector (PTC) with proton exchange membrane (PEM) electrolyzer. This is carried out using different cycle configurations comprising a modified steam Rankine cycle (MSRC), supercritical carbon dioxide Brayton cycle (SCBC), and organic Rankine cycle (ORC). Optimization of the solar tower power configurations is also performed for improved system performance. The result of the analysis showed that all SPT’s configurations outperformed the PTC’s configurations except for the configuration comprising the steam Rankine cycle (SRC) and ORC due to how well it performed under the low operating temperature of the PTC system. The levelized cost of hydrogen (LCOH) ranged from 7.78 $/kg for the PTC‐MSRC‐ORC configuration to 17.76 $/kg for the PTC‐MSRC‐SCBC configuration. The parametric analysis of the system also showed that the capacity factor had the greatest influence on system performance. Furthermore, a multiobjective optimization of the system using a brute‐force algorithm for minimizing the LCOH and maximizing efficiency improved the system performance in all configurations.

• semanticscholar https://doi.org/10.1155/er/3723245first seen 2026-05-15 19:39:12 · last seen 2026-08-11 05:02:26