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Dispatch optimization of the electricity and heat of the smart-energy-transform-unit: a residential case study

Munoz Robinson, Carlos und Reininghaus, Nies und Pistoor, Astrid und Kröner, Michael und Dyck, Alexander und Vehse, Martin und Lange, Jelto und Kaltschmitt, Martin und Puszkiel, Julian und Covarrubias Guraneros, Myriam und Fleming, Lukas und Kaufmann, Thomas Friedrich Johannes und Krause, Phillip und Warfsmann, Jan und Wienken, Eike und Wildner, Lukas und Klassen, Thomas und Jepsen, Julian (2024) Dispatch optimization of the electricity and heat of the smart-energy-transform-unit: a residential case study. In: Dispatch optimization of the electricity and heat of the smart-energy-transform-unit: a residential case study dtec.bw-Beiträge der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, 2. Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg. Seiten 42-46. doi: 10.24405/16775. ISBN 978-3-86818-329-0.

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Offizielle URL: https://openhsu.ub.hsu-hh.de/entities/publication/16775

Kurzfassung

With the integration of renewable energy production into grids, hydrogen storage is an effective solution for coping with the fluctuating nature of the resources and reliably providing energy demands. Metal hydride storage is seen as a key technology due to its low operating pressure and temperatures near ambient, while it has a significant volumetric capacity (for room temperature hydrides: 50-110 kg/m3) compared to pressurized (40 kg/m3 under 700 bar and room temperature) or even liquified hydrogen (70 kg/m3 at - 253 ºC and 1 bar). One potential application with metal hydride storage lies in the flexibilization of residential energy demand. Excess photovoltaic generation from a house can power an electrolyser to produce hydrogen, which is then stored in the metal hydride storage. When power and heat are needed in the building, the hydrogen is released into a fuel cell. This case study investigates the dispatch optimization of a metal hydride storage system within a residential household energy system. The interaction of the electrolyser, metal hydride storage, and fuel cell, all components of a container solution called Smart Energy Transform Unit, was studied during summer and winter. Results show that in an exemplary period in winter, from 21 December 2021 to 28 December 2021, the total electricity demand is 98% covered by supply from the grid due to the low photovoltaic generation, which also yields a low hydrogen production; the total heat demand is 90% covered by the heat pump and the thermal storage as a buffer. During an exemplary period in summer, from 20 June 2021 to 27 June 2021, the system is self-sufficient, as hydrogen was stored during the day due to the high yield of photovoltaic generation, and hydrogen is used in a fuel cell at night to provide energy demands. In addition, heat pump operation during summer is small due to the heat provided by the electrolyser, the fuel cell, and the thermal buffer storage. The PV system, together with the Smart Energy Transform Unit, covers 99% of the total electric demand during this period in summer, while for the total heat demand, a coverage of 85% is observed, and the heat pump covers 15%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211779/
Dokumentart:Beitrag im Sammelband
Titel:Dispatch optimization of the electricity and heat of the smart-energy-transform-unit: a residential case study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Munoz Robinson, Carloscarlos.munozrobinson (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-8874-7748175573386
Reininghaus, NiesNies.Reininghaus (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9509-274XNICHT SPEZIFIZIERT
Pistoor, Astridastrid.pistoor (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kröner, MichaelMichael.Kroener (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3646-001X175573387
Dyck, AlexanderAlexander.Dyck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5010-8226175573389
Vehse, Martinmartin.vehse (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0578-6121NICHT SPEZIFIZIERT
Lange, JeltoHamburg University of Technology, Institute of Environmental Technology and Energy Economics, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaltschmitt, MartinHamburg University of Technology, Institute of Environmental Technology and Energy Economics, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Puszkiel, JulianHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Covarrubias Guraneros, MyriamHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fleming, LukasHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaufmann, Thomas Friedrich JohannesHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krause, PhillipHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Warfsmann, JanHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wienken, EikeHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wildner, LukasHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klassen, ThomasHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jepsen, JulianHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Dezember 2024
Erschienen in:Dispatch optimization of the electricity and heat of the smart-energy-transform-unit: a residential case study
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:2
DOI:10.24405/16775
Seitenbereich:Seiten 42-46
Verlag:Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Name der Reihe:dtec.bw-Beiträge der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
ISBN:978-3-86818-329-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sector integration, metal hydride storage, energy system modelling, optimization
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Stadt- und Gebäudetechnologien
Hinterlegt von: Munoz Robinson, Carlos
Hinterlegt am:13 Jan 2025 09:37
Letzte Änderung:13 Jan 2025 09:37

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