Μελέτη ανάπτυξης ενεργειακού συστήματος βασισμένο στις τεχνολογίες κυψελών καυσίμου, φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες της τάξης των 50 MW

Abstract

Τα φωτοβολταϊκά αποτελούν στις μέρες μας μια τεχνολογία η οποία έχει την δυνατότητα να μετατρέπει την φυσική ακτινοβολία του ηλίου, σε ηλεκτρική ενέργεια. Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με πιο εξιδανικευμένα ενεργειακά συστήματα τα οποία αποτελούνταν με τον συνδυασμό διάφορων τεχνολογιών, όπως τα φωτοβολταϊκά, οι κυψέλες καυσίμου και οι μπαταρίες μεγάλης κλίμακας. Η αρχική ιδέα της εργασίας ήταν να δούμε κατά πόσο ένα ενεργειακό σύστημα που αποτελείται από τις τεχνολογίες που προαναφέρθηκαν, της τάξης των 50 MW στην Κύπρο είναι αποδοτικό τόσο ενεργειακά (παραγωγή ενέργειας), όσο και οικονομικά. Για να μπορέσουμε να καταλήξουμε σε εμπεριστατωμένα αποτελέσματα πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις, με την βοήθεια του λογισμικού SAM (System Advisor Model), σε τρεις διαφορετικές διατάξεις ενεργειακών συστημάτων. Αυτές ήταν η Pv-fc-battery, Pv-battery και Pv-only, και για κάθε μία από αυτές τις διατάξεις η ονομαστική ισχύς ήταν 1, 20 και 50 MW. Όσον αφορά την κατανόηση για το πιο οικονομικά κερδοφόρο, μεγαλύτερη έμφαση δόθηκε σε τιμές όπως το net present value (καθαρή παρούσα αξία) μετά το πέρας των 25 χρόνων ζωής τους, το payback period (περίοδο αποπληρωμής), και το levelized cost of energy για το κάθε ένα από αυτά τα συστήματα. Από τα τρία συστήματα όπου η ισχύς τους είναι 1 MW το Pv-fc-battery είναι αυτό που προσδίδει το μεγαλύτερο net present value, ικανοποιητικό payback period, ενώ επίσης παράγει και την περισσότερη ενέργεια από τα άλλα δύο. Η εικόνα αυτή όμως αλλάζει για τα συστήματα των 20 και 50 MW διότι το πιο οικονομικά κερδοφόρο είναι και στις δύο περιπτώσεις το σύστημα Pv-battery. Πιο συγκεκριμένα στο σύστημα των 20 MW έχουμε μικρότερο net present value από το αντίστοιχο του συστήματος με την κυψέλη καυσίμου, όμως έχουμε και μικρότερο συνολικό κόστος εγκατάστασης και έτσι εξισορροπούνται τα κέρδη, ενώ στο σύστημα των 50 MW, το Pv-battery έχει μεγαλύτερο net present value και μικρότερο κόστος εγκατάστασης κατά 17 εκατομμύρια δολάρια, οπότε είναι σίγουρο το πιο ωφέλιμο για τα δεδομένα της Κύπρου. Τέλος όσον αφορά τα φωτοβολταϊκά πάρκα (Pv-only) που προσομοιώθηκαν, μετά το πέρας των 25 χρόνων έχουν τα λιγότερα κέρδη από τα άλλα συστήματα, χωρίς όμως αυτό να σημαίνει ότι δεν είναι βιώσιμα κάτι το οποίο οφείλεται στην άπλετη ηλιακή ακτινοβολία της Κύπρου καθόλη την διάρκεια του χρόνου.