Μίξη ανανεώσιμης ενέργειας με αντλησιοταμίευση: Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υπό αβεβαιότητα και άλλες προκλήσεις

A. Zisos, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Mixing renewable energy with pumped hydropower storage: Design optimization under uncertainty and other challenges, Sustainability, 15 (18), 13313, doi:10.3390/su151813313, 2023.

[Μίξη ανανεώσιμης ενέργειας με αντλησιοταμίευση: Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υπό αβεβαιότητα και άλλες προκλήσεις]

[doc_id=2307]

[Αγγλικά]

Τα υβριδικά συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας, που συμπληρώνονται από έργα αντλησιοταμίευσης, έχουν καταστεί όλο και πιο δημοφιλή στο πλαίσιο της αυξημένης διείσδυσης της ανανεώσιμης ενέργειας. Αυτή η διάταξη είναι ακόμα πιο ευνοϊκή σε απομακρυσμένες περιοχές που συνήθως δεν είναι συνδεδεμένες με το ηλεκτρικό δίκτυο της ενδοχώρας, στις οποίες η πρόκληση της ενεργειακής ανεξαρτησίας εντείνεται. Η παρούσα έρευνα εστιάζει στο σχεδιασμό τέτοιων συστημάτων, από την οπτική της διαμόρφωσης ενός βέλτιστου μίγματος ανανεώσιμων πηγών που επωφελούνται από τις συμπληρωματικότητες και συνέργειές τους, σε συνδυασμό με την ευελιξία της αντλησιοταμίευσης. Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός υπόκειται σε σημαντικές πολυπλοκότητες, αφενός λόγω των πολλαπλών στόχων και περιορισμών που πρέπει να εκπληρωθούν, και αφετέρου των εγγενών αβεβαιοτήτων, που διατρέχουν όλες τις σχετικές διεργασίες, εξωτερικές και εσωτερικές. Σε αυτό το πνεύμα, χρησιμοποιούμε μια προτεινόμενη διάταξη για ένα νησί του Αιγαίου, ήτοι τη Σίφνο, για να αναπτύξουμε και να αξιολογήσουμε ένα ολοκληρωμένο σχήμα προσομοίωσης-βελτιστοποίησης σε ντετερμινιστικό και, τελικά, στοχαστικό πλαίσιο, αναδεικνύοντας το πρόβλημα σχεδιασμού κάτω από την ομπρέλα της αβεβαιότητας. Συγκεκριμένα, λαμβάνουμε υπόψη τρία κύρια αβέβαια στοιχεία, ήτοι την ταχύτητα ανέμου (φυσική διεργασία), τη ζήτηση ενέργειας (ανθρωπογενής διεργασία) και τη μετατροπή της ταχύτητας ανέμου σε ηλεκτρική ισχύ (εσωτερική διεργασία, εκφρασμένη ως μια πιθανοτική καμπύλη ισχύος). Έμφαση δίνεται επίσης στη διαδικασία λήψης αποφάσεων, η οποία απαιτεί ενδελεχή ερμηνεία των αποτελεσμάτων της βελτιστοποίησης, με επίγνωση της αβεβαιότητας. Τέλος, καθώς το προτεινόμενο έργο αντλησιοταμίευσης χρησιμοποιεί ως κάτω ταμιευτήρα τη θάλασσα, αντιμετωπίζονται πρόσθετες τεχνικές προκλήσεις.

PDF Πλήρες κείμενο (4191 KB)

Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2071-1050/15/18/13313

Εργασίες μας στις οποίες αναφέρεται αυτή η εργασία:

1. A. Efstratiadis, and D. Koutsoyiannis, An evolutionary annealing-simplex algorithm for global optimisation of water resource systems, Proceedings of the Fifth International Conference on Hydroinformatics, Cardiff, UK, 1423–1428, doi:10.13140/RG.2.1.1038.6162, International Water Association, 2002.
2. D. Koutsoyiannis, C. Makropoulos, A. Langousis, S. Baki, A. Efstratiadis, A. Christofides, G. Karavokiros, and N. Mamassis, Climate, hydrology, energy, water: recognizing uncertainty and seeking sustainability, Hydrology and Earth System Sciences, 13, 247–257, doi:10.5194/hess-13-247-2009, 2009.
3. G. Tsekouras, and D. Koutsoyiannis, Stochastic analysis and simulation of hydrometeorological processes associated with wind and solar energy, Renewable Energy, 63, 624–633, doi:10.1016/j.renene.2013.10.018, 2014.
4. I. Tsoukalas, S.M. Papalexiou, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, A cautionary note on the reproduction of dependencies through linear stochastic models with non-Gaussian white noise, Water, 10 (6), 771, doi:10.3390/w10060771, 2018.
5. I. Tsoukalas, C. Makropoulos, and D. Koutsoyiannis, Simulation of stochastic processes exhibiting any-range dependence and arbitrary marginal distributions, Water Resources Research, 54 (11), 9484–9513, doi:10.1029/2017WR022462, 2018.
6. I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Building a puzzle to solve a riddle: A multi-scale disaggregation approach for multivariate stochastic processes with any marginal distribution and correlation structure, Journal of Hydrology, 575, 354–380, doi:10.1016/j.jhydrol.2019.05.017, 2019.
7. I. Tsoukalas, P. Kossieris, and C. Makropoulos, Simulation of non-Gaussian correlated random variables, stochastic processes and random fields: Introducing the anySim R-Package for environmental applications and beyond, Water, 12 (6), 1645, doi:10.3390/w12061645, 2020.
8. R. Ioannidis, and D. Koutsoyiannis, A review of land use, visibility and public perception of renewable energy in the context of landscape impact, Applied Energy, 276, 115367, doi:10.1016/j.apenergy.2020.115367, 2020.
9. L. Katikas, P. Dimitriadis, D. Koutsoyiannis, T. Kontos, and P. Kyriakidis, A stochastic simulation scheme for the long-term persistence, heavy-tailed and double periodic behavior of observational and reanalysis wind time-series, Applied Energy, 295, 116873, doi:10.1016/j.apenergy.2021.116873, 2021.
10. G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, and A. Efstratiadis, A reverse engineering approach across small hydropower plants: a hidden treasure of hydrological data?, Hydrological Sciences Journal, 67 (1), 94–106, doi:10.1080/02626667.2021.2000992, 2022.
11. G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, C. Makropoulos, and A. Efstratiadis, Stochastic simulation-optimisation framework for the design and assessment of renewable energy systems under uncertainty, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 168, 112886, doi:10.1016/j.rser.2022.112886, 2022.
12. A. Roxani, A. Zisos, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Multidimensional role of agrovoltaics in era of EU Green Deal: Current status and analysis of water-energy-food-land dependencies, Land, 12 (5), 1069, doi:10.3390/land12051069, 2023.

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. A. Zisos, D. Chatzopoulos, and A. Efstratiadis, The concept of spatial reliability across renewable energy systems—An application to decentralized solar PV energy, Energies, 17 (23), 5900, doi:10.3390/en17235900, 2024.

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

1. Ayed, Y., R. Al Afif, P. Fortes, and C. Pfeifer, Optimal design and techno-economic analysis of hybrid renewable energy systems: A case study of Thala city, Tunisia, Energy Sources, Part B: Economics, Planning, and Policy, 19(1), 2308843, doi:10.1080/15567249.2024.2308843, 2024.
2. AlQallaf, N., A. AlQallaf, and R. Ghannam, Solar energy systems design using immersive virtual reality: A multi-modal evaluation approach, Solar, 4, 329-350, doi:10.3390/solar4020015, 2024.
3. Wang, H., Υ. Li, F. Wu, S. He, and R. Ding, Capacity optimization of pumped–hydro–wind–photovoltaic hybrid system based on normal boundary intersection method, Sustainability, 16(17), 7244, doi:10.3390/su16177244, 2024.
4. Skroufouta, S., A. Mavrogiannis, and E. Baltas, A methodological framework for the development of a hybrid renewable energy system with seawater pumped storage hydropower system under uncertainty in Karystos, Greece, Sustainable Energy Technologies and Assessments, 71, 104002, doi:10.1016/j.seta.2024.104002, 2024.
5. Momodu, A.-A., and A. Big-Alabo, Design optimization of a hybrid solar PV panel and pumped hydro energy supply system, Journal of Computational Mechanics, Power System and Control, 7(2), 53-75, doi:10.46253/jcmps.v7i2.a5, 2024.
6. Ramos, H. M., J. Pina, O. E. Coronado-Hernández, M. Pérez-Sánchez, and A. McNabola, Conceptual hybrid energy model for different power potential scales: Technical and economic approaches, Renewable Energy, 237(A), 121486, doi:10.1016/j.renene.2024.121486, 2024.
7. Gao, Y., L. Lei, M. Zhang, Z. Zhao, J. Li, Md A. Mahmud, Z. Liu, M. Li, B. Deng, and D. Chen, Boosting floating photovoltaics via cooling methods and reservoir characteristics: Crafting optimal symbiosis with off-river pumped hydro storage, Energy, 312, 133501, doi:10.1016/j.energy.2024.133501, 2024.
8. Ariyo, B. O., M. A. Lambe, O. Ogunbiyi, M. AbdulWaheed, M. O. Balogun, and B. O. Jimada, Optimization analysis of dual-mode renewable hybrid power systems: A review, Nigerian Journal of Technological Development, 21(4), 48-58, doi:10.4314/njtd.v21i4.2799, 2024.
9. Hisyam, E. S., F. Arkan, H. Oktarianty, and H. Aldila, Study of the potential of microhydro electric power plant in Universitas Bangka Belitung's Embung, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1419, 012048, doi:10.1088/1755-1315/1419/1/012048, 2024.
10. Kumar, P. H., N. C. Alluraiah, P. Gopi, M. Bajaj, S. Kumar P, CH. N. S. Kalyan, and V. Blazek, Techno-economic optimization and sensitivity analysis of off-grid hybrid renewable energy systems: A case study for sustainable energy solutions in rural India, Results in Engineering, 25, 103674, doi:10.1016/j.rineng.2024.103674, 2025.

Κατηγορίες: Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, Αβεβαιότητα, Νερό και ενέργεια