A holistic study on solar photovoltaic-based cleaner hydrogen production facilities: Economic and performance assessments
Notice bibliographique
Résumé
• Four possible cases for solar PV based hydrogen production is studied. • Hydrogen storage limits electrolyser size, reducing output if oversized beyond 400 kW. • O&M costs dominate total expenses, reaching up to 76% over a 30-year lifespan. • Excluding hydrogen storage cuts LCOH nearly in half for 1 MWp PV configurations. • Scaling up PV capacity to 100 MWp drops LCOH below $2/kg for all configurations. This study presents a holistic technoeconomic analysis of solar photovoltaic-based green hydrogen production facilities, assessing hydrogen output potential and cost structures under various facility configurations. Four system cases are defined based on the inclusion of new photovoltaic (PV) panels and hydrogen storage (HS) subsystems, considering Southern Ontario solar data and a 30-year operational lifespan. Through a system level modeling, we incorporate the initial costs of sub-systems (PV panels, power conditioning devices, electrolyser, battery pack, and hydrogen storage), operating and maintenance expenses, and replacement costs to determine the levelized cost of hydrogen (LCOH). The results of this study indicate that including hydrogen storage significantly impacts optimal electrolyser sizing, creating a production bottleneck around 400 kW for a 1 MWp PV system (yielding approximately 590 tons H 2 over a period of 30 years), whereas systems without storage achieve higher yields (about 1080 tons of H 2 ) with larger electrolysers (approximately 620 kW). The lifetime cost analysis reveals that operating and maintenance cost constitutes the dominant expenditure (68–76 %). Including hydrogen storage increases the minimum LCOH and sharply penalizes electrolyser oversizing relative to storage capacity. For a 1 MWp base system, minimum LCOH ranged from approximately $3.50/kg (existing PV, no HS) to $6/kg (existing PV, with HS), $11–12/kg (new PV, no HS), and $22–25/kg (new PV, with HS). Leveraging existing PV infrastructure drastically reduces LCOH. Furthermore, significant economies of scale are observed with increasing PV facility capacity, potentially lowering LCOH below $2/kg at the 100 MWp scale. The study therefore underscores that there is a critical interplay between system configuration, component sizing, operating and maintenance management, and facility scale in determining the economic viability of solar hydrogen production.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».