Αντικείμενο Ερευνητικού Έργου

Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι τεχνολογίες ΑΠΕ είναι η περιορισμένη απορρόφηση ανανεώσιμης ενέργειας σε αυτόνομα ηλεκτρικά συστήματα. Πιο συγκεκριμένα, τα χαρακτηριζόμενα ως ″ασθενή″ μικροδίκτυα αδυνατούν να αφομοιώσουν τη στοχαστικά(a) μεταβαλλόμενη ανανεώσιμη ενεργειακή παραγωγή πέραν ενός ορίου, εξαιτίας αφενός της παρουσίας θερμικών μονάδων βάσης και αφετέρου της ανελαστικότητας που επιδεικνύουν στη στιγμιαία υποδοχή μεγάλων ποσών ανανεώσιμης ενέργειας. Τέλος, εξαιτίας του πρoβλήματος της ενδεχόμενα έντονης ασυμφωνίας μεταξύ παραγωγής και ζήτησης(b), τίθεται θέμα επάρκειας εφοδιασμού, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις κάλυψης μεγάλου ποσοστού του υφιστάμενου δυναμικού ηλεκτροπαραγωγής από ΑΠΕ, καθώς και σε περιπτώσεις απομονωμένων καταναλωτών(c). Δεδομένης της αδυναμίας των τεχνολογιών ΑΠΕ να ικανοποιήσουν εξ’ ολοκλήρου τις ανάγκες αυτόνομων ηλεκτρικά συστημάτων, η μέχρι σήμερα καθιερωμένη πρακτική επιβάλλει τη χρήση θερμικών μονάδων πετρελαϊκής κυρίως βάσης, υπεύθυνων για την επιβάρυνση του τοπικού περιβάλλοντος και για την εμφάνιση ιδιαίτερα υψηλού κόστους ηλεκτροπαραγωγής, ως αποτέλεσμα της απαίτησης για εισαγωγή σημαντικών ποσοτήτων πετρελαίου. Στα πλαίσια αυτά, το παρόν ερευνητικό έργο "Συγκριτική Αξιολόγηση Συστημάτων Υδρογόνου & Τεχνολογιών Αποθήκευσης Ενέργειας για Υποστήριξη Αυτόνομων Υβριδικών Σταθμών Ηλεκτροπαραγωγής Ανανεώσιμης Βάσης" (Πρόταση 94 αξιολογηθείσα με την ανώτερη βαθμολογία στο σχετικό Πίνακα Αξιολόγησης) μελετά τη δυνατότητα συνεργασίας υβριδικών σταθμών ανανεώσιμης βάσης με τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας(d) με σκοπό τη μέγιστη συμμετοχή των ΑΠΕ στο υπό εξέταση κάθε φορά ηλεκτρικό σύστημα.

Ειδικότερα, μελετώνται νέες και παλαιότερες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας(e), δίνοντας έμφαση σε καινοτόμες τεχνολογίες υδρογόνου(f,g) (παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου από ηλεκτρόλυση και παραγωγή ενέργειας από υδρογόνο με κυψέλες καυσίμου) και στην επίτευξη πλήρους ενεργειακής αυτονόμησης απομονωμένων καταναλωτών και απομακρυσμένων δικτύων με παροχή "καθαρής" ανανεώσιμης ενέργειας. Σημαντικά στοιχεία του ερευνητικού προγράμματος συνδέονται με τα μαθήματα του MSc in Energy "Foundation of Energy", "Renewable Energy Technologies" και "Demand Side Management and Energy Storage".

Υποδομή-Εξοπλισμός Εργαστηρίου

Στα πλαίσια του ερευνητικού έργου θα πραγματοποιηθεί επέκταση του πιλοτικού υβριδικού σταθμού ΑΠΕ του Εργαστηρίου, με σκοπό την ένταξη ολοκληρωμένου συστήματος παραγωγής-αποθήκευσης υδρογόνου και κυψελών καυσίμου καθώς και συσσωρευτών νέας τεχνολογίας, που θα αναβαθμίσουν την υφιστάμενη υποδομή και θα προσφέρουν τη δυνατότητα για σύγκριση μεταξύ διαφορετικών τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας σε συνεργασία με μονάδες ΑΠΕ.

Σχετικές Δημοσιεύσεις

(a)Kaldellis J.K., Kapsali M., Tiligadas D., 2011, "Presentation of a Stochastic Model Estimating the Wind Energy Contribution in Remote Island Electrical Networks", Applied Energy, Vol.97, pp.68-76.

(b)Kaldellis J.K., Zafirakis D., Kondili E., 2010, "Optimum sizing of photovoltaic-energy storage systems for autonomous small islands", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol.32(1), pp.24-36.

(c)Kaldellis J.K., Zafirakis, D., Stavropoulou V., Kaldelli El., 2012, "Optimum Wind- and Photovoltaic-Based Stand-Alone Systems on the Basis of Life Cycle Energy Analysis", Energy Policy, Vol.50, pp.345-357.

(d)Kaldellis J.K., Zafirakis D., Kavadias K., 2009, "Techno-economic comparison of energy storage systems for island autonomous electrical networks", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 13(2), pp.378-392.

(e)Zafirakis D., Kaldellis J.K., 2010, "Autonomous dual-mode CAES systems for maximum wind energy contribution in remote island networks", Energy Conversion and Management, Vol.51(11), pp.2150-2161.
(f)Kavadias K., Andreadis D., Alyssandrakis A., Zafirakis D., Kaldellis J.K., 2013, "The Role of Hydrogen-Based Energy Storage in the Support of Large-Scale Wind Energy Integration in Island Grids", 4th International Conference on Renewable Energy Sources & Energy Efficiency, June 2013, Cyprus.

(g)Kavadias K.A., Zafirakis D.P., Rozakeas K., Kaldellis J.K., 2008, "Optimum Sizing of a Hydrogen Production Installation Based on Renewable Energy Surplus", Xth World Renewable Energy Congress, July 2008, Glasgow-Scotland, UK.

Σχετικά Videos

Hydrogen from the Sun

Hydrogen; Nature's Fuel