Preliminary Design of a Self-Sufficient Electrical Storage System Based on Electrolytic Hydrogen for Power Supply in a Residential Application

Autor: Antonio de Lucas-Consuegra, Fernando Dorado-Fernández, Ernesto Amores-Vera, Ana Raquel de la Osa-Puebla, E. López-Fernández, Celia Gómez-Sacedón
Rok vydání: 2021
Předmět:
alkaline exchange membrane water electrolyzer
Technology
Renewable energy
Hydrogen
QH301-705.5
QC1-999
Alkaline exchange membrane water electrolyzer
chemistry.chemical_element
Energía renovable
Electrolyte
Photovoltaic coupling
Hidrógeno
Hydrogen storage
General Materials Science
Biology (General)
Process engineering
QD1-999
Instrumentation
Electrical energy storage
Acoplamiento fotovoltaico
Hydrogen production
Fluid Flow and Transfer Processes
business.industry
Physics
Process Chemistry and Technology
Photovoltaic system
General Engineering
Almacenamiento de energía eléctrica
electrical energy storage
Engineering (General). Civil engineering (General)
Solar energy
renewable energy
Computer Science Applications
Chemistry
photovoltaic coupling
chemistry
hydrogen
Computer data storage
Electrolizador de agua de membrana de intercambio alcalino
Environmental science
TA1-2040
business
Zdroj: RUIdeRA. Repositorio Institucional de la UCLM
instname
Applied Sciences, Vol 11, Iss 9582, p 9582 (2021)
Applied Sciences
Volume 11
Issue 20
Popis: The use of renewable energy and hydrogen technology is a sustainable solution for the intermittent feature of renewable energies. Hence, the aim of the present work is to design a self-sufficient system for a one-family house by coupling a solar photovoltaic array and an anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE). The first step is the selection of the photovoltaic panel by using PV-SYST 7.0 software. Then, the hydrogen production system is calculated by coupling the electrolyzer and photovoltaic panel current–potential curves. A fuel cell is selected to use the hydrogen produced when solar energy is not available. Finally, the hydrogen storage tank is also estimated to store hydrogen for a design basis of four consecutive cloudy days according to the hydrogen consumption of the fuel cell. The whole system is designed by a simple procedure for a specific location in Ciudad Real (Spain) for January, which is known as the coldest month of the year. The simple procedure described in this work could be used elsewhere and demonstrated that the hydrogen production at low scale is a suitable technology to use renewable energy for self-energy supporting in a residential application without any connection to the grid
El uso de energías renovables y la tecnología del hidrógeno es una solución sostenible para la característica intermitente de las energías renovables. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar un sistema autosuficiente para una vivienda unifamiliar mediante el acoplamiento de un panel solar fotovoltaico y un electrolizador de agua con membrana de intercambio aniónico (AEMWE). El primer paso es la selección del panel fotovoltaico utilizando el software PV-SYST 7.0. Luego, el sistema de producción de hidrógeno se calcula acoplando las curvas de corriente-potencial del electrolizador y el panel fotovoltaico. Se selecciona una pila de combustible para utilizar el hidrógeno producido cuando no se dispone de energía solar. Finalmente, también se estima que el tanque de almacenamiento de hidrógeno almacenará hidrógeno para una base de diseño de cuatro días nublados consecutivos de acuerdo con el consumo de hidrógeno de la celda de combustible. Todo el sistema está diseñado mediante un procedimiento simple para una ubicación específica en Ciudad Real (España) para enero, que se conoce como el mes más frío del año. El simple procedimiento descrito en este trabajo podría usarse en otros lugares y demostró que la producción de hidrógeno a baja escala es una tecnología adecuada para usar energía renovable para el autoabastecimiento de energía en una aplicación residencial sin ninguna conexión a la red.
Databáze: OpenAIRE
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