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Economic dispatch optimization of a metal hydride storage system for supplying heat and electricity in a residential application

Munoz Robinson, Carlos und Reininghaus, Nies und Puszkiel, Julian und Pistoor, Astrid und Kröner, Michael und Dyck, Alexander und Vehse, Martin und Klassen, Thomas und Jepsen, Julian (2026) Economic dispatch optimization of a metal hydride storage system for supplying heat and electricity in a residential application. Energy Conversion and Management: X, 101579 (30). Elsevier. doi: 10.1016/j.ecmx.2026.101579. ISSN 2590-1745.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Kurzfassung

To achieve affordable, clean energy, incorporating renewable energy into existing energy systems is the key. One challenge is the fluctuating nature of renewable resources, which can be asynchronous with energy demands. Hydrogen storage, particularly metal hydride storage, is a favorable solution for balancing supply and demand. In particular, metal hydride storage, compared with pressurized or liquefied hydrogen storage, is a favorable technology choice due to its storage energy density (50-100 kg H˙2/m3) and its low operating temperature and pressure. This paper presents a simulation-based framework to investigate the optimal design and operation of a coupled Electrolyzer-Fuel Cell-Metal Hydride system (SET-Unit) for minimizing operational and capital expenses in a residential application. The results show that integrating heat pumps with a metal-hydride storage system and photovoltaics can achieve 83% energy self-sufficiency and a 7.1-year payback period. Combining SET-Unit, gas boilers, and photovoltaics can result in 28% energy self-sufficiency, annual savings of over 2221 EUR, and a payback period of 7.4 years. The SET-Unit, combined with renewable energy sources such as photovoltaics, and the in-market available gas boilers or heat pumps, shows benefits in efficiency, annual energy cost reduction, and a relatively short payback period for the household. Using the low end of published values for capital expenses, economic feasibility can be achieved.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222456/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Economic dispatch optimization of a metal hydride storage system for supplying heat and electricity in a residential application
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Munoz Robinson, Carloscarlos.munozrobinson (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-8874-7748204532396
Reininghaus, NiesNies.Reininghaus (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9509-274XNICHT SPEZIFIZIERT
Puszkiel, JulianHelmut Schmidt University/ University of the Federal Armed Forces, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Material EngineeringNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pistoor, Astridastrid.pistoor (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kröner, MichaelMichael.Kroener (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3646-001X204532397
Dyck, AlexanderAlexander.Dyck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5010-8226204532398
Vehse, Martinmartin.vehse (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0578-6121NICHT 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:Januar 2026
Erschienen in:Energy Conversion and Management: X
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:101579
DOI:10.1016/j.ecmx.2026.101579
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Lee, Keat TeongNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Al-Nimr, Mohammad AhmadNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tu, ZhengkaiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lam, Man KeeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:2590-1745
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Metal hydrideEconomic dispatchSystem modelingOptimizationSector integrationCost minimizationHousehold
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: Reininghaus, Dr. Nies
Hinterlegt am:03 Feb 2026 12:35
Letzte Änderung:03 Feb 2026 12:35

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