Hybrid energy system optimization for buildings

Julkaisun otsikon käännös: Hybridienergiajärjestelmän optimointi kiintestöille

Rebecka Savolainen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Euroopan komission mukaan rakennukset vastaavat 40% Euroopan Unionin (EU) energian loppukäytöstä ja 36% kasvihuonekaasupäästöistä. Energiatehokkuuden parantaminen voi olla tärkeä keino energian kulutuksen vähentämiseksi, johtaen alempiin kasvihuonekaasupäästöihin ja pienempiin energiakustannuksiin. Lähes nollaenergiarakennusten (nZEB) säädökset asettavat EU-maiden uudisrakennuksille ja korjausrakentamiselle kustannustehokkaat vähimmäistavoitteet koskien lämmitysjärjestelmiä ja rakennuksen vaipan ominaisuuksia. Eräs tapa täyttää nZEB-vaatimukset on rakennusten hybridienergiajärjestelmien optimaalinen suunnittelu ja operointi. Paikallisista olosuhteista riippuen, järjestelmiin sisältyy paikallista uusiutuvaa tuotantoa, kuten aurinkosähköä ja -lämpöä, tuulivoimaa, maalämpöä ja bio-polttoaineita. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää menetelmiä uusiutuvaan energiaan pohjautuvien hybridi-energiajärjestelmien optimaaliseen suunnitteluun ja operointiin eri tyyppisissä rakennuksissa: toimistot, asuintalot, yhdistelmärakennukset. Energiajärjestelmiin voi sisältyä verkkosähköä, kaukolämpöä, kaukojäähdytystä, lämpöpumppuja, aurinkosähköä sekä energiavarastoja lämmölle, jäähdytykselle ja sähkölle. Näissä hybridijärjestelmissä eri energiamuodot ja teknologiat vuorovaikuttavat mutkikkaalla tavalla. Vuorovaikutukset otetaan huomioon optimointimallinnuksen avulla, erityisesti lineaarisen ohjelmoinnin ja sekalukuoptimoinnin avulla.Tutkimukseen sisältyy kolme osatutkimusta. Ensimmäisessä kehitettiin yhdistetty konfigurointi-, mitoitus- ja operatiivinen malli, jolla minimoidaan rakennuksen energiajärjestelmän kustannukset. Mallia sovellettiin yhdistelmärakennuksen suunnitteluun Suomessa. Tuloksena paitsi minimoitiin energiakustannusket, myös parannettiin energiatehokkuutta ja alitettiin kirkkaasti nZEB-vaatimukset. Toisessa tutkimuksessa laajennettiin edellistä mallia käsittämään useampia sähkövarastoja ja toimimaan sähkökaupan tulevan 'varttitaseen' kanssa. Mallia sovellettiin suunnittelemaan kahden rakennuksen lämmitysjärjestelmien uudistaminen: toimistotalo Suomessa ja asuintalo Virossa. Optimoidut konfiguraatiot tuottivat merkittäviä vuosittaisia säästöjä. Sähkövarastot eivät olleet kannattavia kummassakaan rakennuksessa. Kolmannessa tutkimuksessa kehitettiin malli ja metodologia optimoimaan rakennuksen hybridienergiajärjestelmä osallistumaan Suomen kantaverkkoyhtiön taajuuden vakautusreservimarkkinoilla (FCR-N). Mallia sovellettiin toimistorakennukseen. Tulosten mukaan osallistuminen FCR-N-markkinoille on kustannustehokasta ja FCR-N -kauppa voi tehdä myös sähkövarastoista kannattavia.
Julkaisun otsikon käännösHybridienergiajärjestelmän optimointi kiintestöille
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Lahdelma, Risto, Vastuuprofessori
  • Lahdelma, Risto, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1038-8
Sähköinen ISBN978-952-64-1039-5
TilaJulkaistu - 2022
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • energiatehokkuus
  • energiavarasto
  • hybridienergiajärjestelmä
  • optimointimalli
  • uusiutuva energia

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Hybridienergiajärjestelmän optimointi kiintestöille'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä