1. Više-energijski sustavi Multi-energy systems
Danko Vidović, mag.ing.el.
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

2. Što su to više-energijski sustavi?
Iz fizičke perspektive to je svaki energetski sustav (elektroenergetski, plinski, toplinski itd.) jer se u svakom od njih na različitim razinama odvijaju energetske pretvorbe iz jednog energijskog oblika u drugi.
Međutim, pod pojmom više-energijskog sustava (engl. multi-energy system, MES) misli se na međusobno povezane različite energetske sustave koji imaju značajan međusobni utjecaj, a analize provedene na tako integriranom sustavu daju nam cjelovit uvid u postojeće sustave i nove mogućnosti.
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

3. Što su to više-energijski sustavi?
Izvor: [1]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

4. Kako dijelimo više-energijske sustave?
Prema [2] više-energijske sustave možemo podijeliti na četiri glavne kategorije:
prostorna,
više-uslužna,
više-energentska i
mrežna podjela.
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

5. Kako dijelimo više-energijske sustave?
Prema [2] više-energijske sustave možemo podijeliti na četiri glavne kategorije:
prostorna,
više-uslužna,
više-energentska i
mrežna podjela.
Izvor: [2]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

6. Kako dijelimo više-energijske sustave?
Prema [2] više-energijske sustave možemo podijeliti na četiri glavne kategorije:
prostorna,
više-uslužna,
više-energentska i
mrežna podjela.
Izvor: [3]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

7. Kako dijelimo više-energijske sustave?
Prema [2] više-energijske sustave možemo podijeliti na četiri glavne kategorije:
prostorna,
više-uslužna,
više-energentska i
mrežna podjela.
Izvor: [3]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

8. Kako dijelimo više-energijske sustave?
Mrežne infrastrukture
Prema [2] više-energijske sustave možemo podijeliti na četiri glavne kategorije:
prostorna,
više-uslužna,
više-energentska i
mrežna podjela.
Izvor: [3]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

9. Koje su koristi od više-energijskih mreža?
Povećanje tehničke, ekonomske i okolišne učinkovitosti
Cjelovita analiza sigurnosti i pouzdanosti napajanja energetskog sustava
Bolja integracija OIE
Utjecaj na planiranje razvoja mrežnih infrastruktura
Utjecaj na tržište energentima
Veće mogućnosti upravljanja potrošnjom …
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

10. Povećanje tehničke, ekonomske i okolišne učinkovitosti
Različitim funkcijama cilja moguće je postići:
veću tehničku učinkovitost (manje gubitke) više- energijskog sustava,
veći profit/manje troškove,
smanjiti emisije stakleničkih plinova …
Izvor: [4]
Izvor: [5]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

11. Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb
Bolja integracija OIE
Uravnoteženje elektroenergetskog sustava:
postojećim elektranama
instaliranjem novih brzih elektrana (plinskih)
integracija sa drugim energetskim sustavima – više-energijski sustavi
Izvor: Enerdata EnerOutlook 2018
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

12. Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb
Bolja integracija OIE
Izvor: World Energy Outlook 2016
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

13. Bolja integracija OIE – integrirana elektroenergetska i toplinska mreža
Izvor: [9]
Izvor: [8]

14. Bolja integracija OIE – integrirana elektroenergetska i plinska mreža
Izvor: [11]
Veću integraciju OIE također je moguće postići korištenjem tehnologije pretvaranja električne energije u sintetički plin
Izvor: [10]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

15. Planiranje razvoja mrežnih infrastruktura
Postojanje dviju ili više energetskih infrastruktura na nekom području mogu odgoditi investicije u svaku od njih pojedinačno
Izvor: [12]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

16. Kako možemo analizirati više-energijske mreže?
Matematičko modeliranje – nelinearni optimizacijski problemi (MATLAB, GAMS…)
Simulacijski programski paket za (djelomično) istovremenu analizu više-energijskog sustava (SAInt) [13]
Istovremena analiza više-energijskog sustava koristeći električnu analogiju
Struja ≡ volumni tok plina ≡ tok topline
Napon ≡ tlak plina ≡ temperatura
Izvor: [14]
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

17. Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb
Zaključak
Analize provedene na više-energijskim mrežama daju nam cjeloviti uvid u energetski sustav (ograničenja)
Porastom instaliranih kapaciteta elektrana na OIE te porastom elektrifikacije grijanja rast će i međusobna povezanost elektroenergetske, plinske i toplinske mreže
Više-energijske mreže imaju mnoge prednosti (manji pogonski troškovi – veći profit, manje onečišćenje okoliša, veća sigurnost napajanja, lakše upravljanje potrošnjom, bolja integracija OIE itd.)
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb

18. Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb
Literatura
[1] Mohammadi, M. et al.: “Energy hub: From a model to a concept – A review”, Renew. Sustain. Energy Rev., [2] Mancarella, P.: “MES (multi-energy systems): An overview of concepts and evaluation models”, Energy, Vol. 65, pp. 1–17, [3] Geidl, M. et al.: “The Energy Hub – A Powerful Concept for Future Energy Systems”, Third Annu. Carnegie Mellon Conf. Electr. Ind., No. March, [4] Arnold, M. et al.: “Multi-area predictive control for combined electricity and natural gas systems”, 2009 Eur. Control Conf., Vol. 19, pp. 1408–1413, Budapest, Hungary, [5] Ma, T. et al.: “Energy flow modeling and optimal operation analysis of the micro energy grid based on energy hub”, Energy Convers. Manag., Vol. 133, pp. 292–306, [6] Enerdata EnerOutlook 2018 [7] World Energy Outlook 2016 [8] Li, J. et al.: “Optimal operation of the integrated electrical and heating systems to accommodate the intermittent renewable sources”, Appl. Energy, Vol. 167, No. May 2016, pp. 244–254, [9] Chen, Q.; T. Zhao: “Heat recovery and storage installation in large-scale battery systems for effective integration of renewable energy sources into power systems”, Appl. Therm. Eng., Vol. 122, pp. 194–203, [10] Jentsch, M. et al.: “Optimal use of Power-to-Gas energy storage systems in an 85% renewable energy scenario”, Energy Procedia, Vol. 46, pp. 254–261, [11] Bucher, M.A. et al.: “Modeling and economic evaluation of Power2Gas technology using energy hub concept”, IEEE Power Energy Soc. Gen. Meet., Vol. 2015–Septe, pp. 0–4, [12] Wang, Y. et al.: “Mixed-integer linear programming-based optimal con fi guration planning for energy hub : Starting from scratch”, Appl. Energy, No. July, pp. 1–10, [13] Pambour, K.A. et al.: “SAInt – A novel quasi-dynamic model for assessing security of supply in coupled gas and electricity transmission networks”, Appl. Energy, Vol. 203, No. October, pp. 829–857, [14] Vidović, D. et al.: “Steady state analysis and modeling of the gas compressor station using the electrical analogy”, Energy, Vol. 166, pp. 307–317, 2019.
Muzej suvremene umjetnosti, Zagreb