Διερεύνηση ενσωμάτωσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε αυτόνομο σύστημα ηλεκτροπαραγωγής μέσω προσομοίωσης

Abstract

Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής γίνεται οικονομοτεχνική σύγκριση τριών περιπτώσεων συστημάτων παραγωγής ενέργειας κι επιλέχθει η οικονομικότερο και λειτουργικότερο σύστημα, για την κάλυψη των ηλεκτρικών αναγκών 10 κατοικιών, στην περιοχή των Κυκλάδων, οι οποίες Κυκλάδες διαθέτουν πλούσιο αιολικό και ηλιακό δυναμικό και ευνοούν την μελέτη κι εγκατάσταση αυτόνομων συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Το 1 ο σύστημα αφορά την παραγωγή ενέργειας μόνο από ΑΠΕ, φωτοβολταϊκά και ανεμογεννήτρια, και την αποθήκευση της σε συσσωρευτές. Όμως το κόστος των συσσωρευτών αυξάνεται σημαντικά σε βάθος χρόνου με την αντικατάσταση τους, όπως αυξάνεται επίσης και το κόστος συσσωρευτών για μεγαλύτερη δυνατότητα ημερών αυτονομίας.

Το 2 ο σύστημα που εξετάζεται είναι η εξ’ ολοκλήρου κάλυψη των αναγκών σε ενέργεια από γεννήτριες πετρελαίου. Το πρόβλημα που συναντάται σ αυτή την περίπτωση είναι το κόστος και η μεταφορά του καυσίμου κυρίως σε απομακρυσμένες περιοχές.

Το 3 ο σύστημα είναι η συμπαραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας από το υβριδικό σύστημα Φ/Β και Α/Γ, και από την γεννήτρια πετρελαίου. Σ’ αυτήν την περίπτωση η παραγωγή ενέργειας γίνεται από τις ΑΠΕ, η γεννήτρια ντίζελ αντικαθιστά τους συσσωρευτές, και η κάλυψη του φορτίου σε ημέρες που αδυνατούν τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, να ικανοποιείται από τη γεννήτρια ντίζελ.

Όλα τα συστήματα σχεδιάστηκαν για την κάλυψη του φορτίου 100% στη διάρκεια του έτους. Η τεχνική ανάλυση και σύγκριση και των τριών συστημάτων έγινε με την βοήθεια του λογισμικού προγράμματος προσομοίωσης TRNSYS και προγράμματος βελτιστοποίησης GENOPT.

In the context of the present thesis, a tecnoeconomic comparison of three energy production systems is performed and the system that performs the best with regards to economics and operation is chosen for the coverage of the electrical energy demand of 10 residences in the region of Cyclades, a region with strong solar and wind resource which are suitable for the study and installation of autonomous electrical energy production systems.

The first system concerns the energy production only from Renewable Energy Sources, photovoltaics and wind turbine with an energy storage system with batteries. The cost of the batteries however is increased significantly in the long term with their necessary replacement. The cost of the batteries is also increased for providing the ability for more days of autonomy.

The second system under consideration is the whole coverage of the energy needs by diesel generators. The problem met in this case is the purchase and transportation cost of the fuel, especially in remote areas.

The third system is the generation of electrical energy from the hybrid system of photovoltaics plus wind turbine plus diesel generator. In this case, the energy is produced by the renewable energy sources, and the diesel generator is replacing the batteries and takes on the task of energy production during days with low renewable energy resource.

All the systems are designed for covering the load by 100% during the year duration. The technical analysis and comparison of the three systems has been performed with the help of the simulation software TRNSYS and the optimization software GENOPT.