• Energy Research

La présente recherche étudie la viabilité technico-économique de deux cas de systèmes énergétiques hybrides pour des solutions énergétiques durables dans une zone urbaine connue pour son ensoleillement abondant. Ces cas impliquent des combinaisons de photovoltaïque (PV) et de biomasse, avec des composants supplémentaires tels qu'un électrolyseur et une pile à combustible (FC). Le cas 1 comprend le PV/biomasse/électrolyseur, tandis que le cas 2 comprend le PV/biomasse/pile à combustible/électrolyseur/batterie, visant à produire de l'électricité et de l'hydrogène. Cet article a analysé les demandes d'énergie industrielle pendant les périodes hors saison, de mi-saison et de haute saison. Le système optimal pour le cas 2 est le plus fiable avec un panneau photovoltaïque de 23645 kW, un générateur de biogaz de 3800 kW, un convertisseur de 3821 kW, une pile à combustible de 250 kW, un électrolyseur de 600 kW, un réservoir de stockage d'hydrogène de 600 kg (Htank) et un système de secours de 30 batteries avec une stratégie d'envoi CC pour les consommateurs hors saison. Pour les utilisateurs en haute saison, le système dispose de 23789 kW de panneaux photovoltaïques, de 3800 kW de générateurs de biogaz, de 3861 kW de convertisseurs, de 250 kW de FC, de 1000 kW d'électrolyseur, de 1000 kg de Htank et de 30 batteries de réserve avec un plan d'expédition LF. Les résultats de la recherche suggèrent que l'utilisation de PV/biomasse/FC/électrolyseur/batterie est une stratégie plus réalisable et économique en raison des avantages du système. L'augmentation estimée du LCOE a été causée par la hausse du taux d'actualisation et des prix du carburant. La presente investigación investiga la viabilidad tecno-económica de dos casos de sistemas de energía híbrida para soluciones energéticas sostenibles en una zona urbana conocida por su abundante luz solar. Estos casos involucran combinaciones de energía fotovoltaica (PV) y biomasa, con componentes adicionales como un electrolizador y una celda de combustible (FC). El caso 1 comprende PV/biomasa/electrolizador, mientras que el caso 2 incluye PV/biomasa/pila de combustible/electrolizador/batería, con el objetivo de producir electricidad e hidrógeno. Este documento analizó las demandas de energía industrial en los períodos de temporada baja, media y alta. El sistema óptimo para el caso 2 es el más fiable con un panel fotovoltaico de 23645 kW, un generador de biogás de 3800 kW, un convertidor de 3821 kW, una pila de combustible de 250 kW, un electrolizador de 600 kW, un tanque de almacenamiento de hidrógeno de 600 kg (Htank) y un sistema de respaldo de 30 baterías con una estrategia de envío de CC para consumidores fuera de temporada. Para los usuarios de temporada alta, el sistema cuenta con 23789 kW de paneles fotovoltaicos, 3800 kW de generadores de biogás, 3861 kW de convertidores, 250 kW de FC, 1000 kW de electrolizador, 1000 kg de Htank y 30 bancos de salas de respaldo de baterías con un plan de despacho LF. Los resultados de la investigación sugieren que la utilización de PV/biomasa/FC/electrolizador/batería es una estrategia más factible y económica debido a los beneficios del sistema. El aumento estimado en el LCOE fue causado por el aumento de la tasa de descuento y los precios del combustible. The present research investigates the techno-economic viability of two cases of hybrid energy systems for sustainable energy solutions in an urban area known for its abundant sunlight. These cases involve combinations of photovoltaic (PV) and biomass, with additional components such as an electrolyzer and fuel cell (FC). Case 1 comprises PV/biomass/electrolyzer, while Case 2 includes PV/biomass/fuel cell/electrolyzer/battery, aiming to produce electricity and hydrogen. This paper analyzed industrial power demands across off-season, middle-season, and peak-season periods. The optimal system for case 2 is the most reliable one with a 23645-kW PV panel, a 3800-kW biogas generator, a 3821-kW converter, a 250-kW fuel cell, a 600-kW electrolyzer, a 600-kg hydrogen storage tank (Htank), and a 30-battery backup system with a CC send-off strategy for off-season consumers. For peak-season users, the system has 23789-kW of PV panels, 3800-kW of biogas generators, 3861-kW of converters, 250-kW of FC, 1000-kW of electrolyzer, 1000-kg of Htank, and 30 battery backup room banks with an LF dispatch plan. The research findings suggest that utilizing PV/biomass/FC/electrolyzer/battery is a more feasible and economical strategy due to system benefits. The estimated increase in the LCOE was caused by the rising discount rate and fuel prices. يبحث البحث الحالي في الجدوى التقنية والاقتصادية لحالتين من أنظمة الطاقة الهجينة لحلول الطاقة المستدامة في منطقة حضرية معروفة بأشعة الشمس الوفيرة. تتضمن هذه الحالات مجموعات من الخلايا الكهروضوئية (PV) والكتلة الحيوية، مع مكونات إضافية مثل المحلل الكهربائي وخلية الوقود (FC). تشتمل الحالة 1 على PV/الكتلة الحيوية/المحلل الكهربائي، بينما تتضمن الحالة 2 PV/الكتلة الحيوية/خلية الوقود/المحلل الكهربائي/البطارية، بهدف إنتاج الكهرباء والهيدروجين. حللت هذه الورقة متطلبات الطاقة الصناعية خلال فترات غير الموسم والموسم المتوسط وموسم الذروة. النظام الأمثل للحالة 2 هو الأكثر موثوقية مع لوحة PV 23645 - kW، ومولد غاز حيوي 3800 - kW، ومحول 3821 - kW، وخلية وقود 250 - kW، ومحلل كهربائي 600 - kW، وخزان تخزين هيدروجين 600 - kg (Htank)، ونظام نسخ احتياطي 30 بطارية مع استراتيجية إرسال CC للمستهلكين خارج الموسم. بالنسبة لمستخدمي موسم الذروة، يحتوي النظام على 23789 كيلو واط من الألواح الكهروضوئية، و 3800 كيلو واط من مولدات الغاز الحيوي، و 3861 كيلو واط من المحولات، و 250 كيلو واط من FC، و 1000 كيلو واط من المحلل الكهربائي، و 1000 كجم من Htank، و 30 بنك غرفة بطارية احتياطية مع خطة إرسال LF. تشير نتائج البحث إلى أن استخدام الكهروضوئية/الكتلة الحيوية/FC/المحلل الكهربائي/البطارية هو استراتيجية أكثر جدوى واقتصادية بسبب فوائد النظام. كانت الزيادة المقدرة في LCOE ناتجة عن ارتفاع معدل الخصم وأسعار الوقود.

To meet electricity requirements and provide a long-term, sustainable existence, remote areas need to promote renewable projects. Most of the time, wind and solar power sources are selected as renewable energy technologies to help satisfy some of the power requirements. Alternative approaches should be employed, considering the inconsistent characteristics among those resources, to offer efficient and long-lasting responses. Electricity production needs to be conducted with the help of a wide range of energy sources to be productive and efficient. As a result, the current research concentrates on feasible analyses of interconnected hybrid energy systems for such remote residential electricity supply. To help a remote area’s establishment decide whether to adopt renewable electricity technology, this paper evaluates the techno-economic effectiveness of grid-connected and standalone integrated hybrid energy systems. The electricity requirements for the entire selected remote area were determined first. Furthermore, the National Aeronautics and Space Administration, a national renewable energy laboratory, was used to evaluate the possibilities of green energy supplies. A thorough survey was performed to determine which parts were needed to simulate the interconnected hybrid energy systems. Employing the HOMER program, we conducted a simulation, optimizations, and economic research. Considering the net present cost, cost of energy, and compensation time, an economic comparison was made between the evaluated integrated hybrid systems. The assessment reveals that perhaps the grid-connected hybrid energy system is the best option for reliably satisfying remote areas’ energy needs.