오프그리드 시스템을 위한 하이브리드 재생 가능 에너지 기반 수소 생산 및 전력 공급 분석

수소 생산을 위한 재생 가능 에너지원 활용은 청정 생산을 촉진하고 전력 활용도를 개선하는 데 필수적이며, 특히 화석 연료의 사용 증가와 그로 인한 환경적 영향을 고려할 때 더욱 중요하다. 하이브리드 시스템을 처음부터 개발할 때 전력 및 용량을 분배하는 가장 효율적인 방법을 선택하는 것은 중요한 문제이다. 본 연구의 주요 목적은 백업 시스템이 마이크로 그리드 시스템의 성능에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 본 연구는 주로 태양광 및 풍력을 활용한 재생 가능 에너지원의 전력 및 수소 생산에 중점을 두었다. 태양광(PV), 풍력 터빈(WT) 및 배터리 저장 시스템(BSS) 및 수소 기술을 포함한 이들의 조합을 기반으로 두 개의 재생 가능 에너지 시스템이 검토되었다. 본 연구의 제안된 위치는 사우디 아라비아(KSA)의 북서부 해안이다. 시스템 구성 요소의 최적 크기를 시뮬레이션하고 비용 효율적인 구성을 결정하기 위해 본 연구는 다중 에너지 자원을 위한 하이브리드 최적화 모델(HOMER) 소프트웨어(버전 3.16.2)를 활용하였다. 결과에 따르면, 에너지의 최소 비용(COE)을 고려할 때, WT, PV, 배터리 뱅크, 전해조 및 수소 탱크의 통합으로 시스템 A에서 에너지를 거의 0.60 USD/kWh로 낮출 수 있었다. 그러나 배터리 뱅크가 없을 경우, 같은 위치에서 시스템 구성 요소의 자본 비용으로 인해 COE는 0.72 USD/kWh로 증가하였다. 또한, 결과는 시스템 B에서 연료전지의 작동 수명이 높은 작동 시간으로 인해 상당히 감소하게 되어 추가 비용이 발생하리라는 것을 보여주었다. 이러한 결과는 오프그리드 에너지 시스템에서 장기 에너지 저장이 백업 시스템과 함께 수소를 활용하여 경제적으로 이익을 얻을 수 있음을 시사한다.