Abstracts Engineering

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

by Malik Shehzad Hassen

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.