Βέλτιστη επιλογή συστήματος Φ/Β μονάδας με υβριδική αποθήκευση για εξασφάλιση ενεργειακής αυτονομίας ξενοδοχειακής μονάδας

Abstract

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία διερευνά την τεχνοοικονομική βιωσιμότητα ενός αυτόνομου μικροδικτύου μίας ξενοδοχειακής μονάδας 5 αστέρων σε ένα απομακρυσμένο νησί στην Βόρεια Ελλάδα, τροφοδοτούμενο εξ ολοκλήρου από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ). Στόχο της μελέτης αποτελεί η διερεύνηση των χαρακτηριστικών ενός συστήματος που θα αξιοποιεί τις τεχνολογίες Συστήματος Φωτοβολταϊκών (PV), Αποθήκευσης Ενέργειας με Μπαταρίες (BESS) και Παραγωγής Υδρογόνου (P2H2P) ώστε να καλύπτονται πλήρως οι ενεργειακές ανάγκες μιας ξενοδοχειακής μονάδας 270 κλινών 5 αστέρων θερινής λειτουργίας. Στη Διπλωματική Εργασία εξετάζονται εναλλακτικές διατάξεις συστημάτων και αξιολογούνται ως προς την οικονομική τους απόδοση σε διάστημα 25 ετών. Η μελέτη μοντελοποιεί τρία κύρια σενάρια, το κάθε ένα από τα οποία αντιπροσωπεύει έναν διαφορετικό συνδυασμό των στοιχείων PV, BESS και P2H2P. Το λογισμικό Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources Pro (HOMER Pro) χρησιμοποιήθηκε για τον σχεδιασμό, την προσομοίωση και τη βελτιστοποίηση του αυτόνομου μικροδικτύου. Ένα τέταρτο σενάριο εξετάστηκε με σκοπό την διερεύνηση της οικονομικής βιωσιμότητας της σύνδεσης της απομακρυσμένης τοποθεσίας με το κεντρικό δίκτυο της χώρας, αντί της δημιουργίας ενός μικροδικτύου βασισμένου στην παραγωγή ενέργειας 100% από ΑΠΕ. Στόχος ήταν η εύρεση του ορίου του Αρχικού Κόστους Επένδυσης (CAPEX) της διασύνδεσης στο οποίο γίνεται οικονομικά αποδεκτό να αναπτυχθεί ένα αυτόνομο μικροδίκτυο με χρήση ΑΠΕ. Στις προσομοιώσεις χρησιμοποιήθηκαν ωριαία δεδομένα καταναλώσεων ηλεκτρικής ενέργειας από υπάρχουσες και εν λειτουργία ξενοδοχειακές μονάδες. Για τη συγκεκριμένη ξενοδοχειακή μονάδα η ετήσια κατανάλωση AC ανήλθε στις 1354.677 MWh, με μέση ημερήσια κατανάλωση στις 3715 kWh και μέγιστο φορτίο 403.87 kW. Οι εποχιακές διακυμάνσεις της ζήτησης ενέργειας ήταν κρίσιμος παράγοντας στον σχεδιασμό του συστήματος. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν ότι ο συνδυασμός PV - BESS μπορεί να καλύψει αξιόπιστα τις ενεργειακές ανάγκες της ξενοδοχειακής μονάδας καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους με το μικρότερο NPC συγκριτικά με τα υπόλοιπα σενάρια 100% παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ. Το σενάριο που ενσωματώνει PV, BESS και P2H2P έχει το δεύτερο χαμηλότερο NPC με διαφορά 0.127 €/kWh στο Κανονικοποιημένο Κόστος Ενέργειας (LCOE) σε σύγκριση με την καλύτερη επιλογή. Το τέταρτο σενάριο ανέδειξε την οικονομική βιωσιμότητα του αυτόνομου μικροδικτύου αν το CAPEX για τη διασύνδεση του έργου με το δίκτυο υπερβεί τα 9.7 εκατομμύρια ευρώ, ένα ποσό που δεν είναι απίθανο να ζητηθεί. Αυτή η Διπλωματική Εργασία καλύπτει ένα σημαντικό κενό στην υπάρχουσα βιβλιογραφία, προσφέροντας μία λεπτομερή ανάλυση ενός αυτόνομου μικροδικτύου με παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια εξ ’ολοκλήρου από ΑΠΕ για μία ξενοδοχειακή μονάδα με έντονα μεταβαλλόμενη εποχιακή ζήτηση του φορτίου. Συνολικά, η έρευνα προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τον σχεδιασμό ενός αυτόνομου μικροδικτύου πλήρως τροφοδοτούμενο από ΑΠΕ για εμπορικές εφαρμογές σε απομονωμένες περιοχές, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο βιώσιμες ενεργειακές λύσεις σε παρόμοιες απομακρυσμένες τοποθεσίες.