Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση υβριδικού συστήματος παραγωγής πράσινου υδρογόνου

Ntzachristou Christina

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως κύριο σκοπό την ανάπτυξη ενός αλγορίθμου λειτουργίας και βελτιστοποίησης με στόχο τον σχεδιασμό ενός συστήματος παραγωγής υδρογόνου (με ηλεκτρόλυση νερού) με χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ). Αρχικά, επισημαίνεται η αναγκαιότητα της χρήσης των ΑΠΕ παρουσιάζοντας και αναλύοντας το μεγάλο ενεργειακό και περιβαλλοντικό πρόβλημα που μαστίζει τον πλανήτη. Τα προβλήματα αυτά αφορούν την έλλειψη ενεργειακών πόρων και την επιβάρυνση του περιβάλλοντος με τα αέρια του θερμοκηπίου, που οδηγούν στην επιτακτική ανάγκη για νέες πηγές ενέργειας. Ως λύση στα ανωτέρω προτείνεται η χρήση του υδρογόνου ως μια νέα πηγή ενέργειας και αναλύονται όλοι οι λόγοι επιλογής του συγκεκριμένου καυσίμου. Στην συνέχεια, γίνεται μια ανασκόπηση σε αντίστοιχες εργασίες της βιβλιογραφίας μέσω των οποίων περιγράφονται διάφορα συστήματα ηλεκτρόλυσης νερού που τροφοδοτούνται με χρήση ηλιακής ενέργειας. Σε αυτή την ανασκόπηση, παρουσιάζονται στοιχεία που αφορούν τον σκοπό κάθε εργασίας, την σύντομη περιγραφή των επιμέρους υποσυστημάτων που συνθέτουν ένα πλήρες σύστημα ΑΠΕ-Η2, την μεθοδολογία βελτιστοποίησης και σχεδιασμού που ακολουθήθηκε και τέλος κάποια χαρακτηριστικά αποτελέσματα που προέκυψαν και σχετίζονται με την παρούσα εργασία. Συνεχίζοντας για την υλοποίηση του υπολογιστικού τμήματος της εργασίας, γίνεται παρουσίαση του μαθηματικού μοντέλου λειτουργίας των υποσυστημάτων (φωτοβολταϊκών, ηλεκτρόλυσης νερού και αποθήκευσης Η2), καθώς και του αλγορίθμου διαχείρισης ενέργειας. Με βάση τα ανωτέρω, αξιοποιείται πακέτο βελτιστοποίησης μέσω matlab (αλγόριθμοι βελτιστοποίησης γενετικών αλγορίθμων) που στοχεύει στην εύρεση των βέλτιστων μεγεθών των υποσυστημάτων (φωτοβολταϊκών, ηλεκτρόλυσης νερού και αποθήκευσης Η2) που θα οδηγούν σε προκαθορισμένη παραγωγή Η2 στο τέλος ενός έτους. Η παραγόμενη ποσότητα Η2 πρόκειται να αξιοποιηθεί ως καύσιμο σε αυτοκίνητα κινούμενα με αυτόνομη παροχή υδρογόνου και ενδεικτικά αποτελέσματα κατέληξαν σε : -Κάλυψη φορτίου που αντιστοιχεί σε 1,2 αυτοκίνητα για παραγωγή 2.000.000 λίτρων υδρογόνου με χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων μεγέθους 8,5 kW για το σενάριο κόστους 1 και 7,9 kW για το σενάριο κόστους 2, μπαταριών μεγέθους 2.020 Αh για το σενάριο κόστους 1 και 8.529 Ah για το σενάριο κόστους 2 και μονάδα ηλεκτρόλυσης μεγέθους 4,7 kW για το σενάριο κόστους 1 και 3,8 kW για το σενάριο κόστους 2. -Κάλυψη φορτίου που αντιστοιχεί σε 12 αυτοκίνητα για παραγωγή 20.000.000 λίτρων υδρογόνου με χρήση φωτοβολταικών συστημάτων μεγέθους 83,57 kW για το σενάριο κόστους 1 και 83,5 kW για το σενάριο κόστους 2, μπαταριών μεγέθους 11.270 Αh για το σενάριο κόστους 1 και 11.697 Ah για το σενάριο κόστους 2 και μονάδα ηλεκτρόλυσης μεγέθους 38,7 kW για το σενάριο κόστους 1 και 39,4 kW για το σενάριο κόστους 2. -Κάλυψη φορτίου που αντιστοιχεί σε 120 αυτοκίνητα για παραγωγή 200.000.000 λίτρων υδρογόνου με χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων μεγέθους 866,6 kW για το σενάριο κόστους 1 και 871 kW για το σενάριο κόστους 2, μπαταριών μεγέθους 31.025 Αh για το σενάριο κόστους 1 και 27.620 Ah για το σενάριο κόστους 2 και μονάδα ηλεκτρόλυσης μεγέθους 462 kW για το σενάριο κόστους 1 και 499,4 kW για το σενάριο κόστους 2. -Κάλυψη φορτίου που αντιστοιχεί σε 1.200 αυτοκίνητα για παραγωγή 2.000.000.000 λίτρων υδρογόνου με χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων μεγέθους 7.904,2 kW για το σενάριο κόστους 1 και 7.936,7 kW για το σενάριο κόστους 2, μπαταριών μεγέθους 305.960 Αh για το σενάριο κόστους 1 και 339.858 Ah για το σενάριο κόστους 2 και μονάδα ηλεκτρόλυσης μεγέθους 3.702,9 kW για το σενάριο κόστους 1 και 4.602,8 kW για το σενάριο κόστους 2.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες