Energy Management System for Hybrid PV/ Battery/Fuel Cell

Abstract

This work examines the design, modeling, and performance evaluation of a hybrid energy system based on solar panels, a battery storage system, and hydrogen fuel cells. This system aims to provide a sustainable and reliable energy source, overcoming the intermittency problems associated with solar energy, particularly in adverse climatic conditions. The study begins with a comprehensive review of solar technologies, energy storage methods, and fuel cell systems, focusing on their respective roles and limitations. It then proposes a hybrid system architecture combining these components to achieve greater stability and energy availability, as well as improved environmental performance. Simulation models for each system component were developed using MATLAB/Simulink, enabling dynamic analysis under different scenarios using the power-perturbation-observation (P&O) maximization technique. The results demonstrate that integrating fuel cells and batteries with solar panels significantly improves system flexibility and its ability to meet continuous energy demand. This study highlights the importance of hybrid systems in achieving energy independence, particularly in remote areas or areas with limited electrical connectivity, and helps support the global transition to clean and efficient energy ==================================================================================================== Ce travail examine la conception, la modélisation et l'évaluation des performances d'un système énergétique hybride basé sur des panneaux solaires, un système de stockage par batterie et des piles à combustible à hydrogène. Ce système vise à fournir une source d'énergie durable et fiable, permettant de surmonter les problèmes d'intermittence liés à l'énergie solaire, notamment dans des conditions climatiques défavorables. L'étude commence par un examen complet des technologies solaires, des méthodes de stockage d'énergie et des systèmes de piles à combustible, en se concentrant sur leurs rôles et leurs limites respectifs. Elle propose ensuite une architecture de système hybride combinant ces composants pour obtenir une plus grande stabilité et une plus grande disponibilité énergétique, ainsi qu'une meilleure performance environnementale. Des modèles de simulation pour chaque composant du système ont été développés avec MATLAB/Simulink, permettant une analyse dynamique dans différents scénarios utilisant la technique de maximisation de puissance perturbation observation (P&O). Les résultats démontrent que l'intégration de piles à combustible et de batteries aux panneaux solaires améliore considérablement la flexibilité du système et sa capacité à répondre à une demande énergétique continue. Cette étude souligne l'importance des systèmes hybrides pour atteindre l'indépendance énergétique, notamment dans les zones reculées ou à connectivité électrique limitée, et contribue à soutenir la transition mondiale vers une énergie propre et efficace.