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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

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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


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.

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