Τεχνοοικονομική αξιολόγηση εγκατάστασης συστημάτων συμπαραγωγής και τριπαραγωγής σε υφιστάμενα ξενοδοχεία της Κύπρου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική έχει στόχο να διερευνήσει την διείσδυση συστημάτων συμπαραγωγής και τριπαραγωγής στον ξενοδοχειακό τομέα της Κύπρου. Ο όρος Συμπαραγωγή αναφέρεται στην συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας από την ίδια πηγή, και αντίστοιχα ο όρος τριπαραγωγή αναφέρεται στην ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρισμού, χρήσιμης θερμότητας και ψύξης. Και στις δύο περιπτώσεις η απορριπτόμενη θερμότητα από τη παραγωγή ηλεκτρισμού χρησιμοποιείται για τη θέρμανση νερού ή χώρου. Η διαφορά στη τριπαραγωγή είναι στο ότι η θερμότητα χρησιμοποιείται τόσο για θέρμανση όσο και για ψύξη με τη χρήση ψύκτη απορρόφησης. Κύριος σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η μελέτη εγκατάστασης τέτοιων συστημάτων σε υφιστάμενες ξενοδοχειακές μονάδες και η μελέτη της ενεργειακής και οικονομικής βιωσιμότητας. Βάση των κλιματολογικών δεδομένων του νησιού και με βασικά στοιχεία υφιστάμενου συμβατικού συστήματος ενός ξενοδοχείου έγινε προσέγγιση των ωριαίων θερμικών, ηλεκτρικών και ψυκτικών φορτίων, και ακολούθως επιλέχτηκαν κατάλληλα διαθέσιμα συστήματα για ενεργειακή, οικονομική και περιβαλλοντική αξιολόγηση. Στην παρούσα εργασία προσεγγίστηκαν τα απαιτούμενα φορτία 4 διαφορετικών ξενοδοχείων της Κύπρου και ακολούθως έγινε η διαστασιολόγηση για την εγκατάσταση συστήματος συμπαραγωγής και τριπαραγωγής. Ως καύσιμο για την κάθε περίπτωση χρησιμοποιήθηκε το φυσικό αέριο. Για την υλοποίηση των υπολογισμών αναπτύχθηκε υπολογιστικό εργαλείο το οποίο δέχεται ως δεδομένα βασικά στοιχεία ενεργειακών καταναλώσεων ενός ξενοδοχείου, υπολογίζονται προσεγγιστικά τα θερμικά, ηλεκτρικά και ψυκτικά φορτία και η προτεινόμενη διαστασιολόγηση του συστήματος. Ακολούθως επιλέγεται από διαθέσιμα συστήματα συμπαραγωγής το κατάλληλο σύστημα, για το οποίο προκύπτουν τα ενεργειακά, οικονομικά και περιβαλλοντικά αποτελέσματα λειτουργίας. Από τη μελέτη περιπτώσεων αντιπροσωπευτικών ξενοδοχείων διεξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά με την ενεργειακή εξοικονόμηση από τη χρήση συστημάτων συμπαραγωγής και τριπαραγωγής καθώς και τα οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη μιας τέτοιας επένδυσης.

This thesis aims to investigate the penetration of cogeneration and trigeneration systems in the hotel sector of Cyprus. The term Cogeneration refers to the combined production of electricity and thermal energy from the same source, whilst the term trigeneration refers to the simultaneous production of electricity and useful heat and cooling. In both cases, the waste heat from the electricity production is used for heating or domestic hot water. The difference in trigeneration is that the heat is used for both heating and cooling using an absorption chiller. The main purpose of this study is the installation of these systems in existing hotels and the study of economic and energy sustainability. Based on climatic data of the island and the main elements of existing conventional systems of a hotel, hourly thermal, electrical and cooling loads were approximated, and then suitable available systems were selected for energy, economic and environmental assessment. In this paper, the required loads of 4 different hotels in Cyprus were approached and subsequently sized for installing a cogeneration and trigeneration system. Natural gas was used as fuel for each case. To implement the calculations, a computational tool was developed which accepts as input the basic energy consumption data of a hotel and approximately calculates thermal, electrical and cooling loads and the proposed system dimensioning. Then, suitable available CHP systems are selected, which lead to the energy, economic and environmental results of operation. The case studies of representative hotels provided conclusions about the energy savings from using cogeneration and trigeneration systems, and the economic and environmental benefits of such an investment.