Vodíkový systém pro rodinný dům

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá vodíkovými technologiemi a jejich využitím v systému produkce a akumulace energie pro rodinný dům. Je provedena rešerše zásadních prvků systému (fotovoltaika, baterie, elektrolyzér, úložiště vodíku, palivový článek) s cílem porovnat různé varianty provedení jednotlivých technologií a získat odpovídající hodnoty klíčových parametrů pro návrh a modelování systému. Je vytvořen matematický model popisující produkci elektřiny FV systémem, využívání baterie, produkci vodíku, jeho ukládání i zpětné využití pro zásobování domu energií pro vytápění, přípravu teplé vody a provoz domácích spotřebičů. Uvažováno je rovněž využití odpadního tepla. Model popisuje energetické toky mezi jednotlivými prvky systému a umožňuje podrobně analyzovat jeho fungování. V další části práce je proveden návrh vodíkového systému pro konkrétní rodinný dům se známou geometrií i energetickými nároky. Navržený systém je podroben analýzám ukazujícím vliv nastavení parametrů jednotlivých prvků systému na pokrytí energetických potřeb a lokální využití produkce energie fotovoltaické elektrárny.

This thesis focuses on hydrogen technologies and their application in an energy production and storage system for a single-family house. A literature review of the key system components (photovoltaic panels, battery, electrolyser, hydrogen storage, fuel cell) is carried out in order to compare different technological options and obtain relevant parameter values for system design and modelling. A mathematical model is developed to describe electricity generation by the PV system, battery usage, hydrogen production, storage, and reconversion for supplying the house with energy for space heating, domestic hot water, and operation of household appliances. The model also accounts for the utilization of waste heat. It captures energy flows between system components and enables a detailed analysis of system behaviour. Subsequently, a hydrogen-based system is designed for a specific single-family house with known geometry and energy demands. The proposed system is then analysed to evaluate the impact of component parameter settings on energy demand coverage and the local utilization of electricity generated by the PV system.