Αξιολόγηση σχεδίων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με χρήση πολυκριτηριακών μεθόδων

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή ερευνητική εργασία στοχεύει στο να αξιολογήσει επιλεγμένα συνδυαστικά συστήματα αφαλάτωσης με Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (τοπολογίες), έτσι ώστε να γίνει η επιλογή του κατάλληλου με βάση κάποια συγκεκριμένα κριτήρια. Το αποτέλεσμα θα οδηγήσει τους ενδιαφερόμενους στη χάραξη σωστής πολιτικής, ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της λειψυδρίας σε άνυδρα νησιά του Αιγαίου. Αρχικά γίνεται αναφορά στις μεθόδους αφαλάτωσης, οι οποίες χωρίζονται σε θερμικές και σε μεμβρανών. Η κυρίαρχη μέθοδος στον κόσμο, αλλά και που συντριπτικά εφαρμόζεται στην Ελλάδα είναι η μέθοδος της αντίστροφης όσμωσης. Η αφαλάτωση, χρειάζεται μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Οι συμβατικές μέθοδοι παραγωγής ενέργειας θεωρούνται κοστοβόρες αλλά και αρκετά επιβλαβείς για το περιβάλλον. Γι'αυτόν τον λόγο γίνεται αναφορά στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και στους τρόπους με τους οποίους μπορούν να λειτουργήσουν συνδυαστικά με τις τεχνολογίες αφαλάτωσης. Η λήψη αποφάσεων στον ενεργειακό σχεδιασμό στηρίζεται σε πολύ μεγάλο βαθμό σε πολυκριτηριακές μεθόδους. Γι' αυτό στη συνέχεια αναφέρονται οι λόγοι χρήσης πολυκριτηριακών μεθόδων σε τέτοιου είδους αποφάσεις και παρατίθενται αναλυτικά οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες. Έπειτα γίνεται αναφορά σε εργασίες που έχουν δημοσιευθεί, οι οποίες είχαν ως αντικείμενο την εφαρμογή πολυκριτηριακών μεθόδων στον ενεργειακό σχεδιασμό. Στη συνέχεια παρατίθεται η διαδικασία αξιολόγησης πέντε συγκεκριμένων τοπολογιών για τα νησιά Ύδρα και Δονούσα. Εφαρμόζονται δύο μέθοδοι αξιολόγησης, η AHP και η Promethee, για το κάθε νησί, ώστε να είναι πιο τεκμηριωμένα τα αποτελέσματα. Για την Ύδρα λαμβάνεται υπόψη ότι τα περιβαλλοντικά κριτήρια έχουν υψηλή βαρύτητα ενώ για τη Δονούσα, τα οικονομικά. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τη σύδεση Φ/Β συστοιχίας με τη μονάδα ΑΩ, μέσω μετατροπέα υποβιβασμού τάσης για την Ύδρα και το υβριδικό σύστημα με ανεμογεννήτρια, Φ/Β συστοιχία και συσσωρευτές για τη Δονούσα, ως τις κατάλληλες τοπολογίες για εγκατάσταση στο κάθε νησί. Τέλος, αναλύονται τα δεδομένα και πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας για να διαπιστωθούν τυχόν αλλαγές στα αποτελέσματα όταν αλλάζουν οι βαρύτητες των κριτηρίων. λέξεις κλειδιά: αφαλάτωση, αντίστροφη όσμωση, τοπολογίες, πολυκριτηριακή ανάλυση, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

The aim of the present dissertation is to assess selected combinatorial desalination systems powered by Renewable Energy Sources (topologies), in order to choose the appropriate one taking into account specific criteria. The results may help decision-makers to take the right decisions to solve the water deficiency problem in arid regions in the Aegean. At first, the desalination technologies are presented, these are thermal and membrane methods. The most widespread method all over the world is reverse osmosis, which exists in Greece too. Desalination process requires great amount of energy. The conventional methods of energy production are considered to be costly and to have detrimental effects on the environment. For this reason, the characteristics of the Renewable Energy Sources are mentioned and how they can function by giving power to the desalination technologies. Decision making in energy sector can be supported by multi-criteria methods. Subsequently, the reasons that multi-criteria methods are used in such kind of decisions are presented. The most widely used methods get analyzed extensively. Then, a review about published works that have to do with application of multi-criteria methods in energy planning is presented. Then, the evaluation process of five specific topologies for Hydra and Donousa islands is reported. Two methods are used, AHP and Promethee method, for each island, in order to have more substantiated results. For Hydra island, we take into account that the environmental criteria are of high weight and for Donousa island, the economical. The results point to the PV arrey through the reverse osmosis plant via voltage buck converter for Hydra and the hybrid system, wind turbines, PV arrey and batteries for Donousa as appropriate technologies for installation on each island. Finally, the data get analyzed and sensitivity analysis is performed in order to note potential transitions in the results, if the criteria weights' change. keywords: desalination, reverse osmosis, topologies, multi-criteria analysis, renewable energy sources.