Προσομοίωση υβριδικών συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής

• Κύριος συγγραφέας: Αρβανίτης, Διονύσιος
• Άλλοι συγγραφείς: Λευθεριώτης, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Μικροδίκτυα; Υβριδικά συστήματα; Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Τεχνοοικονομική ανάλυση; Φωτοβολταϊκά συστήματα; Ανεμογεννήτριες; Κυψέλες καυσίμου; Microgrids; Hybrid systems; Renewable energy sources; HOMER; Techno-economic analysis; Photovoltaics; Wind turbines; Fuel cells; 621.042

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται τεχνοοικονομική μελέτη δυο μικροδικτύων, ενός σπιτιού και ενός γραφείου, τα οποία είναι αυτόνομα δηλαδή δεν είναι συνδεδεμένα με το ηλεκτρικό δίκτυο. Τα μικροδίκτυα προσομοιώνονται και αναλύονται με τη βοήθεια του λογισμικού HOMER Energy (Hybrid Optimization Model for Energy Resources) προκειμένου να επιτευχθεί η βελτιστοποίηση αυτών, να πραγματοποιηθεί η μέγιστη παραγωγή ενέργειας με το μικρότερο δυνατό κόστος καθώς και η μείωση των ρύπων από την παραγωγή ενέργειας στο ελάχιστο. Για την τεχνοοικονομική ανάλυση και την ανάλυση ευαισθησίας χρησιμοποιούμε συμβατικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) και τεχνολογίες αποθήκευσης. Μετά την προσομοίωση των απομονωμένων ΥΣΗΕ για το παράδειγμα του σπιτιού χρησιμοποιώντας το λογισμικό HOMER, προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα. Από οικονομικής απόψεως βέλτιστο υβριδικό σύστημα είναι ΥΣΗΕ 1 (PV-WIND- DIESEL), ενώ το πιο ασύμφορο είναι το ΥΣΗΕ 5 (PV–WIND-FUEL CELLS). Δεύτερος παράγοντας που μελετάμε είναι τα ποσοστά ανεκμετάλλευτης ενέργειας που παράγουν τα υβριδικά σύστημα και βλέπουμε ότι το ΥΣΗΕ 5 (PV –WIND-FUEL CELLS) χρησιμοποιεί ολόκληρη την ενέργεια που παράγει, ενώ από την άλλη πλευρά το ΥΣΗΕ 4 (PV-WIND) αφήνει ανεκμετάλλευτο το 56,4% της συνολικής παραγόμενης ενέργειας. Στο κομμάτι που αφορά το κλάσμα ανανεώσιμης ενέργειας τα ΥΣΗΕ 4(PV-WIND) και ΥΣΗΕ 5 (PV –WIND-FUEL CELLS) έχουν την μέγιστη τιμή 1 ενώ το ΥΣΗΕ 3 (PV-DIESEL) έχει το μικρότερο κλάσμα με 0,725. Τέλος σχετικά με τα αποτελέσματα που αφορούν του ρύπους που παράγουν τα συστήματα το ΥΣΗΕ 4 (PV-WIND) δεν ρυπαίνει καθόλου το περιβάλλον όπως και το ΥΣΗΕ 5 (PV –WIND-FUEL CELLS) που παράγει ελάχιστους ρύπους. Αντίθετα το ΥΣΗΕ 2 (WIND- DIESEL) είναι αυτό που προκαλεί την μεγαλύτερη ρύπανση. Όσον αφορά τα αποτελέσματα από το παράδειγμα του γραφείου παρατηρούμε ότι είναι παρόμοια με του σπιτιού. Αυτό το γεγονός δικαιολογείται λόγω ότι βρίσκεται στην ίδια γεωγραφική περιοχή και τα συστήματα παραγωγής ενέργειας, όπως και το ηλιακό και το αιολικό δυναμικό είναι τα ίδια. Οι διαφορές εντοπίζονται στο γεγονός ότι το φορτίο του γραφείου είναι σχεδόν το μισό από του σπιτιού, η εγκαταστημένη ισχύς των φωτοβολταϊκών είναι 33% μικρότερη στο γραφείο και τα συστήματα μας στο γραφείο χρησιμοποιούν για αποθήκευση τις μισές μπαταρίες σε σύγκριση με τα αντίστοιχα του σπιτιού. Επιπλέον η κατανομή του φορτίου στο γραφείο είναι διαφορετική σε σχέση με του σπιτιού. Τέλος το γραφείο δεν λειτουργεί καθόλου το Σαββατοκύριακο με αποτέλεσμα το φορτίο να είναι μηδαμινό. Επίσης από τα παραδείγματα προκύπτει ότι τα συστήματα ΑΠΕ μπορούν να καλύψουν με επιτυχία το φορτίο των παραδειγμάτων μας, αλλά η τεχνολογία τους δεν έχει αναπτυχθεί σε τέτοιο επίπεδο ώστε να συμφέρουν από οικονομικής απόψεως χωρίς την παρουσία μιας συμβατικής πηγής ενέργειας όπως η γεννήτρια πετρελαίου. Τέλος οι κυψέλες καυσίμου (fuel cells) σε συνδυασμό με την παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου, φαίνεται να αποτελούν ένα πολλά υποσχόμενο σύστημα ενέργειας καθώς διαθέτουν πολλά πλεονεκτήματα. Ωστόσο, είναι οικονομικά ασύμφορες, καθιστώντας τες μη ανταγωνιστικές προκειμένου να έχουν ευρεία χρήση.