Η Επίδραση Των Συστημάτων Διεσπαρμένης Παραγωγής Με Τεχνολογίες Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού - Θερμότητας Και Αποθήκευσης Καθώς Και Της Φορολογίας Άνθρακα Σε Ένα Μικροδίκτυο Βάσει Του Μοντέλου Der-cam

Abstract

Στην παρούσα εργασία γίνεται μία προσπάθεια μοντελοποίησης συστημάτων διεσπαρμένης παραγωγής με τεχνολογίες συμπαραγωγής θερμότητας και ηλεκτρισμού και τεχνολογίες αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα μικροδίκτυο με πραγματικά δεδομένα. Παράλληλα εξετάζεται και η επίδραση της φορολογίας του άνθρακα στη λειτουργία του μικροδικτύου.Η διεσπαρμένη παραγωγή ορίζεται ως η παραγωγή ενέργειας από πολλές μικρές μονάδες που είναι διασυνδεδεμένες στο δίκτυο διανομής και βρίσκονται κοντά στο σημείο κατανάλωσης. Η συνεργασία αυτών των μονάδων για την κάλυψη του φορτίου ενός ή μιας ομάδας καταναλωτών αποτελεί ένα μικροδίκτυο. Παράλληλα η εξέλιξη των μικροδικτύων με την εγκατάσταση εξελιγμένων συστημάτων μέτρησης και επικοινωνίας οδηγεί στα έξυπνα δίκτυα.Στις τεχνολογίες διεσπαρμένης παραγωγής ανήκουν μονάδες εσωτερικής καύσης, αεριοστρόβιλοι καθώς και νεότερες τεχνολογίες όπως οι κυψέλες καυσίμου και οι μικροτουρμπίνες αλλά και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες έχουν τη δυνατότητα συμπαραγωγής θερμότητας και ηλεκτρισμού. Πολύ σημαντική είναι η συμβολή αυτών των τεχνολογιών σε ένα μικροδίκτυο καθώς πραγματοποιείται η κάλυψη ηλεκτρικών αλλά ταυτόχρονα θερμικών και ψυκτικών φορτίων χωρίς την κατανάλωση επιπλέον ενέργειας. Έτσι επιτυγχάνεται μεγάλη εξοικονόμηση σε κόστος αλλά και σε εκπομπές ρύπων. Ακόμη οι τεχνολογίες αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας βοηθούν στην οικονομικότερη κάλυψη του φορτίου και με την προϋπόθεση της μείωσης του κόστους τους φαίνονται να είναι πολλά υποσχόμενες. Υπάρχουν αρκετές τεχνολογίες αποθήκευσης, όμως εδώ χρησιμοποιηθήκαν μόνο μπαταρίες οξέως - μολύβδου που είναι οι πλέον κατάλληλες για εφαρμογή σε μικροδίκτυα. Για να μοντελοποιηθούν όλα αυτά τα συστήματα έγινε χρήση του μοντέλου DER-CAM. Το μοντέλο αυτό αναπτύχθηκε για πρώτη φορά στα εργαστήρια του Berkeley και εξελίσσεται συνεχώς. Ουσιαστικά αποτελείται από ένα κώδικα βελτιστοποίησης γραμμένο στο πρόγραμμα GAMS στο οποίο εισάγουμε δεδομένα για τα φορτία καθώς και τεχνοοικονομικά δεδομένα για τον εξοπλισμό και μας δίνει σαν αποτέλεσμα την οικονομικότερη λύση για την κάλυψη του φορτίου.Για να αναδειχθεί όσο το δυνατόν καλύτερα η επίδραση των τεχνολογιών διεσπαρμένης παραγωγής και αποθήκευσης δημιουργήθηκαν πολλά σενάρια που περιελάμβαναν διάφορους συνδυασμούς των τεχνολογιών. Παράλληλα εξετάσθηκαν και δύο διαφορετικές τιμολογιακές πολιτικές. Επίσης εξετάσθηκε η επίδραση της φορολογίας του άνθρακα με στόχο την εύρεση εκείνης της λύσης που θα εξασφάλιζε τη μείωση των εκπομπών του CO2. Σκοπός της συγκεκριμένης μελέτης είναι να αναδείξει τα οφέλη που μπορούν να προκύψουν με τη χρήση τεχνολογιών διεσπαρμένης παραγωγής και αποθήκευσης από οικονομική αλλά και περιβαλλοντολογική σκοπιά.