Αξιολόγηση τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας με χρήση της μεθόδου πολυκριτήριας ανάλυσης MABAC: η περίπτωση του μικροδικτύου

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, στο επίκεντρο των διεθνών και ευρωπαϊκών πολιτικών βρίσκεται το περιβάλλον και η ενέργεια. Για την αντιμετώπιση της ρύπανσης που προκαλείται κυρίως από τα ορυκτά καύσιμα, κρίνεται επιτακτική η χρήση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ). Ωστόσο, στις μέρες μας, η ενεργειακή ζήτηση δεν μπορεί να καλυφθεί μόνο με ΑΠΕ, καθώς η παραγωγή ενέργειας είναι διακοπτόμενη. Ως λύση στο πρόβλημα καθίστανται οι τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας. Σε αυτό το πλαίσιο, έχουν προταθεί τα μικροδίκτυα τα οποία δύναται, είτε να είναι αυτόνομα, είτε συνδεδεμένα με το κεντρικό δίκτυο για υποστήριξη. Πιο συγκεκριμένα, τα μικροδίκτυα είναι μικρογραφία ενός ηλεκτρικού δικτύου και περιλαμβάνουν την παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ, την αποθήκευση, τη μεταφορά και τον έλεγχο στα έξυπνα μικροδίκτυα. Κύριος σκοπός ενός μικροδικτύου, όπως και του κεντρικού, παραμένει η κάλυψη της ζήτησης για ηλεκτρική ενέργεια.

Η ενσωμάτωση των συστημάτων αποθήκευσης στα μικροδίκτυα απαιτεί τη λήψη αποφάσεων σχετικά με, την κατά περίπτωση, επιλογή της πιο κατάλληλης τεχνολογίας. Το πρόβλημα αυτό μπορεί να δομηθεί ως ένα πρόβλημα πολυκριτηριακής ανάλυσης, όπου διαφορετικές τεχνολογίες αποθήκευσης αξιολογούνται βάσει κριτηρίων που καλύπτουν τεχνολογικές, οικονομικές, περιβαλλοντικές και κοινωνικές διαστάσεις μεταξύ άλλων. Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα διπλωματική εργασία στοχεύει στη διερεύνηση των βέλτιστων τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας για την περίπτωση του μικροδικτύου. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζονται η αντησιοταμίευση, τα συστήματα αποθήκευσης με συμπιεσμένο αέρα, ο σφόνδυλος, η μπαταρία ιόντων-λιθίου, η μπαταρία νατρίου-θείου, η μπαταρία μολύβδου-οξέος, η μπαταρία ροής οξειδοαναγωγής, ο υπερ-πυκνωτής, το σύστημα υπεραγώγιμης μαγνητικής αποθήκευσης και υδρογόνου. Για την αξιολόγησή τους, επιλέχθηκαν συγκεκριμένα κριτήρια όπως είναι η ενεργειακή πυκνότητα, η πυκνότητα ισχύος, το κεφαλαιουχικό κόστος, το περιβαλλοντικό αποτύπωμα, ο ρυθμός ισχύος, η απόδοση κύκλου, ο χρόνος απόκρισης και ο χρόνος ζωής.

Οι εν λόγω εναλλακτικές, μαζί με το σύνολο των κριτηρίων, ορίζουν ένα κλασικό πρόβλημα πολυκριτήριας ανάλυσης. Για αυτόν τον λόγο, επιλέχθηκε η μέθοδος πολυκριτήριας ανάλυσης MABAC, η οποία βασίζεται στην προσέγγιση της απόστασης από τη συνοριακή περιοχής των κριτηρίων. Για τη στάθμιση των κριτηρίων, επιλέχθηκε η μέθοδος αναλυτικής ιεράρχησης (AHP), βασισμένη σε κατάλληλο ερωτηματολόγιο για την εκμαίευση της άποψης ειδικών. Για τη συνάθροιση των μεμονωμένων απαντήσεων και την εκτίμηση των τελικών βαρών, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της συνάθροισης των μεμονωμένων κρίσεων (AIJ). Σύμφωνα με την παρούσα ανάλυση, ως πιο κατάλληλες τεχνολογίες για τη περίπτωση του μικροδικτύου καταλήγουν να είναι ο υπερπυκνωτής, η αντλησιοταμίευση και ο σφόνδυλος.