Μελέτη σκοπιμότητας συνεγκατάστασης αιολικού πάρκου με εγκαταστάσεις παραγωγής πράσινου υδρογόνου

Abstract

Με αφορμή τις τελευταίες ενεργειακές μεταρρυθμίσεις που έχει υπογράψει η Ε.Ε., λόγω της ανάγκης για μείωση των εκπομπών άνθρακα, η παγκόσμια κοινότητα έχει στραφεί προς την εύρεση τρόπων απανθρακοποίησης κάθε τομέα της καθημερινής μας ζωής και κλιμάκωση τεχνολογιών όπου η ενέργεια παράγεται με πράσινο τρόπο. Ένας από αυτούς είναι η παραγωγή πράσινου υδρογόνου. Στην παρούσα διπλωματική παρουσιάζεται μια τεχνο-οικονομική ανάλυση ενός συνδυασμένου έργου αιολικού πάρκου - μονάδας παραγωγής πράσινου υδρογόνου. Σκοπός είναι η αξιολόγηση του έργου ως προς την οικονομική του βιωσιμότητα. Σχηματίζονται έξι διαφορετικές διαμορφώσεις-σενάρια ανάλογα την τοποθεσία του αιολικού και της μονάδας παραγωγής υδρογόνου (χερσαία ή υπεράκτια). Η ειδοποιός διαφορά των σεναρίων έγκειται στη μεταφορά του υδρογόνου ή της ηλεκτρικής ενέργειας, ανάλογα τη θέση του αιολικού και της μονάδας παραγωγής υδρογόνου. Το σύστημα μελετάται έως ότου το υδρογόνο αποθηκευτεί στην κατάλληλη δομή, ως προς τη μορφή του, στη στεριά. Σε δύο σενάρια, όπου το υδρογόνο παράγεται στη στεριά, το σύστημα είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο και υπάρχει ταυτόχρονα σύστημα προσωρινής αποθήκευσης ενέργειας υπό τη μορφή μπαταρίας. Έτσι δημιουργείται η δυνατότητα έγχυσης της ισχύος από το αιολικό πάρκο στο δίκτυο, υπό συγκεκριμένους περιορισμούς έγχυσης. Την ίδια λειτουργία κατέχει η μπαταρία, καθώς μπορεί να μεταθέτει την ενέργεια που φορτίζεται σε ώρες αιχμής της ηλεκτρικής ενέργειας ή αντίστροφα να εκφορτίζει την ενέργεια προς την παραγωγή υδρογόνου σε ώρες χαμηλής τιμής ηλεκτρικής ενέργειας, εκτελώντας έτσι ενεργειακό arbitrage. Πρώτα, για κάθε διαμόρφωση σχηματίζεται το μοντέλο, όπου προσομοιώνεται η κατανομή της διαθέσιμης ενέργειας του αιολικού πάρκου. Το πρόβλημα που δημιουργείται χρήζει επίλυση με αλγόριθμο μεικτού ακέραιου γραμμικού προγραμματισμού, με στόχο τη μεγιστοποίηση του κέρδους της επιχείρησης. Ύστερα, βάσει των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης, γίνεται οικονομική αξιολόγηση του κάθε σεναρίου με χρήση ορισμένων οικονομικών δεικτών όπως το LCOH και το IRR. Για κάθε διαμόρφωση ορίζεται ένα βασικό σενάριο παραμέτρων. Ωστόσο, καθώς η μελέτη είναι πολύ-παραμετρική, εξάγονται διαφορετικά αποτελέσματα για ορισμένες κρίσιμες παραμετρικές τιμές. Τα αποτελέσματα της οικονομικής αξιολόγησης δίνουν τόσο τις βέλτιστες τιμές διαστασιολόγησης των επιμέρους μερών του συστήματος, όσο και την οικονομική απόδοση του συνδυασμένου έργου.