Please use this identifier to cite or link to this item: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/15445
Title: Κάλυψη Ενεργειακών Αναγκών Οικιστικού Συγκροτήματος Με Μονάδα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού Και Θερμότητας
Authors: Ελένη Νταβέλου
Χατζηαργυρίου Νικόλαος
Keywords: συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (combined heat and power generation
cogeneration)
σηθ (chp)
οικιστικό συγκρότημα (group of residences)
θερμικά φορτία (thermal load)
ηλεκτρικά φορτία (electrical load)
συμβατικό ενεργειακό σύστημα (conventional energy system)
Issue Date: 22-Jul-2009
Abstract: Η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) είναι η ταυτόχρονη παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας από την ίδια πηγή/καύσιμο στον χώρο όπου είναι απαραίτητα. Η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας στοχεύει στην εκμετάλλευση της αποβαλλόμενης από το σύστημα θερμότητας χωρίς την τροφοδότηση επιπλέον ποσότητας καυσίμου. Τα συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας μπορούν να οδηγήσουν σε αξιοσημείωτη αύξηση των ενεργειακών αποθεμάτων επιτυγχάνοντας υψηλό βαθμό απόδοσης εν συγκρίσει με τον βαθμό απόδοσης των συμβατικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας που παράγουν ξεχωριστά θερμότητα και ηλεκτρισμό.Η παρούσα διπλωματική εργασία περιέχει τη θεμελίωση και τις βασικές αρχές που διέπουν τη συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας και παρέχει τη βάση για την κατανόηση των επιλογών που σχετίζονται με αυτή. Κύριο στόχο της διπλωματικής εργασίας αποτελεί η οικονομοτεχνική μελέτη εγκατάστασης ενός συστήματος συμπαραγωγής σε ένα συγκρότημα κατοικιών στην περιοχή της Αττικής, με δεδομένα που προσεγγίζουν την πραγματικότητα. Αναλυτικότερα, το πρώτο κεφάλαιο παραθέτει τον ορισμό της συμπαραγωγής, καθώς και τις ευρύτερες επιπτώσεις της συγκεκριμένης τεχνολογίας. επιπτώσεις οι οποίες σχετίζονται με την κατανάλωση καυσίμων, το σύστημα ηλεκτρισμού της χώρας, την οικονομία και το περιβάλλον.Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται η επικρατούσα κατάσταση στην Ελλάδα σ’ ό,τι αφορά τον τομέα της συμπαραγωγής, ενώ ιδιαίτερη αναφορά γίνεται και στο σχετικό νομοθετικό πλαίσιο. Τέλος, παρουσιάζονται συνοπτικά τα προγράμματα οικονομικής στήριξης της συγκεκριμένης τεχνολογίας.Το τρίτο κεφάλαιο ασχολείται με τους δείκτες ενεργειακής και οικονομικής αποδοτικότητας ενός συστήματος συμπαραγωγής. Πιο συγκεκριμένα, παρατίθενται αρχικά οι ορισμοί βασικών παραμέτρων λειτουργίας του συστήματος συμπαραγωγής και ακολουθεί η περιγραφή των κυριότερων δεικτών οικονομικής αποδοτικότητας, οι οποίοι θα χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια προκειμένου να διαπιστωθεί αν η επένδυση είναι οικονομικά συμφέρουσα.Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα συστήματα συμπαραγωγής και παρουσιάζεται η βασική δομή τους. Συγκεκριμένα, δίδονται τα κύρια χαρακτηριστικά των συστημάτων ατμοστροβίλου, αεριοστροβίλου, με παλινδρομική μηχανή εσωτερικής καύσης, συνδυασμένου κύκλου, κύκλου βάσης Rankine, κυψελών καυσίμου, μηχανών Stirling και των τυποποιημένων μονάδων συμπαραγωγής ("πακέτα"). Επιπρόσθετα, εξετάζεται διεξοδικά η διαφορετικότητα αυτών ως προς τα λειτουργικά και τεχνικά χαρακτηριστικά τους.Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται ο τρόπος υπολογισμού των θερμικών φορτίων στον οικιακό τομέα και προτείνονται μέτρα για την εξοικονόμηση ενέργειας.Στο έκτο κεφάλαιο εξετάζεται η "συμβατική λύση". Σαν συμβατική λύση θεωρούμε την αγορά ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο της ΔΕΗ και την κάλυψη των θερμικών αναγκών με λέβητα αερίου. Προσδιορίζονται τα ωριαία προφίλ του θερμικού και του ηλεκτρικού φορτίου για διάστημα ενός έτους και υπολογίζεται το ετήσιο ενεργειακό κόστος για τη "συμβατική λύση".Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται η επιλογή του κατάλληλου συστήματος συμπαραγωγής και εξετάζεται η παραγωγή του. Προσδιορίζεται το ετήσιο ενεργειακό κόστος στην περίπτωση εγκατάστασης μονάδας ΣΗΘ και υπολογίζεται η εξοικονόμηση. Στο όγδοο κεφάλαιο εξετάζεται η οικονομική βιωσιμότητα και δυνατότητα επένδυσης μονάδας συμπαραγωγής με καύση φυσικού αερίου στο συγκρότημα των κατοικιών. Με βάση την ετήσια εξοικονόμηση και το συνολικό κόστος της επένδυσης υπολογίζεται η περίοδος αποπληρωμής. ABSTRACTCombined heat and power (CHP) is the simultaneous generation of heat and electricity from the same primary source/fuel at the site where they are needed. CHP is centred on exploitation of waste heat from the prime mover or generator driver without additional fuel firing. The combined production of mechanical or electrical and thermal energy affords remarkable energy savings and in many cases makes it possible to operate with greater efficiency when compared to a system producing heat and power separately.The present diploma thesis includes the foundation and the basic principles of the cogeneration and provides the base in order to get familiar with the options that are related to that. The main subject of this diploma thesis is the techno-economical design of the installation of a cogeneration plant in a group of residences, in the region of Attiki. More specifically, the first chapter presents the definition of cogeneration, along with the various effects of the particular technology in fuel consumption, the electricity system of the country, the economy and the surrounding environment.In the second chapter, there is the analysis of the conditions in Greece as far as the combined heat and power is concerned and a special reference in the relative legislation. Finally, there is a brief presentation of the cogeneration’s support schemes.The third chapter deals with the parameters of the technical and economical efficiency of the chp units. At first there is a reference in the parameters which are related with the performance of the co-generation systems and then are mentioned the definitions of the basic economical parameters, which are going to be used afterwards in order to conclude whether the investment is worth, as far as the economical factor is concerned.In the fourth chapter there is an extent reference in the co-generation systems and their structure. All the main characteristics of steam and gas turbines, reciprocating engines, organic Rankine cycle, fuel cells, Stirling engines are mentioned and there is a thorough distinction among their operational and technical characteristics.In the fifth chapter is analyzed the way to estimate the thermal load of a residence and ways to reduce the use of energy are proposed.In the sixth chapter the "conventional solution" is examined. As "conventional solution" is regarded the coverage of the electrical needs from the local grid and the coverage of the thermal needs through a boiler which consumes natural gas. The hourly profiles of the electrical and thermal load are determined and the annual power cost of the "conventional solution "is estimated.The seventh chapter is involved with the process of selection of a suitable cogeneration system and the examination of it’s production. The annual power cost in case of chp implementation is examined and the annual saving is estimated. The eighth chapter examines the economical viability and the potential of investment of a cogeneration plant using natural gas in the group of residences. With base the annual saving and the total cost of the investment, the pay back period is estimated.
URI: http://artemis-new.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/15445
Appears in Collections:Διπλωματικές Εργασίες - Theses

Files in This Item:
File SizeFormat 
DT2009-0182.pdf3.12 MBAdobe PDFView/Open


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