Η ολοένα και αυξανόμενη ζήτηση και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο έχει οδηγήσει στην δραματική αύξηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, χωρίς μάλιστα να υπάρχει ταυτόχρονη αύξηση της αποδοτικότητας. Οι λόγοι αυτοί επιτάσσουν την εύρεση νέων μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και φανερώνουν την ανάγκη περαιτέρω ώθησης στην αναδυόμενη οικονομία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), με στόχο την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων και τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος στο εγγύς μέλλον. Ωστόσο, η έντονη διαλειπτότητα και στοχαστικότητα που χαρακτηρίζει τα συστήματα ΑΠΕ δημιουργεί προβλήματα μεταβλητότητας ισχύος και απόδοσης, οπότε κρίνεται επιτακτική η ανάγκη ύπαρξης συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, τόσο βραχυπρόθεσμης όσο και μακροπρόθεσμης.
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια συνοπτική αποτίμηση των συστημάτων αυτών και εστιάζει στην ανάλυση των μεθόδων αποθήκευσης, παραγωγής και διανομής του υδρογόνου το οποίο, παρά τα προβλήματα ασφαλείας που απορρέουν από τη χρήση του, έχει τη δυνατότητα και τις προοπτικές ως καύσιμο του μέλλοντος να αποτελέσει κομμάτι υβριδικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας, με μελλοντικό στόχο την ύπαρξη συστημάτων αποτελούμενων από 100% ΑΠΕ. Η μελέτη επικεντρώνεται σε τέτοιου είδους συστήματα σε απομακρυσμένες περιοχές εκτός δικτύου ανά τον κόσμο με εφαρμογή διαφόρων επιλογών ηλεκτροπαραγωγής. Τέλος, επιχειρείται μια προσπάθεια μελέτης στην Κάρπαθο, ώστε να διερευνηθούν οι δυνατότητες εγκατάστασης μονάδας παραγωγής υδρογόνου στο νησί.
(EL)
The continuously increasing energy demands and consequently, the respective augmentation of energy production has led to a dramatic increase in the environmental impact without a simultaneous increase in the efficiency. The aforementioned reasons impose the utilisation of innovative methods of energy production and underline the undeniable need for more steps towards the promotion of the Renewable Energy Sources, aiming to the replacement of fossil fuels and the attenuation of the catastrophic environmental repercussions emerging from their use. Nevertheless, the stochastic and intermittent nature of the Renewable Energy Sources causes an erratic trend of energy production and cannot ensure a stable efficiency. Therefore, it becomes apparent that the need for the development of systems dedicated to short-term as well as long-term energy storage, should be considered imperative.
The present thesis illustrates a brief evaluation of these systems and the main interest is centered around the analysis of the energy storage, production and distribution methods of hydrogen as a fuel of tomorrow, which is capable of constituting an indispensable component for the composition of state-of-the-art hybrid energy systems, where the ultimate goal is the construction of such systems consisting of 100% Renewable Energy Sources, regardless of the safety issues related to its use. It has to be mentioned that the included study focuses on this kind of promising hybrid systems located mainly in remote off-grid areas across the globe, where the production of hydrogen is combined with different options for electricity production. Finally, a test case regarding the island of Karpathos is attempted, in order for the possibility of constructing a hydrogen production system to be investigated.
(EN)
National Technical University of Athens
