Τεχνο-οικονομική μελέτη συστήματος πολυ-παραγωγής με συλλέκτες τύπου Fresnel και Οργανικό Κύκλο Rankine στην Ελλάδα

Θωμαδάκης, Αναστάσιος; Thomadakis, Anastasios

dc.contributor.author	Θωμαδάκης, Αναστάσιος	el
dc.contributor.author	Thomadakis, Anastasios	en
dc.date.accessioned	2021-10-01T09:52:22Z
dc.date.available	2021-10-01T09:52:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53918
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21616
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ενεργειακή ανάλυση	el
dc.subject	Τεχνο-οικονομική ανάλυση	el
dc.subject	Γραμμικοί συλλέκτες Fresnel	el
dc.subject	Οργανικός κύκλος Rankine	el
dc.subject	Πολυπαραγωγή	el
dc.subject	Energetic analysis	en
dc.subject	Techno-economic analysis	en
dc.subject	Linear Fresnel Collectors	en
dc.subject	Organic Rankine cycle (ORC)	en
dc.subject	Polygeneration	en
dc.title	Τεχνο-οικονομική μελέτη συστήματος πολυ-παραγωγής με συλλέκτες τύπου Fresnel και Οργανικό Κύκλο Rankine στην Ελλάδα	el
dc.title	Techno-economic investigation of a solar driven poly-generation system based on linear Fresnel reflectors and an Organic Rankine cycle in Greece	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-15
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η τεχνοοικονομική μελέτη συστήματος πολυ-παραγωγής με χρήση ηλιακών συλλεκτών Fresnel. Στην προς μελέτη εγκατάσταση ο ηλεκτρισμός παράγεται με τη βοήθεια ηλιακού οργανικού κύκλου Rankine (ORC) και η ψύξη είτε με ψύκτη προσρόφησης (adsorption chiller) είτε με αντιστρεπτή αντλία θερμότητας. Ο σκοπός της διάταξης αυτής είναι η πλήρης κάλυψη των αναγκών μιας πολυκατοικίας πεντακοσίων τετραγωνικών μέτρων, σε θέρμανση, ψύξη και ζεστό νερό χρήσης, αλλά και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το σύστημα. Για την τοποθεσία στην οποία θα μπορούσε να υλοποιηθεί ένα τέτοιο έργο ερευνήθηκαν πόλεις από τις τέσσερις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας. Στην διπλωματική αυτή μελετήθηκαν τα οικονομικά οφέλη μιας τέτοιας εγκατάστασης αυτοπαραγωγής και η διερεύνηση της πιθανότητας ένταξης της σε μηχανισμούς επιδοτήσεων κατά την πώληση της παραγομένης ενέργειας. Με τον τρόπο αυτό, οι κάτοικοι της πολυκατοικίας θα μπορούν αν σχηματίσουν μια ενεργειακή κοινότητα και να επενδύσουν σε ένα τέτοιο έργο έτσι ώστε να απολαμβάνουν έσοδα από την πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα η προς μελέτην εγκατάσταση αποτελείται από μία σειρά ηλιακών συλλεκτών Fresnel οι οποίοι εκμεταλλευόμενοι την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολίας θερμαίνουν ένα εργαζόμενο ρευστό, το οποίο σε αυτην την περίπτωση είναι θερμικό έλαιο. Έπειτα το ρευστό αυτό αποθηκεύεται σε μια δεξαμενή αποθήκευσης, και στην συνέχεια εισέρχεται στο κύκλωμα του ORC μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας ο οποίος λειτουργεί ως λέβητας ανάκτησης θερμότητας. Στον κύκλο ORC παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα, θέρμανση και μέσω ενός ψύκτη προσρόφησης ο οποίος τοποθετείται στον συμπυκνωτή, παράγεται η ψύξη. Η βελτιστοποίηση πραγματοποιήθηκε με την αξιολόγηση πολλών σεναρίων ως προς το εργαζόμενο μέσο, το είδος των συλλεκτών και διαφορετικά σενάρια εκμετάλλευσης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Οι παράμετροι σύμφωνα με τις οποίες προέκυψαν τα τελικά αποτελέσματα ήταν η περίοδος αποπληρωμης και ο συνολικός βαθμός απόδοσης συναρτήσει της συνολικής επιφάνειας των συλλεκτών και του όγκου του δοχείου αποθήκευσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που εξήχθησαν, οι συλλέκτες Fresnel εμφάνισαν ελαφρώς μειωμένη ενεργειακή απόδοση συγκριτικά με τους παραβολικούς συλλέκτες, ωστόσο λαμβάνοντας υπόψιν και τα οικονομικά αποτελέσματα, αναδείχθηκαν ως η βέλτιστη λύση. Η μέγιστη ενεργειακή απόδοση που καταγράφηκε από τη βελτιστοποίηση ήταν της τάξης του 10- 11%, ενώ ο ελάχιστος χρόνος αποπληρωμής κυμάνθηκε στα 10 με 14 χρόνια για τις πόλεις των Χανίων και της Αθήνας, με βέλτιστα εργαζόμενα μέσα το εξάνιο και το ισοεξάνιο. Μάλιστα στην περίπτωση των Χανίων το κόστος της παραγόμενης ενέργειας υπολογίστηκε ίσο με το παρόν κόστος πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας γεγονός το οποίο καθιστά τα Χανιά την οικονομικά προτιμότερη τοποθεσία για μια τέτοια εγκατάσταση. Η προσομοίωση και η βελτιστοποίηση της εγκατάστασης έγιναν σε ωραία βάση με την βοήθεια υπολογιστικού προγράμματος, και συγκεκριμένα της MATLAB.	el
heal.abstract	The subject of this dissertation is the feasibility study of a polygeneration system using Fresnel solar collectors. In this study, electricity is generated with the use of an Organic Rankine Cycle (ORC) and cooling either with an adsorption chiller or with a reversible heat-pump. Its purpose is to fully cover the needs of an apartment building of five hundred square meters, in heating, cooling and domestic hot water, but also the production of electricity. Cities from all four climatic zones of Greece were surveyed for the location in which such a project could be implemented. In this dissertation, the economic advantages of such a self-generating decentralized plant were studied in the context of its inclusion in subsidy mechanisms during the sale of the produced energy. By doing that, the residents of the apartment building will be able to form an energy community and use net metering so that they can experience financial benefits from the sale of electricity. More specifically, this installation consists of a series of Fresnel solar collectors which, taking advantage of the direct solar radiation, provide heating to a working fluid, which in this case is thermal oil. This fluid is then stored in a storage tank, and then enters the ORC circuit via a heat exchanger which acts as an evaporator. In the ORC cycle electricity and heating are generated, and through an adsorption cooling cycle which is placed in the condenser, cooling is produced. The optimization was carried out by evaluating several scenarios in terms of the working medium, the type of collectors and different scenarios of exploitation of the heat produced. The parameters according to which the final results were obtained were the payback period and the total efficiency of the system, depending on the total surface of the collectors and the volume of the storage tank. According to the results obtained, Fresnel collectors showed slightly reduced energy efficiency compared to parabolic collectors, however, considering the economic results, they emerged as the best solution. The maximum energy efficiency recorded by the optimization process was in the range of 10-11%, while the minimum payback period ranged from 10 to 14 years for the cities of Chania and Athens, with hexane and isohexane being the optimal working fluids. In fact, in the case of Chania, the cost of energy produced was calculated equal to the current cost of electricity sold, which makes Chania the economically preferred location for such an installation. The simulation and optimization were done on an hourly basis with the help of MATLAB.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	160 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false