Τεχνικο-οικονομική ανάλυση και περιβαλλοντική αποτίμηση εφαρμογής Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας: Θερμικά Ηλιακά Συστήματα - Αβαθής Γεωθερμία

Abstract

Η ανάγκη για μια ορθολογική ενεργειακή διαχείριση, σε συνδυασμό με την επιδείνωση της υποβάθμισης του περιβάλλοντος, καθώς επίσης και την ολοένα αυξανόμενη τιμολόγηση των συμβατικών καυσίμων, καθιστούν επιτακτική την εξεύρεση λύσεων σε ό, τι αφορά την εξασφάλιση των ενεργειακών απαιτήσεων των κτιριακών υποδομών. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εκπόνηση τεχνικο – οικονομικής ανάλυσης και η περιβαλλοντική αποτίμηση της χρήσης εναλλακτικών μορφών ενέργειας σε επίπεδο προμελέτης. Συγκεκριμένα, εξετάζονται ως προτεινόμενα εναλλακτικά σενάρια ανανεώσιμων πηγών ενέργειας τα ακόλουθα: 1. ένα σύστημα ηλιακών συλλεκτών υαλοκάλυπτου τύπου 2. ένα σύστημα γεωθερμικής αντλίας θερμότητας με κατακόρυφους γεωεναλλάκτες Τα πεδία εφαρμογής των παραπάνω σεναρίων που μελετήθηκαν είναι τα ακόλουθα: Α. θέρμανση εσωτερικής κολυμβητικής δεξαμενής, επιφανείας 150m2, για θερμοκρασία νερού στους 29ο C Β. παροχή ζεστού νερού χρήσης στους 60ο C για ξενοδοχειακή μονάδα δυναμικότητας 120 κλινών. Ως βασικό σενάριο αναφοράς εξετάζεται για τις ανωτέρω δύο περιπτώσεις, η χρήση λέβητα φυσικού αερίου. Το υπολογιστικό εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε είναι το λογισμικό RETScreen® International. Οι επιλεγείσες εφαρμογές πραγματοποιήθηκαν για την περιοχή της Λάρισας. Η παρούσα διπλωματική εργασία διακριτοποιείται σε τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εννοιολογική προσέγγιση των βασικών αρχών του ενεργειακού –βιοκλιματικού σχεδιασμού. Γίνεται μια γενική αναφορά στους τρόπους επέμβασης με σκοπό την εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια, τόσο με τη χρήση παθητικών, όσο και με τη χρήση ενεργητικών συστημάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο των ηλιακών συστημάτων και της αβαθούς γεωθερμίας, τα οποία αποτελούν και το βασικό αντικείμενο προς μελέτη στο παρόν πόνημα. Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται ανάλυση και επεξήγηση των ενεργειακών παραμέτρων και των οικονομικών όρων που αποτελούν τις μεταβλητές εισόδου του χρησιμοποιούμενου λογισμικού RETScreen® International, ενώ ακολούθως παρουσιάζονται οι παραδοχές και τα αποτελέσματα των αναλύσεων τόσο σε τεχνικο - οικονομικό όσο και σε περιβαλλοντικό επίπεδο. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο παρατίθενται τα διάφορα σχόλια επί των αναλύσεων και τα τελικά συμπεράσματα.

The need for a rational energy management, combined with the deterioration of environmental degradation, as well as increasing cost of fossil fuels, impose effective solutions in terms of securing the energy requirements of building infrastructures. The aim of this thesis is the development of techno - economic analysis and environmental assessment of the use of renewable sources of energy; in particular, an examination of alternative scenarios, proposing renewable energy sources as follows: A) the use of a solar collector system of glazed type. B) the use of a ground source heat pump with vertical closed- loop system. The scope of the above scenarios studied is: A. Heating an internal swimming pool, 150m2, at water temperature 29oC. B. Providing hot water at 60 oC for a hotel - capacity of 120 beds. As a basic reference scenario considered for the above two cases, the use of a natural gas boiler is assumed. The computational tool used, is the software RETScreen ® International. The applications were selected for the region of Larissa. This thesis is discretized into four chapters. The first chapter gives a conceptual approach to the basic principles of energy - bioclimatic design. Furthermore, a general reference to the operation modes of energy saving in buildings, in addition to the use of passive and active systems is presented. The second chapter provides the theoretical background of solar systems and shallow geothermal energy, which is the main object of study in this essay. The third chapter aims to acquaint the reader with both the energy parameters, and the economic conditions that are used as the input variables of RETScreen ® International, and subsequently implements the assumptions and results of the analysis. Finally, the fourth chapter lists the various comments on the analysis and final conclusions.