Modelo de Dimensionamiento y Predicción de Vida Útil para un Sistema de Energía Fotovoltaica Híbrido Basado en Hidrógeno para Hogares Usando Matlab/Simulink
Autores: Möller, Marius C.; Krauter, Stefan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelo de Dimensionamiento y Predicción de Vida Útil para un Sistema de Energía Fotovoltaica Híbrido Basado en Hidrógeno para Hogares Usando Matlab/Simulink
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía solar
Palabras clave
Sistema energético
Hogar privado
Sistema fotovoltaico
Sistema de almacenamiento de energía híbrido
Unidad de hidrógeno
Batería de iones de litio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un modelo de un sistema energético para un hogar privado, ampliado con una prognosis de vida útil. El sistema energético fue diseñado para cubrir completamente la demanda de energía durante todo el año de un hogar privado, basado en la electricidad generada por un sistema fotovoltaico (PV), utilizando un sistema de almacenamiento de energía híbrido que consiste en una unidad de hidrógeno y una batería de iones de litio. El hidrógeno se produce con un electrólito de membrana de intercambio protónico (PEM) a partir del excedente de PV durante los meses de verano y luego se almacena en un tanque de hidrógeno. Principalmente durante el invierno, en términos de falta de energía PV, el hidrógeno se convierte de nuevo en electricidad y calor mediante una pila de combustible. El modelo fue creado en Matlab/Simulink y se basa en datos de entrada reales. La demanda de calor también se tuvo en cuenta y se cubre mediante una bomba de calor. El período de simulación es de un año completo para tener en cuenta la estacionalidad de la producción y la demanda de energía. Debido a los altos costos iniciales, la longevidad de un sistema energético de este tipo es de vital interés. Por lo tanto, este modelo fue ampliado con una predicción de vida útil con el fin de optimizar la dimensionamiento con el objetivo de extender la vida útil de un sistema energético basado en hidrógeno. Se identificaron factores que influyen en la vida útil sobre la base de una revisión de la literatura y se integraron en el modelo. Se realizó un extenso estudio de parámetros para evaluar diferentes dimensionamientos en relación con el balance energético y la vida útil de los tres componentes: electrólito, pila de combustible y batería de iones de litio. Los resultados demuestran los beneficios de un enfoque de modelado holístico y permiten una optimización del diseño en relación con el uso de recursos, la vida útil y la autosuficiencia del sistema.
Descripción
Este documento presenta un modelo de un sistema energético para un hogar privado, ampliado con una prognosis de vida útil. El sistema energético fue diseñado para cubrir completamente la demanda de energía durante todo el año de un hogar privado, basado en la electricidad generada por un sistema fotovoltaico (PV), utilizando un sistema de almacenamiento de energía híbrido que consiste en una unidad de hidrógeno y una batería de iones de litio. El hidrógeno se produce con un electrólito de membrana de intercambio protónico (PEM) a partir del excedente de PV durante los meses de verano y luego se almacena en un tanque de hidrógeno. Principalmente durante el invierno, en términos de falta de energía PV, el hidrógeno se convierte de nuevo en electricidad y calor mediante una pila de combustible. El modelo fue creado en Matlab/Simulink y se basa en datos de entrada reales. La demanda de calor también se tuvo en cuenta y se cubre mediante una bomba de calor. El período de simulación es de un año completo para tener en cuenta la estacionalidad de la producción y la demanda de energía. Debido a los altos costos iniciales, la longevidad de un sistema energético de este tipo es de vital interés. Por lo tanto, este modelo fue ampliado con una predicción de vida útil con el fin de optimizar la dimensionamiento con el objetivo de extender la vida útil de un sistema energético basado en hidrógeno. Se identificaron factores que influyen en la vida útil sobre la base de una revisión de la literatura y se integraron en el modelo. Se realizó un extenso estudio de parámetros para evaluar diferentes dimensionamientos en relación con el balance energético y la vida útil de los tres componentes: electrólito, pila de combustible y batería de iones de litio. Los resultados demuestran los beneficios de un enfoque de modelado holístico y permiten una optimización del diseño en relación con el uso de recursos, la vida útil y la autosuficiencia del sistema.