Sistema ad idrogeno per edifici intelligenti: modellazione e gestione dell'energia

Abstract

Questa ricerca si addentra nell'integrazione di sistemi energetici basati sull'idrogeno all'interno di edifici intelligenti, concentrando l'attenzione sullo sviluppo di un modello fisico che combina elettrolizzatore, celle a combustibile e stoccaggio di idrogeno. La strategia principale sfrutta le ore di minor consumo per immagazzinare energia, ottimizzando il suo utilizzo durante i periodi di alta domanda attraverso un algoritmo di funzionamento quotidiano. Utilizzando MATLAB Simscape, lo studio presenta un caso che coinvolge l'edificio My-Box presso l'Università di Stavanger, dimostrando come la tecnologia a idrogeno possa essere impiegata efficacemente per aumentare la sostenibilità e l'efficienza. La ricerca sottolinea la capacità del sistema di sfruttare l'idrogeno per lo stoccaggio di energia e la generazione di elettricità, enfatizzando in particolare la fattibilità del modello nel ridurre i costi operativi e le emissioni di carbonio. Inoltre, la tesi evidenzia i vantaggi di una gestione energetica dinamica in risposta alle fluttuazioni dei prezzi dell'elettricità in un arco temporale quotidiano, mostrando la fattibilità della strategia in regioni con significative variazioni giornaliere dei prezzi dell'elettricità. Questo approccio offre un percorso promettente per gli edifici intelligenti che mirano a raggiungere soluzioni energetiche più verdi ed economicamente efficienti sullo sfondo di condizioni di mercato energetico fluttuanti.

This research delves into the integration of hydrogen-driven energy systems within smart buildings, focusing on the development of a physics-based model that combines electrolyzer, fuel cell, and hydrogen storage. The core strategy leverages off-peak hours to store energy, optimizing its use during periods of high demand through a daily operation algorithm. Utilizing MATLAB Simscape, the study presents a case involving the My-Box building at the University of Stavanger, demonstrating how hydrogen technology can be effectively employed to enhance sustainability and efficiency. The research underscores the capability of the system to leverage hydrogen for energy storage and electricity generation, particularly emphasizing the model feasibility in reducing operational costs and carbon emissions. Additionally, the thesis highlights the benefits of dynamic energy management in response to electricity price fluctuations in a daily timeframe, showcasing the viability of the strategy in regions with significant daily electricity price variations. This approach offers a promising pathway for smart buildings aiming to achieve greener energy solutions and economic efficiency against the backdrop of fluctuating energy market conditions.