FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES
This work explores the possibility of expanding the use of solar energy potential for green hydrogen production in Ukraine using photovoltaic stations as the primary energy source. The increas-ing popularity of electric vehicles, such as traditional battery electric vehicles, hybrid and fuel cell e...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/467 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103779345006592 |
|---|---|
| author | Budko , V. Karpchuk , H. Kozachuk , O. Budko , M. Kochanievich, V. |
| author_facet | Budko , V. Karpchuk , H. Kozachuk , O. Budko , M. Kochanievich, V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Budko ",
"institution": "National technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic institute”, Kyiv, Ukraine; Institute of Renewable Energy NAS of Ukraine, Kyiv, Ukrainee"
},
{
"author": "H. Karpchuk ",
"institution": "National technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic institute”, Kyiv, Ukraine "
},
{
"author": "O. Kozachuk ",
"institution": "National technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic institute”, Kyiv, Ukraine; 5 Institute of Renewable Energy NAS of Ukraine, Kyiv, Ukrainee "
},
{
"author": "M. Budko ",
"institution": "National technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic institute”, Kyiv, Ukraine "
},
{
"author": "V. Kochanievich",
"institution": "Renewable energy sources, hydrogen gas station, photovoltaic module, hydrogen energy, solar energy."
}
] |
| author_sort | Budko , V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:20Z |
| description | This work explores the possibility of expanding the use of solar energy potential for green hydrogen production in Ukraine using photovoltaic stations as the primary energy source. The increas-ing popularity of electric vehicles, such as traditional battery electric vehicles, hybrid and fuel cell electric vehicles, creates a demand for efficient green hydrogen refueling systems. The authors
analyze various implementation options of autonomous photovoltaic hydrogen production systems, including schemes with one or two buffer batteries to guarantee the needs of fuel cell vehicles. The importance of using renewable energy sources to compensate for irregular hydrogen production and ensure continuous supply for electric vehicles is highlighted. The results of the calculations show that the implementation of such systems is reasonable and promising for the development of eco-friendly transport in Ukraine. The study provides justification for the necessary capacity of charging station and the volume of hy-drogen storage to optimize hydrogen production and consumption in variable energy situations. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2024.3(78).26-33 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:39:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
26
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 621.311.243 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.3(78)26-33
ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ СОНЯЧНО-ВОДНЕВОЇ АВТОНОМНОЇ ЗАПРАВНОЇ СТАНЦІЇ
ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ
Отримано 04 вер. 2024 р.; рекомендовано до публікації 16 вер. 2024 р.
Доступно онлайн 01 жов. 2024 р.
Будько В. І.1, Карпчук Г. Л.2, Козачук О. В.3,
Будько М. О.4, Коханєвич В. В.5
Автор для кореспонденції: Будько Василь,
e-mail: solar_budko@ukr.net
У цій роботі досліджується можливість розширення вико-
ристання потенціалу енергії сонячного випромінювання
для виробництва зеленого водню в Україні з використан-
ням фотоелектричних станцій як первинного джерела
енергії. Зростання популярності електричних транспорт-
них засобів, як-от класичні електромобілі, гібридні та еле-
ктромобілі на водневих паливних елементах, створює по-
требу в упровадженні ефективних систем їх заправки
зеленим воднем. Автори аналізують різні варіанти реалі-
зації автономних фотоелектричних систем виробництва
водню, включно зі схемами з одним та двома буферними акумуляторами для гарантованого забезпе-
чення потреби транспортних засобів на паливних елементах. Висвітлюється важливість викорис-
тання відновлюваних джерел енергії для компенсації нерегулярного виробництва водню та забезпе-
чення безперервності його постачання для електромобілів. Результати розрахунків показують, що
реалізація таких систем є доцільною та перспективною для розвитку екологічно чистого транспорту
в Україні. Дослідження містить обґрунтування необхідної потужності зарядної станції та обсягу вод-
невих акумуляторів для оптимізації виробництва й споживання водню в умовах змінної енергетичної
ситуації.
Ключові слова. Відновлювані джерела енергії, воднева автозаправна станція, фотоелектричний мо-
дуль, воднева енергетика, сонячна енергетика.
FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION
FOR ELEC-TRIC VEHICLES
Received Sep. 04, 2024; accepted Sep. 16, 2024
Available online Oct. 01, 2024
Budko V.1, Karpchuk H.2, Kozachuk O.3,
Budko M.4, Kochanievich V.V.5
Author for correspondence: Budko Vasyl,
e-mail: solar_budko@ukr.net
This work explores the possibility of expanding the use of solar en-
ergy potential for green hydrogen production in Ukraine using
photovoltaic stations as the primary energy source. The increas-
ing popularity of electric vehicles, such as traditional battery elec-
tric vehicles, hybrid and fuel cell electric vehicles, creates a de-
mand for efficient green hydrogen refueling systems. The authors
1 д-р техн. наук, доцент.
https://orcid.org/0000-0002-6219-4221
2 аспірант
https://orcid.org/0000-0001-7062-2727
3 асистент
https://orcid.org/0000-0003-1968-8178
4 канд. техн. наук, доцент
https://orcid.org/0000-0003-0928-1657
5 аспірант
http://orcid.org/0009-0009-0461-4388
1, 2, 3, 4 Національний технічний університет
України «Київський політехнічний інститут
імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна;
1, 3, 5 Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, м. Київ, Україна.
1 Dr. of Tech. Science, Assoc. Prof.
https://orcid.org/0000-0002-6219-4221
2 Postgraduate student
https://orcid.org/0000-0001-7062-2727
3 Assistant
https://orcid.org/0000-0003-1968-8178
4 PhD, Assoc. Prof.
https://orcid.org/0000-0003-0928-1657
5 Postgraduate student
https://orcid.org/0009-0009-0461-4388
1, 2, 3, 4 National technical University of Ukraine
“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic institute”, Kyiv,
Ukraine
1,3,5 Institute of Renewable Energy NAS of
Ukraine, Kyiv, Ukrainee
27
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
analyze various implementation options of autonomous photo-
voltaic hydrogen production systems, including schemes with
one or two buffer batteries to guarantee the needs of fuel cell
vehicles. The importance of using renewable energy sources to
compensate for irregular hydrogen production and ensure con-
tinuous supply for electric vehicles is highlighted. The results of
the calculations show that the implementation of such systems is reasonable and promising for the development
of eco-friendly transport in Ukraine. The study provides justification for the necessary capacity of charging station
and the volume of hy-drogen storage to optimize hydrogen production and consumption in variable energy situa-
tions.
Key words: Renewable energy sources, hydrogen gas station, photovoltaic module, hydrogen energy, solar en-
ergy.
Перелік використаних скорочень та позначень:
ВЕV – класичний електромобіль
PHEV – гібридний підзаряджуваний електромобіль
FСEV – електричні транспортні засоби на водневих пали-
вних елементах
ВДЕ – відновлювані джерела енергії
АФСВВ – автономна фотоелектрична система виробни-
цтва водню
ЗС – заправна станція
ФЕС – фотоелектрична станція
PEM – протонообмінний електролізер
Вступ. Значний потенціал зеленого водню, який можна
освоїти на території України, застосовуючи ФЕС [1, 2] як
первинне джерело енергії, спонукає до пошуку ефекти-
вних варіантів реалізації таких систем. Відомо [3], що
продажі електричних транспортних засобів постійно
зростають, забезпечуючи заміщення класичних автомо-
білів з двигунами внутрішнього згоряння. Для транспо-
ртних засобів, що урухомлюються за допомогою елект-
ропривода та бортового джерела енергії, застосовуєть-
ся така класифікація:
1. Класичні електромобілі – приводяться в рух за допо-
могою електропривода, який живиться від борто-
вого акумулятора й заряджається від стабілізованого
джерела електричної енергії.
2. Гібридні електромобілі – приводяться в рух за допо-
могою двигуна внутрішнього згоряння та електроп-
ривода, який живиться від бортового акумулятора.
3. Гібридні підзаряджувані електромобілі – приво-
дяться в рух за допомогою двигуна внутрішнього зго-
ряння та електропривода, який живиться від борто-
вого акумулятора з можливістю підзарядки від
стабілізованого джерела електричної енергії.
4. Електромобілі на водневих паливних елементах –
приводяться в рух за допомогою електропривода,
який живиться від бортової батареї воднево-кисне-
вих паливних елементів.
У роботах [4, 5] відзначена доцільність залучення поте-
нціалу ВДЕ для розбудови автономних систем заря-
дження електромобілів різних типів, зокрема ВЕV та
PHEV. Аналіз принципів роботи електричних легкових
транспортних засобів показує, що крім двох попередніх
(ВЕV та PHEV) потенційним споживачем ВДЕ в Україні
можуть бути й FСEV. Однак у цьому разі слід розуміти,
що електрична енергія, отримана від ВДЕ, використову-
ється для отримання зеленого водню, який в подаль-
шому застосовується для заправки FСEV. З огляду на рі-
зні варіанти реалізації сонячно-водневих систем
(автономні, мережеві, комбіновані) змінюватимуться
вимоги до буферних накопичувачів виробленого во-
дню.
Постановка завдання. Метою дослідження є обґрунту-
вання варіантів реалізації автономної фотоелектричної
водневої заправної станції для визначення потенціалу
залучення енергії сонячного випромінювання на вироб-
ництво водню, що потенційно може використовуватися
в секторі автомобільного транспорту.
Методи дослідження: порівняльний аналіз існуючих ва-
ріантів реалізації автономної фотоелектричної системи
виробництва водню; моделювання роботи таких систем
з використанням спеціального програмного забезпе-
чення; синтез отриманих результатів.
Виклад основного матеріалу. Розглянуто варіант реа-
лізації АФСВВ для подальшого використання водню ЗС
FCEV. Під час реалізації систем цього типу потрібно
враховувати часовий фактор зберігання водню (τзб,
год), який залежно від специфіки споживача може ста-
новити добу, тиждень, місяць або рік, і втрати через
його витікання, обумовлені терміном зберігання. На
прикладі АФСВВ для ЗС FCEV розглядаються різні варі-
анти реалізації такої системи. Згідно з першим варіан-
том (рис. 1) електрична енергія від ФЕС через стабілі-
затор напруги подається на PEM. В результаті на виході
виробляється чистий водень з тиском 3 МПа, що пот-
рапляє в бак для зберігання. Коли є потреба заправки
FCEV, водень з акумулятора за допомогою підвищува-
льного компресора тиску та водневої заправної станції
1, 2, 3, 4 National technical University of Ukraine
“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic institute”, Kyiv,
Ukraine
1, 3, 5 Institute of Renewable Energy NAS of
Ukraine, Kyiv, Ukrainee
28
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
подається в бортові баки-акумулятори транспортного
засобу. Запропоновану схему раціонально застосову-
вати для систем з добовим циклом виробництва,
зберігання та використання водню, але такий підхід
вимагає використання гарантованого джерела енергії,
яким не є ФЕС.
Рис. 1. Функціональна схема реалізації АФСВВ для ЗС FCEV з одним буферним акумулятором водню
Fig. 1. Functional diagram of the implementation of an autonomous photovoltaic hydrogen production system for an
FCEV filling station with one hydrogen buffer battery
Якщо цикли виробництва, зберігання та використання во-
дню триваліші (тижневі, місячні або річні), слід застосову-
вати інший варіант (рис. 2), який на відміну від поперед-
нього передбачає використання двох буферних акумуля-
торів водню, що розділені підвищувальним компресором:
низького тиску (3 МПа) – одразу після електролізера – та
високого тиску (70 МПа) – після компресора. Такий підхід
дозволяє балансувати виробіток та споживання водню не-
стабільним джерелом електричної енергії.
Аналіз серійних легкових FCEV класу седан показав,
що потреба повної заправки воднем становить від
141 до 142 м3 [6, 7]. Для спрощення подальших роз-
рахунків прийнято потребу в заправці на рівні 140 м3.
У такому разі при виробництві водню PEM з серед-
ньою витратою 4,5 кВт·год/Нм3(Н2) [8–10] потреба в
електроенергії для заправки одного FCEV становить
282,24 кВт·год.
Рис. 2. Функціональна схема реалізації АФСВВ для ЗС FCEV з двома буферними акумуляторами водню
Fig. 2. Functional diagram of the implementation of an autonomous photovoltaic hydrogen production system for an
FCEV filling station with two hydrogen buffer batteries
29
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
0
200
400
600
800
1000
1200
Ен
е
р
гі
я,
к
В
т·
го
д
Місяці року
1 2 3
За умови середньодобового пробігу FCEV 55 км, або
20 075 км/рік визначена необхідна встановлена потуж-
ність ФЕС, для умов міста Києва з використанням даних
метеопоста Жуляни [11]. При проведенні розрахунків
для забезпечення річної потреби в заправці воднем од-
ного FCEV з указаними параметрами прийнято такі кри-
терії:
1) середньомісячна потреба електроенергії від ФЕС на
виробіток водню для заправки одного FCEV стано-
вить 729,12 кВт‧год;
2) фіксований тип встановлення ФЕС з оптимальним ку-
том нахилу 35° для вибраної місцевості без системи
слідкування за Сонцем;
3) системні втрати електричної енергії при передачі від
джерела енергії до споживача – на рівні 14 %;
4) системний об’ємний запас баків акумуляторів во-
дню – на рівні 20 %.
Внаслідок розрахунків у межах року встановлено
(рис. 3), що за умови рівномірного розподілу потреби в
електричній енергії виробіток ФЕС має типовий харак-
тер надлишкового виробітку в період з найбільшим на-
дходженням сонячного випромінювання (з березня по
вересень) і, відповідно, недостатній виробіток – в холо-
дний період з малою тривалістю світлої пори доби (з
жовтня по лютий), що необхідно враховувати при визна-
ченні необхідних ємностей для акумулювання водню з
метою гарантованого забезпечення потреби одного
FCEV. Також з’ясовано, що для прийнятих вихідних умов
встановлена потужність ФЕС з урахуванням сучасного рі-
вня розвитку комерційних фотоелектричних модулів
[12] становить 8,12 кВт, а прогнозований виробіток еле-
ктричної енергії перевищує прийняту потребу менше
ніж на 5 %, що можна віднести до додаткових втрат в си-
стемі спричинених, наприклад, витіканням водню під
час зберігання.
Важливим елементом систем АФСВВ для ЗС FCEV є бу-
ферні акумулятори зеленого водню, що дозволятимуть
балансувати об’єми виробленого водню відповідно до
потреби з подальшою видачою споживачу [13–15].
Рис. 3. Діаграма річного виробітку електричної енергії автономною ФЕC для умов міста Київ (за даними ме-
теопоста Жуляни): 1 – виробіток електричної енергії ФЕС, кВт·год; 2 – середня потреба для заправки FCEV,
кВт·год; 3 – прийнята потреба з кроком заправки FCEV 12 днів, кВт·год.
Fig. 3. Diagram of the annual production of electric energy by an autonomous PV plant for the conditions of the city of
Kyiv (according to the data of Zhulyany weather station): 1 – production of electric energy by the PV plant, kWh; 2 – av-
erage demand for FCEV refueling, kWh; 3 – assumed demand with FCEV refueling step for 12 days, kWh.
Враховуючи, що для систем тривалого балансування ви-
робітку та споживання водню прийнята двоступінчаста
схема (рис. 3) з проміжним зберіганням в першому аку-
муляторі (при 3 МПа) та тривалим зберіганням в дру-
гому (при 70 МПа) в умовах адіабатного процесу,
відповідно до рівняння Пуассона можна визначити не-
обхідні об’єми акумуляторів для заданих значень тисків:
, (1)
30
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
де P3, P70 – тиск газу при, відповідно, 3 та 70 МПа; V3,
V70, – об’єми газу при, відповідно, 3 та 70 МПа; k – пока-
зник адіабати, що визначається як:
, (2)
де CP та СV – теплоємності при, відповідно, постійному
тиску ( ) та постійному об’ємі ( ).
Враховуючи, що кількість ступенів свободи двоатомних
газів становить 5, то , відповідно, .
Згідно з (1) значення об’ємів водню для однієї заправки
FCEV з прийнятою потребою становлять відповідно:
.
Враховуючи нерівномірний виробіток ФЕС в межах року
проведено оцінку балансу між виробітком та споживан-
ням водню (рис. 4). При розрахунках використано два
варіанти прогнозування споживання водню: рівномірне
(крива 1 на рис. 4), при якому прийняте однакове спо-
живання водню по місяцях в межах 729,12 кВт·год, або
162,03 м3), та за потребою (крива 2 на рис. 4), що перед-
бачає заправку FCEV на 12-ту добу з вихідної умови, що
добовий пробіг становитиме 55 км (при сумарному річ-
ному пробігу 20 075 км/рік).
Рис. 4. Залежність небалансу виробітку та споживання водню в системі АЗС FCEV на основі ФЕС для умов
міста Київ (за даними метеопоста Жуляни): 1 – небаланс при усередненій місячній потребі, м3; 2 – небаланс
при моделі заправки FCEV 31 раз на рік з кроком 12 днів, м3
Fig. 4. Dependence of the imbalance of production and consumption of hydrogen in the FCEV gas station system based on
the PV plant for the conditions of the city of Kyiv (according to the data of Zhulyany weather station): 1 – imbalance at the
average monthly demand, m3; 2 imbalance with the FCEV refueling model 31 times a year with a step of 12 days, m3
Під час визначення об’ємів водневих баків акумуляторів
як низького, так і високого тиску (VВА, м3) слід врахову-
вати додатковий виробіток (Vдод, м3), який спостеріга-
ється з березня по вересень, вище місячної потреби, а
також системний об’ємний запас баків акумуляторів
(Vс = 0,2·Vдод), що гарантуватиме заправку FCEV незале-
жно від відхилень по виробітку в межах року:
, (3)
Внаслідок моделювання та аналізу виробітку електрич-
ної енергії ФЕС для умов Києва у перерахунку на вироб-
лення водню встановлено, що для усередненого варіа-
нта споживання водню для заправки FCEV протягом
року об’єм бака акумулятора високого тиску VВА має ста-
новити 1,07 м3, тоді як для другого варіанта із заправ-
кою електромобіля на паливних елементах воднем ко-
жну 12-ту добу VВА становить 1,16 м3.
За даними [16] в Україні на 1000 чоловік припадає 192
легкових автомобілі, тобто всього 6,37 млн автомобілів
[17], з яких 1,5 % припадає на електроавтомобілі, а саме
92 082 [18]. Припустимо, що впродовж наступних 20 ро-
ків кількість FCEV в Україні сягне 100 000. Згідно з [19],
приймаємо, що потужність однієї водневої ЗС станови-
тиме 25 автомобілів/добу або максимум 10 автомобі-
лів/год, тоді відповідно до вищевказаних критеріїв:
• середньомісячна потреба електроенергії від ФЕС на
виробіток водню для заправки одного FCEV стано-
вить 18 228 кВт‧год;
• встановлена потужність ФЕС – 200,1 кВт;
• прогнозований виробіток електричної енергії пере-
вищує прийняту потребу менше ніж на 1,5 %;
• пропускна здатність однієї ЗС – 775 автомобілів на
рік з заправкою воднем до повного бака;
(150,00)
(100,00)
(50,00)
-
50,00
100,00
150,00
Н
еб
ал
ан
с
м
іж
в
и
р
о
б
іт
ко
м
т
а
сп
о
ж
и
ва
н
н
ям
в
о
д
н
ю
, м
3
Місяці року
1 2
31
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
• для усередненого варіанта споживання водню для
заправки FCEV протягом року об’єм бака акумуля-
тора високого тиску VВА має становити 29,58 м3;
• для варіанта з заправкою електромобіля на палив-
них елементах воднем кожну 12-ту добу об’єм бака
акумулятора високого тиску VВА становить 31,68 м3.
За даними [20] загальна довжина доріг України між-
народного значення становить 9 106,5 км, що дозво-
ляє встановити 130 водневих заправних станцій че-
рез кожні 70 км. У таблиці наведено розподіл
водневих заправних станцій на міжнародних доро-
гах України.
Таблиця. Розподіл водневих автозаправних станцій на міжнародних дорогах України
Table. Distribution of hydrogen filling stations on international roads of Ukraine
Індекс Найменування автомобільної дороги
Протяжність,
км
Кількість
водневих
АЗС
на ділянці
М01 Київ – Чернігів – Нові Яриловичі 242,90 4
М02 Кіпті – Глухів – Бачівськ 260,20 4
М03 Київ – Харків – Довжанський 932,70 13
М05 Київ – Одеса 560,80 8
М06 Київ – Чоп 902,20 13
М07 Київ – Ковель – Ягодин 499,70 7
М08 Об'їзд м. Ужгорода – контрольно-пропускний пункт «Ужгород» 17,10 0
М09 Тернопіль – Львів – Рава-Руська 175,00 3
М10 Львів – Краковець 70,20 1
М11 Львів – Шегині 71,60 1
М13 Кропивницький – Платонове 258,60 4
М14 Одеса – Мелітополь – Новоазовськ 691,30 10
М15 Одеса – Рені 297,70 5
М16 Одеса – Кучурган 58,90 1
М17 Херсон – Джанкой – Феодосія – Керч 403,50 6
М18 Харків – Сімферополь – Алушта – Ялта 703,80 10
М19 Доманове – Ковель – Чернівці – Тереблече 534,10 8
М20 Харків – Щербаківка 28,40 0
М21 Виступовичі – Житомир – Могилів-Подільський 410,70 6
М22 Полтава – Олександрія 148,20 2
М23 Берегове – Виноградів – Велика Копаня 50,00 0
М24 Велика Добронь – Мукачево – Берегове 60,50 0
М25 Соломоново – Велика Добронь – Яноші 55,10 0
М26 Вилок – Неветленфолу 20,60 0
М27 Одеса – Чорноморськ 14,10 0
М28 Одеса – Южне 37,20 0
М29 Харків – Красноград – Перещепине – Дніпро 198,90 3
М30 Стрий – Умань – Дніпро – Ізварине 1402,50 20
Всього 9106,5 130
Висновки. Розширення використання потенціалу відно-
влюваних джерел енергії в Україні можливе за рахунок
впровадження електричних транспортних засобів на во-
дневих паливних елементах, що як паливо використо-
вуватимуть отриманий від ВДЕ зелений водень. Отри-
мані результати можуть бути використані для розвитку
наукового напряму зеленого водню як наукове обґрун-
тування реалізації водневих заправних станцій електро-
32
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
мобілів на паливних елементах. У разі використання
енергії сонячного випромінювання для виробництва во-
дню найраціональнішим варіантом є схема автономної
заправної станції з двома баками водневого акумулю-
вання (низького та високого тисків – 3 та 70 МПа відпо-
відно); це дає змогу збалансувати виробіток електрич-
ної енергії та споживання водню в межах року з
мінімальними значеннями об’ємів акумуляторів, що ва-
жливо для умов модульного збільшення потужності та-
ких систем для більшої кількості споживачів. При наро-
щуванні фотоелектричної потужності водневих
заправних станцій немає потреби збільшувати проміж-
ний бак з тиском 3 МПа, оскільки основний об’єм водню
накопичуватиметься в баку високого тиску. За умови ре-
алізації прийнятого варіанта зростання ринку FCEV в Ук-
раїні можливо збільшити використання енергії соняч-
ного випромінювання для цього напряму на
2,37 ГВт*год з використанням 26 МВт ФЕС.
Фінансування
Це дослідження виконано за підтримки проєктів 23-
ПКВВ-011 та MSCA4Ukraine ID номер 1233365.
ПОСИЛАННЯ
1. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних
джерел енергії України / за заг. ред. С. О. Кудрі. Київ:
Інститут відновлюваної енергетики НАН України.
2020. 82 с. https://www.ive.org.ua/wp-content/uplo
ads /atlas.pdf
2. Belik M. Optimisation of energy accumulation for
renewable energy sources. Renewable Energy and
Power Quality Journal. 2021. 19. P. 205–210, 258, DOI:
https://doi.org/10.24084/repqj19.258
3. IEA. “Electric Car Sales, 2016-2023 – Charts – Data &
Statistics.” IEA, www.iea.org/data-and-statistics/charts
/electric-car-sales-2016-2023
4. Будько В. І. Доцільність впровадження в Україні за-
рядних станцій для електромобілів на основі віднов-
люваних джерел енергії. Відновлювана енергетика.
2016. № 4(47). С. 32–41.
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/104
5. Alanazi F. Electric Vehicles: Benefits, Challenges, and
Potential Solutions for Widespread Adaptation. Applied
Sciences. 2023; 13(10):6016.
https://doi.org/10.3390/app13106016
6. “Honda Begins Sales of All-New Clarity Fuel Cell - Clarity
Fuel Cell Realizes the World’s Top-Class Cruising Range
among Zero Emission Vehicles of Approximately 750 Km:
Honda Global Corporate Website.” Honda Global,
global.honda/en/newsroom/news/2016/4160310eng.ht
ml.
7. 2024 Mirai Specifications.
www.toyota.com/mirai/features/mpg_other_price/30
02/3003/
8. Bosch-Hydrogen-Energy, www.bosch-hydrogen-
energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysi
s-twopager-en.pdf
9. “PEM Electrolyser - MC Series.” Nel Hydrogen, 27 Aug.
2024, nelhydrogen.com/product/mc-series-
electrolyser/.
10. “TEC PEM Electrolyzer Modular Hydrogen Platform.” H,
www.h-tec.com/en/products/detail/mhp-series/mhp-
electrolyser/.
11. JRC Photovoltaic Geographical Information System
(PVGIS) - European Commission, 11 Jan. 2016,
re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/.
12. T-PMD-059-F132 LR5-72hth 560-580M（35-35&15, sun-
energy.com.ua/image/pdf/_LR5_72HTH_560_580M%EF
%BC%8835_35&15Frame_Explorer%EF%BC%89_DG_V1
7.pdf.
13. Flekiewicz M., Kubica G. ‘Hydrogen Onboard Storage
Technologies for Vehicles’, Diesel Engines - Current
Challenges and Future Perspectives. IntechOpen, Oct.
31, 2023. doi: 10.5772/intechopen.1003040.
14. Rivard E., Trudeau M., Zaghib K. Hydrogen Storage for
Mobility: A Review. Materials. 2019; 12(12):1973.
https://doi.org/10.3390/ma12121973
15. A Meta-Study of Purchase Costs for Zero-Emission
Trucks, theicct.org/wp-content/uploads/2022/02/pur
chase-cost-ze-trucks-feb22-1.pdf.
16. Neufeld, Dorothy. “Who Owns the Most Vehicles per
Capita, by Country?” Visual Capitalist, 21 Feb. 2024,
www.visualcapitalist.com/vehicles-per-capita-by-
country/.
17. МВФ оцінив кількість населення України та дав про-
гноз на найближчі роки. РБК-Україна,
www.rbc.ua/rus/news/mvf-otsiniv-kilkist-naselennya-
ukrayini-ta-1713333704.html.
18. За два місяці 2024 українці ввезли понад 8 тис. елек-
тромобілів. ITC.Ua, 6 Mar. 2024, itc.ua/ua/novini/za-
dva-misyatsi-2024-roku-ukrayintsi-vvezly-ponad-8-tys-
elektromobiliv-uvosmero-bilshe-dovoyennogo-
rivnya/.
19. Автозаправні станції. Основи проектування та будів-
ництва (32612). ДБН В.1.1-7. ДНАОП - Законодавча
База, dnaop.com/html/32612/doc-%D0%94%D0%91%
D0%9D_%D0%92.1.1-7.
20. Про затвердження переліку автомобільних доріг за-
гального користування державного значення. Поста-
нова від 15 грудня 2023 р. № 1318. Кабінет Міністрів
України. https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverd
zhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-
s1318-151223
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
https://doi.org/10.24084/repqj19.258
http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electric-car-sales-2016-2023
http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electric-car-sales-2016-2023
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/104
https://doi.org/10.3390/app13106016
http://www.toyota.com/mirai/features/mpg_other_price/3002/3003/
http://www.toyota.com/mirai/features/mpg_other_price/3002/3003/
http://www.bosch-hydrogen-energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysis-twopager-en.pdf
http://www.bosch-hydrogen-energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysis-twopager-en.pdf
http://www.bosch-hydrogen-energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysis-twopager-en.pdf
https://doi.org/10.3390/ma12121973
https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-s1318-151223
https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-s1318-151223
https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-s1318-151223
33
Відновлювана енергетика. №3/2024 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
REFERENCES
1. Atlas enerhetychnoho potentsialu vidnovliuvanykh
dzherel enerhii Ukrainy [Atlas of the energy potential of
renewable energy sources of Ukraine] / za zah. red.
S. O. Kudri. Kyiv: Instytut vidnovliuvanoi enerhetyky
NAN Ukrainy. 2020. 82 s. [in Ukrainnian].
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
2. IEA. “Electric Car Sales, 2016-2023 – Charts – Data &
Statistics.” IEA, www.iea.org/data-and-statistics/charts
/electric-car-sales-2016-2023.
3. Belik, M. Optimisation of energy accumulation for
renewable energy sources. Renewable Energy and
Power Quality Journal. 2021. 19. P. 205–210, 258. DOI:
https://doi.org/10.24084/repqj19.258
4. Budko V. Analiz dotsilnosti vprovadzhennia zariadnykh
stantsij elektromobiliv na osnovi vidnovliuvanykh
dzherel enerhii v Ukraini [Analysis of the feasibility of
introducing charging stations for electric vehicles based
on renewable energy sources in Ukraine].
Vidnovliuvana enerhetyka. 2016. № 4(47). S. 32–41.
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/104
5. Alanazi F. Electric Vehicles: Benefits, Challenges, and
Potential Solutions for Widespread Adaptation. Applied
Sciences. 2023; 13(10):6016.
https://doi.org/10.3390/app13106016
6. “Honda Begins Sales of All-New Clarity Fuel Cell - Clarity
Fuel Cell Realizes the World’s Top-Class Cruising Range
among Zero Emission Vehicles of Approximately 750 Km:
Honda Global Corporate Website.” Honda Global,
global.honda/en/newsroom/news/2016/4160310eng.ht
ml.
7. “2024 Mirai Specifications.” 2024 Mirai Specifications |
Toyota.Com,
www.toyota.com/mirai/features/mpg_other_price/30
02/3003/.
8. Bosch-Hydrogen-Energy, www.bosch-hydrogen-
energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysi
s-twopager-en.pdf.
9. “PEM Electrolyser - MC Series.” Nel Hydrogen, 27 Aug.
2024, nelhydrogen.com/product/mc-series-electrolyser/.
10. “TEC PEM Electrolyzer Modular Hydrogen Platform.” H,
www.h-tec.com/en/products/detail/mhp-series/mhp-
electrolyser/.
11. JRC Photovoltaic Geographical Information System
(PVGIS) - European Commission, 11 Jan. 2016,
re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/.
12. T-PMD-059-F132 LR5-72hth 560-580M（35-35&15, sun-
energy.com.ua/image/pdf/_LR5_72HTH_560_580M%EF
%BC%8835_35&15Frame_Explorer%EF%BC%89_DG_V1
7.pdf.
13. Flekiewicz M., Kubica G. ‘Hydrogen Onboard Storage
Technologies for Vehicles’, Diesel Engines - Current
Challenges and Future Perspectives. IntechOpen, Oct.
31, 2023. doi: 10.5772/intechopen.1003040.
14. Rivard E., Trudeau M., Zaghib K. Hydrogen Storage for
Mobility: A Review. Materials. 2019; 12(12):1973.
https://doi.org/10.3390/ma12121973
15. A Meta-Study of Purchase Costs for Zero-Emission
Trucks, theicct.org/wp-content/uploads/2022/02/
purchase-cost-ze-trucks-feb22-1.pdf.
16. Neufeld, Dorothy. “Who Owns the Most Vehicles per
Capita, by Country?” Visual Capitalist, 21 Feb. 2024,
www.visualcapitalist.com/vehicles-per-capi ta-by-
country/.
17. MVF otsinyv kil'kist' naselennia Ukrainy ta dav prohnoz
na najblyzhchi roky. [The IMF estimated the population
of Ukraine and gave a forecast for the coming years]
RBK-Ukrayna, www.rbc.ua/rus/news/mvf-otsiniv-kilkist
-naselennya-ukrayini-ta-1713333704.html.
18. Za dva misiatsi 2024 ukraintsi vvezly ponad 8 tys.
elektromobiliv. ITC.Ua, 6 Mar. 2024,
itc.ua/ua/novini/za-dva-misyatsi-2024-roku-ukrayintsi-
vvezly-ponad-8-tys-elektromobiliv-uvosmero-bilshe-
dovoyennogo-rivnya/.
19. Avtozapravni Stantsii. Osnovy Proektuvannia Ta
Budivnytstva (32612). [DBN V.1.1-7. Gas stations. Basics
of Design and Construction (32612)] DNAOP -
Zakonodavcha Baza, dnaop.com/html/32612/doc-%D0
%94%D0%91%D0%9D_%D0%92.1.1-7.
20. Pro zatverdzhennia pereliku avtomobil'nykh dorih zahal'-
noho korystuvannia derzhavnoho znachennia. Postanova
vid 15 hrudnia 2023 r. № 1318. [On approval of the list of
public highways of state importance] Kabinet Ministriv
Ukrainy. https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-
zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-
zahalnoho-s1318-151223
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electric-car-sales-2016-2023
http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electric-car-sales-2016-2023
https://doi.org/10.24084/repqj19.258
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/104
https://doi.org/10.3390/app13106016
http://www.bosch-hydrogen-energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysis-twopager-en.pdf
http://www.bosch-hydrogen-energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysis-twopager-en.pdf
http://www.bosch-hydrogen-energy.com/media/electrolyser_technology/electrolysis-twopager-en.pdf
http://www.h-tec.com/en/products/detail/mhp-series/mhp-electrolyser/
http://www.h-tec.com/en/products/detail/mhp-series/mhp-electrolyser/
https://doi.org/10.3390/ma12121973
http://www.rbc.ua/rus/news/mvf-otsiniv-kilkist-naselennya-ukrayini-ta-1713333704.html
http://www.rbc.ua/rus/news/mvf-otsiniv-kilkist-naselennya-ukrayini-ta-1713333704.html
https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-s1318-151223
https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-s1318-151223
https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennia-pereliku-avtomobilnykh-dorih-zahalnoho-s1318-151223
|
| id | veorgua-article-467 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:13:37Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/d6/48653b7bbaa6b42a707362e61dabbad6.pdf |
| spelling | veorgua-article-4672026-07-18T06:32:20Z FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ СОНЯЧНО-ВОДНЕВОЇ АВТОНОМНОЇ ЗАПРАВНОЇ СТАНЦІЇ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ Budko , V. Karpchuk , H. Kozachuk , O. Budko , M. Kochanievich, V. Renewable energy sources, hydrogen gas station, photovoltaic module, hydrogen energy, solar energy. Відновлювані джерела енергії, воднева автозаправна станція, фотоелектричний модуль, воднева енергетика, сонячна енергетика. This work explores the possibility of expanding the use of solar energy potential for green hydrogen production in Ukraine using photovoltaic stations as the primary energy source. The increas-ing popularity of electric vehicles, such as traditional battery electric vehicles, hybrid and fuel cell electric vehicles, creates a demand for efficient green hydrogen refueling systems. The authors analyze various implementation options of autonomous photovoltaic hydrogen production systems, including schemes with one or two buffer batteries to guarantee the needs of fuel cell vehicles. The importance of using renewable energy sources to compensate for irregular hydrogen production and ensure continuous supply for electric vehicles is highlighted. The results of the calculations show that the implementation of such systems is reasonable and promising for the development of eco-friendly transport in Ukraine. The study provides justification for the necessary capacity of charging station and the volume of hy-drogen storage to optimize hydrogen production and consumption in variable energy situations. У цій роботі досліджується можливість розширення використання потенціалу енергії сонячного випромінювання для виробництва зеленого водню в Україні з використанням фотоелектричних станцій як первинного джерела енергії. Зростання популярності електричних транспортних засобів, як-от класичні електромобілі, гібридні та електромобілі на водневих паливних елементах, створює потребу в упровадженні ефективних систем їх заправки зеленим воднем. Автори аналізують різні варіанти реалізації автономних фотоелектричних систем виробництва водню, включно зі схемами з одним та двома буферними акумуляторами для гарантованого забезпечення потреби транспортних засобів на паливних елементах. Висвітлюється важливість використання відновлюваних джерел енергії для компенсації нерегулярного виробництва водню та забезпечення безперервності його постачання для електромобілів. Результати розрахунків показують, що реалізація таких систем є доцільною та перспективною для розвитку екологічно чистого транспорту в Україні. Дослідження містить обґрунтування необхідної потужності зарядної станції та обсягу водневих акумуляторів для оптимізації виробництва й споживання водню в умовах змінної енергетичної ситуації. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024-09-29 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/467 10.36296/1819-8058.2024.3(78).26-33 Vidnovluvana energetika ; No. 3(78) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 26-33 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3(78) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 26-33 Відновлювана енергетика; № 3(78) (2024): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 26-33 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2024.3(78) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/467/376 Copyright (c) 2024 V. Budko , H. Karpchuk , O. Kozachuk , M. Budko , V. Kochanievich https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Renewable energy sources hydrogen gas station photovoltaic module hydrogen energy solar energy. Budko , V. Karpchuk , H. Kozachuk , O. Budko , M. Kochanievich, V. FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES |
| title | FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES |
| title_alt | ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ СОНЯЧНО-ВОДНЕВОЇ АВТОНОМНОЇ ЗАПРАВНОЇ СТАНЦІЇ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ |
| title_full | FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES |
| title_fullStr | FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES |
| title_full_unstemmed | FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES |
| title_short | FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF A SOLAR-HYDROGEN AUTONOMOUS GAS STATION FOR ELEC-TRIC VEHICLES |
| title_sort | features of the implementation of a solar-hydrogen autonomous gas station for elec-tric vehicles |
| topic | Renewable energy sources hydrogen gas station photovoltaic module hydrogen energy solar energy. |
| topic_facet | Renewable energy sources hydrogen gas station photovoltaic module hydrogen energy solar energy. Відновлювані джерела енергії воднева автозаправна станція фотоелектричний модуль воднева енергетика сонячна енергетика. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/467 |
| work_keys_str_mv | AT budkov featuresoftheimplementationofasolarhydrogenautonomousgasstationforelectricvehicles AT karpchukh featuresoftheimplementationofasolarhydrogenautonomousgasstationforelectricvehicles AT kozachuko featuresoftheimplementationofasolarhydrogenautonomousgasstationforelectricvehicles AT budkom featuresoftheimplementationofasolarhydrogenautonomousgasstationforelectricvehicles AT kochanievichv featuresoftheimplementationofasolarhydrogenautonomousgasstationforelectricvehicles AT budkov osoblivostírealízacíísonâčnovodnevoíavtonomnoízapravnoístancííelektromobílív AT karpchukh osoblivostírealízacíísonâčnovodnevoíavtonomnoízapravnoístancííelektromobílív AT kozachuko osoblivostírealízacíísonâčnovodnevoíavtonomnoízapravnoístancííelektromobílív AT budkom osoblivostírealízacíísonâčnovodnevoíavtonomnoízapravnoístancííelektromobílív AT kochanievichv osoblivostírealízacíísonâčnovodnevoíavtonomnoízapravnoístancííelektromobílív |