Ανάλυση Κύκλου Ζωής καινοτόμου συστήματος θέρμανσης για βορειοευρωπαϊκά κλίματα

Κάλλης, Γεώργιος; Kallis, George

dc.contributor.author	Κάλλης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Kallis, George	en
dc.date.accessioned	2022-02-10T09:22:13Z
dc.date.available	2022-02-10T09:22:13Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54646
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22344
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	Ανάλυση Κύκλου Ζωής	el
dc.subject	Εποχιακή αποθήκευση θερμότητας	el
dc.subject	Χημική αποθήκευση θερμότητας	el
dc.subject	Ηλιακή θέρμανση	el
dc.subject	Ζεστό νερό χρήσης	el
dc.subject	Life Cycle Analysis	en
dc.subject	Seasonal thermal energy storage	en
dc.subject	Thermo-chemical heat storage	en
dc.subject	Solar heating	en
dc.subject	Domestic hot water	en
dc.title	Ανάλυση Κύκλου Ζωής καινοτόμου συστήματος θέρμανσης για βορειοευρωπαϊκά κλίματα	el
dc.title	Life Cycle Analysis of an innovative heating system for north european climates	en
dc.contributor.department	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Ανάλυση Κύκλου Ζωής	el
heal.classification	Life Cycle Analysis	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-20
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετήθηκε η Ανάλυση Κύκλου Ζωής ενός συστήματος εποχιακής αποθήκευσης θερμότητας, τροφοδοτούμενο από ηλιακούς συλλέκτες κενού, το οποίο βασίζεται σε καινοτόμο υλικό προσρόφησης. Η μελέτη, η οποία πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού SimaPro, περιλάμβανε την κατά το δυνατό αναλυτική καταγραφή των πρώτων υλών, των διαδικασιών επεξεργασίας αυτών, των μεταφορών, των καταναλώσεων (πρώτων υλών και ενέργειας) και των διεργασιών που συνδέονται με τη διαχείριση των αποβλήτων στο τέλος ζωής του συστήματος, με σκοπό την αποτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων αυτού σε σύγκριση με μία συμβατική διάταξη εποχιακής αποθήκευσης θερμότητας με βάση το νερό. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση της μεθόδου ReCiPe 2016. Από τα αποτελέσματα, παρατηρήθηκε ότι το σύστημα αναφοράς παρουσιάζει καλύτερη περιβαλλοντική απόδοση σε όλες τις κατηγορίες επιπτώσεων που λήφθηκαν υπόψη, τόσο σε επίπεδο “midpoint” όσο και σε επίπεδο “endpoint”, το οποίο αφενός οφείλεται στη μεγάλη μάζα των πρώτων υλών του υπό εξέταση συστήματος, και κυρίως του χάλυβα και του χαλκού, ενώ αφετέρου υποδεικνύει ότι χρειάζονται εκτεταμένες βελτιώσεις στο σχεδιασμό αυτού, προκειμένου η λειτουργία του να οδηγήσει σε περιβαλλοντικά οφέλη. Επιπρόσθετα, το σύστημα αξιολογήθηκε και για μια σειρά από μελέτες περιπτώσεων και αναλύσεις ευαισθησίας. Αρχικά, μελετήθηκε η επίδραση της μεταβολής της τοποθεσίας εγκατάστασης του συστήματος στον περιβαλλοντικό αντίκτυπο αυτού. Επομένως, πλην των δύο βασικών πόλεων, δηλαδή του Ρέγκενσμπουργκ στη Γερμανία και της Στοκχόλμης στη Σουηδία, εξετάστηκε η εγκατάσταση του συστήματος σε τέσσερις επιπλέον πόλεις της Ευρώπης (Ζυρίχη, Βουκουρέστι, Δουβλίνο και Βαρσοβία). Από τα αποτελέσματα, έγινε φανερό, όπως αναμενόταν, ότι το σύστημα παρουσιάζει χαμηλότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο στις τοποθεσίες όπου απαιτείται η μικρότερη μάζα προσροφητικού υλικού, το οποίο οδηγεί και σε χαμηλότερη συνολική μάζα του συστήματος. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η σύγκριση του συστήματος με μία βελτιστοποιημένη εκδοχή του συστήματος αναφοράς, προκειμένου να αναδειχθεί το περιθώριο μείωσης του περιβαλλοντικού αντικτύπου, μόνο από τη βελτιστοποίηση της φάσης χρήσης του συστήματος. Επιπλέον, διερευνήθηκε η επίδραση στον περιβαλλοντικό αντίκτυπο του συστήματος, του συντελεστή κλίμακας, ο οποίος χρησιμοποιείται για τη μετάβαση από την κλίμακα των πρωτότυπων μονάδων, οι οποίες περιέχουν μία μικρή ποσότητα προσροφητικού υλικού, στην πραγματική εγκατάσταση, όπου χρησιμοποιούνται μερικοί τόνοι από αυτό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μείωση του συντελεστή στο 0.3, οδηγεί σε μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος της τάξης του 50%, σε όλες τις κατηγορίες επιπτώσεων. Τέλος, εξετάστηκε η επίδραση της διάρκειας ζωής του συστήματος στα αποτελέσματα, όπου παρατηρήθηκε ότι η αύξηση κατά δέκα έτη της διάρκειας ζωής του προσροφητικού υλικού, οδηγεί σε μείωση του περιβαλλοντικού αντικτύπου κατά περίπου 30%.	el
heal.abstract	In the current master's thesis, the Life Cycle Analysis of a seasonal thermal energy storage system, powered by evacuated tube collectors, which is based on an innovative adsorbent material, was conducted. The study carried out, using SimaPro software, included the detailed listing of the raw materials, their transformation processes, the involved transportations, the consumptions (raw materials and energy) and all the processes relevant to the waste management at the system’s end-of-life, in order to assess its environmental impact compared to a conventional, water-based, seasonal thermal energy storage reference system. The analysis was conducted using the ReCiPe 2016 impact assessment method. From the results, it was observed that the reference system presents better environmental performance in all impact categories considered, both at midpoint and endpoint level, which on the one hand is due to the large mass of raw materials, and especially steel and copper, of the system under investigation, while on the other hand indicates that extensive improvements on the current design are necessary, in order for the system’s operation to lead to environmental benefits. Additionally, the system was also evaluated for a number of case studies and sensitivity analyses. The first part of the case studies involved, the investigation of the installation location on the system’s environmental performance. Therefore, excluding the two main cities, namely Regensburg, Germany and Stockholm, Sweden, it was considered the installation of the system in four different european cities (Zurich, Bucharest, Dublin and Warsaw). The results indicated, as expected, that the system presents lower environmental impact in the locations where the least mass of adsorbent material is required, which also leads to a lower overall mass of the system. Moreover, the comparison of the system with an optimized version of the reference system was studied, in order to highlight the margin of reduction of the environmental footprint, deriving solely from the optimization of the use phase. In addition, it was assessed, the influence of the scaling factor, which is used for the transition from the scale of the prototype units, where a small amount of adsorbent material is contained, to the actual system, which includes a few tons of the material. The results showed that lowering the factor to the value of 0.3, leads to a reduction on the environmental footprint of the system of around 50%, in all impact categories. Finally, an investigation towards the influence of the system’s lifespan on the results was conducted, where it was observed that considering the lifetime of the adsorbent material to be extended by ten years, leads to a lower environmental footprint of approximately 30%.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	123 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false