A hybrid renewable energy production system using a smart controller based on fuzzy logic

Abstract

This article proposes an improved energy management and optimization system with an intelligent economic strategy based on fuzzy logic technology with multiple inputs and outputs (I/O). It is used to control hybrid electric energy sources built around photovoltaic solar panels, wind turbine and electric energy storage system assisted by the electric grid. The novelty in this work that solar photovoltaic, wind turbine and storage system energy sources are prioritized over the grid network which is solicited only during adverse weather conditions, in order to supply a typical household using up to 4,000 Wh per day. In addition of that, the surplus of renewable energy produced during favorable climatic condition is used to produce hydrogen suitable for household heating and cooking using eletrolyzer system. Purpose. Development of improved energy management and optimization system with an intelligent economic strategy based on fuzzy logic technology. This system is embedded on Arduino 2560 mega microcontroller, on which the fundamental program of fuzzy logic and the distribution of events with all possible scenarios have been implemented according to a flowchart allowing the management of the hybrid system. Methods as well as a parametric search and a simulation to characterize the system, are carried out in order to put on the proposed techniques to ensure continuous accommodation at home. Results. The proposed system results confirm their effectiveness by visualizing the output control signals from the electronic switches. Practical value of which transmits power through a single-phase DC/AC converter to power the AC load for the accommodation.

У статті пропонується вдосконалена система керування та оптимізації енергоспоживання з інтелектуальною економічною стратегією, заснованою на методі нечіткої логіки з декількома входами та виходами. Вона використовується для керування гібридними джерелами електричної енергії, побудованими на основі фотоелектричних сонячних панелей, вітрових турбін та системи зберігання електричної енергії за допомогою електричної мережі. Новизна роботи полягає в тому, що сонячні фотоелектричні, вітряні турбіни та джерела енергії системи зберігання енергії мають пріоритет над електромережею, яка запитується лише за несприятливих погодних умов, щоб забезпечувати типове домашнє господарство до 4000 Вт год на день. Крім того, надлишки відновлюваної енергії, що виробляється у сприятливих кліматичних умовах, використовуються для виробництва водню, придатного для опалення та приготування їжі за допомогою електролізера. Мета. Розробка вдосконаленої системи керування та оптимізації енергоспоживання з інтелектуальною економічною стратегією, що заснована на методі нечіткої логіки. Ця система вбудована в мегамікроконтролер Arduino 2560, на якому реалізована головна програма нечіткої логіки та розподілу подій з усіма можливими сценаріями за блок-схемою, що дозволяє керувати гібридною системою. Зазначені методи, а також параметричний пошук та моделювання для характеристики системи реалізуються для того, щоб застосувати запропоновані методи для забезпечення безперервного проживання у будинку. Результати. Результати реалізації запропонованої системи підтверджують їх ефективність візуалізацією вихідних сигналів керування від електронних перемикачів. Практичне значення полягає у передачі потужності через однофазний перетворювач постійного струму у змінний для живлення навантаження змінного струму для житлових приміщень.