Μελέτη Βέλτιστης Τοποθέτησης Συστήματος Αποθήκευσης Ενέργειας Σε Ηλεκτρικό Σιδηροδρομικό Δίκτυο Για Μεγιστοποίηση Εξοικονόμησης Ενέργειας

Abstract

Τα ηλεκτρικά σιδηροδρομικά δίκτυα, ως δημοφιλή και οικολογικά μέσα μαζικής μεταφορας, οφείλουν να είναι ανταγωνιστικά σε σχέση με τα άλλα συμβατικά μέσα. Για να γίνει αυτό, νέες μέθοδοι εξοικονόμησης ενέργειας ανακαλύπτονται και εφαρμόζονται σε αυτά, με στόχο την μείωση της ενεργειακής τους κατανάλωσης. Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας αποκτούν, έτσι, κομβικό ρόλο, με τις πολλαπλές ιδιότητες που μπορούν να επιτελέσουν.. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε μελέτη της βέλτιστης τοποθέτησης ενός συστήματος αποθήκευσης ενέργειας σε ηλεκτρικά σιδηροδρομικά δίκτυα, με στόχο τη μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας. Αρχικά, γίνεται μια συνοπτική περιγραφή της ενεργειακής κατανάλωσης των τρένων, καθώς και διαφόρων τεχνικών που έχουν αναπτυχθεί για την εξοικονόμησή της, όπως η αναγεννητική πέδηση. Εν συνεχεία, περιγράφονται τα πιο σημαντικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, ως αποδοτική λύση στο ανωτέρω πρόβλημα. Εξετάζεται ο ρόλος και η λειτουργία τους, παρουσιάζονται κάποιες βασικές εφαρμογές και τεχνικές ελέγχου τους και επιχειρείται μια σύντομη περιγραφή των κυριότερων τεχνολογιών που χρησιμοποιούν. Επιπροσθέτως, διαχωρίζονται οι κύριοι τρόποι τοποθέτησης των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στα ηλεκτρικά σιδηροδρομικά δίκτυα σε δύο κατηγορίες (ως κινητά συστήματα και ως στατικά) και αναλύονται τα χαρακτηριστικά της κάθεμιας, με τη χρήση εμπορικών παραδειγμάτων.Στο 4ο κεφάλαιο, διενεργείται μια θεωρητική ανάλυση αναφορικά με την εύρεση της βέλτιστης θέσης ενός στατικού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας σε ένα κατασκευασμένο μοντέλο ηλεκτρικού σιδηροδρομικού δικτύου, για μέγιστη εξοικονομούμενη ενέργεια. Η θέση αυτή υπολογίζεται μαθηματικά με την χρησιμοποίηση μιας συνάρτησης βελτιστοποίησης, που χρησιμοποιεί συγκεκριμένες παραμέτρους του δικτύου, για διαφορετικά σενάρια απόστασης μεταξύ των διερχόμενων τρένων.Έπειτα, στο 5ο κεφάλαιο, επιχειρείται η μοντελοποίηση ενός ηλεκτρικού σιδηροδρομικού δικτύου στο περιβάλλον του Matlab/Simulink, με ταυτόχρονη προσομοίωση της λειτουργίας ενός συστήματος αποθήκευσης ενέργειας βασισμένου σε τεχνολογία υπερπυκνωτή. Ελέγχονται διαφορετικά σενάρια τοποθέτησης του συστήματος αποθήκευσης στο δίκτυο και εξάγονται αποτελέσματα, τα οποία οδηγούν στην επιλογή της αποδοτικότερης μεθόδου, για την επίτευξη της μικρότερης συνολικής κατανάλωσης ενέργειας στο δίκτυο.Τέλος, εξάγονται γενικά συμπεράσματα και κατατίθενται βελτιωτικές προτάσεις.