Ολοκληρωμένος ενεργειακός σχεδιασμός ξενοδοχείων με τη χρήση μαθηματικού προγραμματισμού

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται ο ενεργειακός σχεδιασμός ελληνικών ξενοδοχειακών μονάδων υπό το φως των νέων ενεργειακών τεχνολογιών. Συγκεκριμένα, εξετάζεται η πιθανή εγκατάσταση συστήματος συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας καθώς και μονάδων απορρόφησης και συμπίεσης για την κάλυψη των ψυκτικών φορτίων. Η ζήτηση σε ότι αφορά τα τρία φορτία (ηλεκτρικό, θερμικό, ψυκτικό) εκτιμάται με τη μορφή 24ώρων προφίλ μιας τυπικής ημέρας κάθε μήνα, δηλαδή, το ετήσιο φορτίο προσεγγίζεται με πολύ καλή ακρίβεια από πίνακα 12×24 ωριαίων τιμών, οι οποίες θεωρείται ότι επαναλαμβάνονται στις υπόλοιπες ημέρες ενός μήνα. Αφού κατασκευαστεί η υπερδομή του συστήματος, αναπτύσσεται ένα μοντέλο μικτού ακέραιου μαθηματικού προγραμματισμού (σε περιβάλλον γενικού αλγεβρικού συστήματος μοντέλου - GAMS) για το βέλτιστο σχεδιασμό του, το οποίο πραγματοποιεί δομική, διαστατική και λειτουργική αριστοποίηση, στα πρότυπα του σχεδιασμού διεργασιών. Μεταβλητές απόφασης του προβλήματος είναι η εγκατάσταση ή όχι των συγκεκριμένων τεχνολογιών, οι βέλτιστες διαστάσεις τους και ο τρόπος λειτουργίας του σε κάθε χρονική στιγμή με χρονοδιάγραμμα ενός έτους. Το πλεονέκτημα της μοντελοποίησης του προβλήματος με μαθηματικό προγραμματισμό είναι ότι μπορεί να προσφέρει μια ολοκληρωμένη αντιμετώπιση, συνδυάζοντας πρακτικά άπειρους δυνατούς συνδυασμούς εναλλακτικών λύσεων και επιλέγοντας τελικά τη βέλτιστη. Τα τελικά αποτελέσματα που λαμβάνονται, σχετίζονται με το ετήσιο κόστος επένδυσης και λειτουργίας των μονάδων τριπαραγωγής καθώς και με την ετήσια εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα προς την ατμόσφαιρα. Παρόμοια αποτελέσματα λαμβάνονται και στην περίπτωση της συμβατικής (υπάρχουσας) κάλυψης των ενεργειακών αναγκών των ξενοδοχείων (δηλαδή, της εξ’ ολοκλήρου προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο της ΔΕΗ, και θέρμανσης μόνο από τον υπάρχων λέβητα).