Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11934
Title: Προσομοίωση υβριδικών συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής
Other Titles: Simulation of hybrid power systems
Authors: Αρβανίτης, Διονύσιος
Keywords: Μικροδίκτυα
Υβριδικά συστήματα
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
Τεχνοοικονομική ανάλυση
Φωτοβολταϊκά συστήματα
Ανεμογεννήτριες
Κυψέλες καυσίμου
Keywords (translated): Microgrids
Hybrid systems
Renewable energy sources
HOMER
Techno-economic analysis
Photovoltaics
Wind turbines
Fuel cells
Abstract: 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.
Abstract (translated): The aim of this diploma thesis is the techno-economic study of two microgrids, one house and one office, which are autonomous. Microgrids are simulated and analyzed using the HOMER Energy (Hybrid Optimization Model for Energy Resources) software in order to optimize them, maximize energy production at the lowest possible cost, and reduce emissions from energy production to minimum. Νon- renewable energy systems, renewable energy systems (RES) and storage systems are used for techno-economic analysis as well as sensitivity analysis . Τhe simulation of the isolated hybrid systems for the house with use of the HOMER software, has led to the following conclusions. From an economic point of view, Hybrid System 1(PV-WIND-DIESEL) is the optimal hybrid system whereas Hybrid System 5 (PV-WIND-FUEL CELLS) is the most expensive. As regards the unused amount of energy generated by each system, the Hybrid System 5 (PV-WIND-FUEL CELLS) uses the entire energy that produces, while the Hybrid System 4 (PV-WIND) unleashes 56.4% of the total of energy produced. As regard the renewable energy fraction, the Hybrid System 4 (PV-WIND) and the Hybrid System 5 (PV-WIND- FUEL CELLS) have the maximum value ( 1 ) while the Hybrid System 3 (PV- DIESEL) has the smallest fraction (0.725). Finally, with reference to the generated pollutants by the systems, the Hybrid System 4 (PV-WIND) does not pollute the environment at all and the Hybrid System 5 (PV-WIND-FUEL CELLS) produces minimal pollutants. On the other hand, Hybrid System 2(WIND-DIESEL) is the one that causes the greatest pollution. The results of the office simulation are similar to the above. This is justified by the fact that both systems are located in the same geographic area and the power generation systems as well as the solar and wind potential are the same. Differences are found in the fact that the office load is smaller and the load distribution is different. In addition, the office does not work at weekends. Moreover, we conclude that Renewable Energy Systems (RES) can successfully satisfy the load of our examples but their technology has not developed to such an extent that they are economically advantageous without the presence of a conventional energy source such as a diesel generator. Finally, fuel cells in combination with hydrogen production and storage, appear to be a promising energy system as they have many advantages. However, they are economically unprofitable, making them uncompetitive in order to have widespread use.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Διπλωματική Αρβανίτης Δ-Τελική.pdf5.24 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.