Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems

This thesis presents the methodology to optimize the components of different storage technologies, i.e. hydrogen and batteries, integrated to photovoltaic system for hourly demand and annual-hourly irradiance values. The tool also allows comparing these two systems from techno-economic and environme...

Full description

Bibliographic Details
Author: Hassen, Malik Shehzad
Format: Master's thesis
Publication date:2023
Country:España
Institution:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repository:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Language:English
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/384865
Online Access:https://hdl.handle.net/2117/384865
Access Level:Open access
Keyword:Hydrogen as fuel -- Storage -- Economic aspects
Photovoltaic power generation -- Economic aspects -- Economic aspects
Storage batteries -- Testing -- Economic aspects
Dwellings -- Energy conservation -- Barcelona (Spain)
Dwellings -- Energy conservation -- Stockholm (Sweden)
Dwellings -- Energy conservation -- Perth (W.A.)
Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Energia solar fotovoltaica -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Acumuladors -- Proves -- Aspectes econòmics
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Barcelona (Catalunya)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Estocolm (Suècia)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Perth (Austràlia)
Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Tecnologia energètica::Emmagatzematge i transport de l'energia
_version_ 1878737012777811968
author Hassen, Malik Shehzad
author_browse Hassen, Malik Shehzad
author_facet Hassen, Malik Shehzad
author_role author
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
description This thesis presents the methodology to optimize the components of different storage technologies, i.e. hydrogen and batteries, integrated to photovoltaic system for hourly demand and annual-hourly irradiance values. The tool also allows comparing these two systems from techno-economic and environmental perspectives. Three case studies were performed to optimize and compare storage options for 10 households located in Perth, Australia, Barcelona, Spain and Stockholm, Sweden. The achieved results revealed that the battery storage system is more economical for a lower percentage of demand coverage and the hydrogen storage system is more economical with greater demand coverage. The switchover point for one system being more favorable over the other depends on the irradiance and power demand and hence is location dependent. This switchover point occurs at 78% of power demand covered for Perth and 72.5% power demand covered for Barcelona. There is no switchover point for Stockholm as the two systems do not economically overlap. Only the hydrogen-based storage system economically and environmentally feasible standalone system for Perth and Barcelona with an LCOE of 0.387 US$/kWh and 0.589 US$/kWh respectively. Neither of the systems gives favorable results for Stockholm
eu_rights_str_mv openAccess
format masterThesis
id ES_990ca5aa4e4cf757d9ba8fcbda25697c
institution Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
language eng
network_acronym_str ES
network_name_str España
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/384865
publishDate 2023
publishDateSort 2023
publisher Universitat Politècnica de Catalunya
publisherStr Universitat Politècnica de Catalunya
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
spelling Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems Hassen, Malik Shehzad Hydrogen as fuel -- Storage -- Economic aspects Photovoltaic power generation -- Economic aspects -- Economic aspects Storage batteries -- Testing -- Economic aspects Dwellings -- Energy conservation -- Barcelona (Spain) Dwellings -- Energy conservation -- Stockholm (Sweden) Dwellings -- Energy conservation -- Perth (W.A.) Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics Energia solar fotovoltaica -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics Acumuladors -- Proves -- Aspectes econòmics Habitatges -- Estalvi d'energia -- Barcelona (Catalunya) Habitatges -- Estalvi d'energia -- Estocolm (Suècia) Habitatges -- Estalvi d'energia -- Perth (Austràlia) Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Tecnologia energètica::Emmagatzematge i transport de l'energia This thesis presents the methodology to optimize the components of different storage technologies, i.e. hydrogen and batteries, integrated to photovoltaic system for hourly demand and annual-hourly irradiance values. The tool also allows comparing these two systems from techno-economic and environmental perspectives. Three case studies were performed to optimize and compare storage options for 10 households located in Perth, Australia, Barcelona, Spain and Stockholm, Sweden. The achieved results revealed that the battery storage system is more economical for a lower percentage of demand coverage and the hydrogen storage system is more economical with greater demand coverage. The switchover point for one system being more favorable over the other depends on the irradiance and power demand and hence is location dependent. This switchover point occurs at 78% of power demand covered for Perth and 72.5% power demand covered for Barcelona. There is no switchover point for Stockholm as the two systems do not economically overlap. Only the hydrogen-based storage system economically and environmentally feasible standalone system for Perth and Barcelona with an LCOE of 0.387 US$/kWh and 0.589 US$/kWh respectively. Neither of the systems gives favorable results for Stockholm Denna avhandling presenterar olika metodiker för att optimera komponenterna i olika lagringsteknologier, d.v.s. väte och batterier, integrerade i solcellssystem för timbehov och årliga timbestrålningsvärden. Verktyget gör det också möjligt att jämföra dessa två system ur tekniskt- ekonomiska och miljömässiga perspektiv. Tre fallstudier utfördes för att optimera och jämföra förvaringsmöjligheter för 10 hushåll i Perth, Australien, Barcelona, Spanien och Stockholm, Sverige. De uppnådda resultaten avslöjade att batterilagringssystemet är mer ekonomiskt för en lägre procentandel av efterfrågetäckning och vätgaslagringssystemet är mer ekonomiskt med större efterfrågetäckning. Omkopplingspunkten för ett system är mer gynnsam jämfört med det andra beror på irradiansen och effektbehovet och är därför platsberoende. Denna övergångspunkt inträffar vid 78 % av effektbehovet täckt för Perth och 72,5 % effektbehov täckt för Barcelona. Det finns ingen övergångspunkt för Stockholm eftersom de två systemen inte överlappar inte med varandra ekonomiskt. Det vätebaserade lagringssystem är den enda ekonomiskt och miljömässigt genomförbart fristående system för Perth och Barcelona med en LCOE på 0,387 US$/kWh respektive 0,589 US$/kWh. Inget av systemen ger gynnsamma resultat för Stockholm Universitat Politècnica de Catalunya https://hdl.handle.net/2117/384865
spellingShingle Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
Hassen, Malik Shehzad
Hydrogen as fuel -- Storage -- Economic aspects
Photovoltaic power generation -- Economic aspects -- Economic aspects
Storage batteries -- Testing -- Economic aspects
Dwellings -- Energy conservation -- Barcelona (Spain)
Dwellings -- Energy conservation -- Stockholm (Sweden)
Dwellings -- Energy conservation -- Perth (W.A.)
Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Energia solar fotovoltaica -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Acumuladors -- Proves -- Aspectes econòmics
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Barcelona (Catalunya)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Estocolm (Suècia)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Perth (Austràlia)
Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Tecnologia energètica::Emmagatzematge i transport de l'energia
title Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
title_full Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
title_fullStr Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
title_full_unstemmed Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
title_short Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
title_sort Developing a tool for sizing and comparison of solar power storage systems
topic Hydrogen as fuel -- Storage -- Economic aspects
Photovoltaic power generation -- Economic aspects -- Economic aspects
Storage batteries -- Testing -- Economic aspects
Dwellings -- Energy conservation -- Barcelona (Spain)
Dwellings -- Energy conservation -- Stockholm (Sweden)
Dwellings -- Energy conservation -- Perth (W.A.)
Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Energia solar fotovoltaica -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Acumuladors -- Proves -- Aspectes econòmics
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Barcelona (Catalunya)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Estocolm (Suècia)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Perth (Austràlia)
Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Tecnologia energètica::Emmagatzematge i transport de l'energia
topic_facet Hydrogen as fuel -- Storage -- Economic aspects
Photovoltaic power generation -- Economic aspects -- Economic aspects
Storage batteries -- Testing -- Economic aspects
Dwellings -- Energy conservation -- Barcelona (Spain)
Dwellings -- Energy conservation -- Stockholm (Sweden)
Dwellings -- Energy conservation -- Perth (W.A.)
Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Energia solar fotovoltaica -- Emmagatzematge -- Aspectes econòmics
Acumuladors -- Proves -- Aspectes econòmics
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Barcelona (Catalunya)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Estocolm (Suècia)
Habitatges -- Estalvi d'energia -- Perth (Austràlia)
Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Tecnologia energètica::Emmagatzematge i transport de l'energia
url https://hdl.handle.net/2117/384865