Modelado y métricas para el dimensionamiento óptimo de plantas de energía renovable que suministran sistemas de...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de Sistemas de Energía
• Integración de Energías Renovables
• Tecnología del Hidrógeno

Sus antecedentes:

• El diseño de instalaciones de generación y almacenamiento de hidrógeno alimentadas por energías renovables requiere modelos integrados para componentes de energía e hidrógeno.
• Los modelos existentes pueden carecer de modularidad y generalizabilidad para diversas fuentes de energía renovable y sistemas de almacenamiento.

Objetivo del estudio:

• Presentar un enfoque de modelado modular y libre de estudios de caso para el análisis y diseño a largo plazo de sistemas de hidrógeno renovable.
• Proponer un conjunto completo de métricas de rendimiento para la optimización multiobjetivo de los componentes del sistema.

Principales métodos:

• Desarrollado un marco de modelado modular unificado que integra módulos de energía solar/eólica, almacenamiento de baterías, energía de respaldo y sistemas de hidrógeno.
• Introducido un conjunto de métricas de rendimiento técnico, económico y ambiental para la optimización multiobjetivo.
• Implementado el modelo y la optimización en MATLAB/Simulink para un estudio de caso basado en el Reino Unido con un electrolizador de 1 MW.

Principales resultados:

• Validado la fiabilidad del modelo mediante la simulación de un estudio de caso de un sistema de hidrógeno renovable en el Reino Unido.
• Demostrado la capacidad del modelo para analizar perfiles de potencia, producción de hidrógeno y coste nivelado del hidrógeno.
• El enfoque modular permite la generalización y expansión a varios estudios de caso y configuraciones de sistemas.

Conclusiones:

• El marco propuesto de modelado modular y optimización multiobjetivo apoya eficazmente el diseño y la evaluación de sistemas de hidrógeno renovable.
• Permite la toma de decisiones informadas para los diseñadores de plantas de energía renovable al considerar criterios de rendimiento ponderados.
• Los métodos son ampliables para escenarios más complejos, incluidos los sistemas de cogeneración.