Πλοήγηση ανά Συγγραφέας "Tziotas, Christos"

Τώρα δείχνει 1 - 1 of 1
  • Μικρογραφία εικόνας
    Τεκμήριο
    Τεχνοοικονομική μελέτη του έλεγχου ταχείας συχνότητας δικτύου μέσω οχημάτων κυψελών καυσίμου σε μη-διασυνδεδεμένο νησί
    (ΕΛΜΕΠΑ, Σχολή Μηχανικών (ΣΜΗΧ), Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, 2026-10-09) Τζιώτας, Χρήστος; Tziotas, Christos; Ορφανουδάκης, Γεώργιος; Πομποδάκης, Ευάγγελος; Orfanoudakis, Georgios; Pompodakis, Evangelos
    Η παρούσα μελέτη εστιάζει σε μια καινοτόμα προσέγγιση για τη παροχή ταχείας απόκρισης συχνότητας (Fast Frequency Response) σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, μέσω της χρήσης ενός στόλου ηλεκτρικών οχημάτων κυψέλης καυσίμου (FCEVs). Μεγάλη έμφαση δίνεται σε οχήματα βαρείας χρήσης, καθώς εξαιτίας της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας του υδρογόνου και της ικανότητας τους παροχής ισχύος, έχουν τη δυνατότητα αποτελεσματικής συμβολής στην εξισορρόπηση του συστήματος. Η δυνατότητα τους να μεταβάλλουν ταχύτητα την ισχύ των κυψελών τους επιτρέπει την παροχή εικονικής αδράνειας (Virtual Inertia), παρέχοντας στο σύστημα την κρίσιμη στήριξη κατά τη διάρκεια διαταραχών, ιδιαίτερα σε απομονωμένα συστήματα. Η υλοποίηση της παραπάνω διαδικασίας γίνεται μέσω αμφίδρομων μετατροπέων (inverters), οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την μετατροπή του συνεχούς ρεύματος (DC) της ηλεκτροχημικής αντίδρασης σε εναλλασσόμενο (AC), εναρμονισμένο με τις προδιαγραφές του δικτύου. Μέσω της μεθόδου droop control γίνεται η ρύθμιση της ισχύος, όπου η έγχυση ενέργειας είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη μεταβολή της συχνότητας, με σκοπό την εξασφάλιση των κρίσιμων πρωτευουσών εφεδρειών. Από προσομοιώσεις σε ένα μοντέλο αυτόνομου νησιωτικού δικτύου, εξετάζονται διάφορα σενάρια απόκρισης. Μέσω των σεναρίων σταθεροποίησης καταδείχτηκε ότι η ταχεία απόκριση των οχημάτων περιορίζει τις διακυμάνσεις της συχνότητας σε περιπτώσεις αιχμής φορτίου, αποφεύγοντας την ενεργοποίηση των συστημάτων απόρριψης φορτίων. Στο πιο κρίσιμο σενάριο διαταραχής εξετάστηκε η λειτουργία ενός στόλου 250 μονάδων, σε ταυτόχρονη αύξηση του φορτίου και απώλειας της μεγαλύτερης θερμικής μονάδας (20 MW). Παρά το γεγονός ότι οι αεριοστρόβιλοι έφτασαν στα μέγιστα όρια ισχύος τους, ο στόλος των οχημάτων απέτρεψε το blackout. Η συχνότητα του δικτύου επανήλθε στα φυσιολογικά επίπεδα σταδιακά και με αργό ρυθμό καθώς βασίστηκε αποκλειστικά στους ήδη επιβαρυμένους αεριοστροβίλους. Η παραπάνω ανάλυση απέδειξε τη σημασία του στρατηγικού σχεδιασμού των πόρων και του συντονισμού μεταξύ των οχημάτων και των θερμικών μονάδων. Η τεχνοοικονομική αξιολόγηση τονίζει την υψηλή βιωσιμότητα της λύσης. Για ένα δίκτυο 100 MW ένας στόλος 100 οχημάτων κρίθηκε επαρκής. Με τη κατανάλωση να ανέρχεται σε 0,3 kg υδρογόνου ανά όχημα και συνολικό κόστος 150 ευρώ, η λύση είναι εξαιρετικά σημαντική, με το κόστος να είναι τρεις φορές μικρότερο συγκριτικά έναντι των κλασικών μπαταριών. Στην περίπτωση της αύξησης του φορτίου ταυτοχρόνως με την απώλεια της μεγαλύτερης γεννήτριας (20 MW), η ανάγκη για ισχύ αυξήθηκε σημαντικά, με την απαίτηση συμβολής 250 φορτηγών. Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναδειχτεί ένας κρίσιμος περιορισμό, ενώ τα FCEVs αποτρέπουν το άμεσο blackout προσφέροντας εικονική αδράνεια, η πλήρη ανάκαμψη της συχνότητας καθυστερεί. Αυτό γίνεται διότι οι αεριοστρόβιλοι που απομένουν, λειτουργούν στο μέγιστο της ισχύς τους. Αδυνατούν να καλύψουν το ενεργειακό έλλειμα μόλις εξαντληθεί το διαθέσιμο υδρογόνο των οχημάτων. Μέσω της μελέτης συμπεραίνεται ότι ένας στόλος 100 οχημάτων αποτελούν τη βάση για την οικονομικά αποδοτική παροχή επικουρικών υπηρεσιών, αλλά για σοβαρές βλάβες απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός οχημάτων και χρειάζεται συντονισμός των αποθεμάτων υδρογόνου. Χωρίς την άμεση παρέμβαση των οχημάτων, το σύστημα καταλήγει σε κατάρρευση πριν προλάβουν οι θερμικές μονάδες να αντιδράσουν. Η παρούσα μεθοδολογία και τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης αποτελούν προϊόν πρωτότυπης έρευνας του γράφοντος σε συνεργασία με τους Ε. Πομποδάκη και Γ.Ορφανουδάκη, η οποία δημοσιεύθηκε στο διεθνές περιοδικό Hydrogen (MDPI), έχοντας περάσει από τη διαδικασία επιστημονικής αξιολόγησης.