Investigation of Autonomous Renewable Energy System Efficiency

Stebint šiandieninį pramonės vystymąsi pastebima, kad elektros energijos poreikiai didėja kaip niekada sparčiai. Šio bumo metu labai svarbų vaidmenį rinkoje užima alternatyvūs energijos šaltiniai, todėl tai – sparčiausiai besivystanti energetikos sritis. Atsinaujinančių energijos išteklių (AEI) ir jų sistemų vystymasis ženkliai įtakoja Europos ir kitų šalių politinius tikslus siekiant stabdyti globalinio atšilimo reiškinį. Moksliniai tyrimai rodo, kad efektyviausios priemonės šiai problemai spręsti ateityje bus energetinių išteklių naudojimo mažinimas ir jų vartojimo efektyvumo didinimas. Visame pasaulyje vis daugiau lėšų skiriama kuo didesnę dalį naudojamo iškastinio kuro pakeisti energija, gaunama iš atsinaujinančių energijos išteklių . Vėjo ir saulės energetika yra sparčiausiai plėtojamos atsinaujinančių išteklių energetikos pramonės šakos pasaulyje, šių elektrinių pagaminama elektros energija kasmet sudaro vis didesnę dalį bendrame energetikos balanse. Brangstant elektros energijai ir pingant saulės ir vėjo energetikos technologijoms AEI naudojančios jėgainės darosi vis patrauklesnės. Šios technologijos yra patikimos, saugios ir tampa ekonomiškai prieinamos didžiajai daliai verslo ir/ar privačių investuotojų, todėl sparčiai auga individualių saulės elektrinių ir vėjo jėgainių atskiriems rajonams įrengimo mastai. Kvalifikuotai įrengiamų saulės elektrinių gyvavimo trukmė siekia iki 25 metų, o atsižvelgiant į įrengimo išlaidas ir tendencingai kylančias elektros energijos kainas, AEI elektrinių atsiperkamumas darosi vis greitesnis. Saulės elektrinių pagaminama elektros energija gali būti atiduodama į elektros tinklus. Lietuvoje iki 30 % suvartojamos elektros energijos yra privačių vartotojų sektoriuje – pastatuose, būtent todėl yra aktualu ne tik išgauti, bet ir sugebėti kuo efektyviau šią energiją išsaugoti bei panaudoti esant poreikiui. Baigiamasis darbas yra aktualus norint priimti sprendimus, kokia sistema yra pajėgi kuo efektyviau ir pigiau išsaugoti atsinaujinančių energijos išteklių jėgainių pagamintą elektros energiją.In the context of various ecological issues and the climate change power plants based on renewable energy sources are gaining more attractiveness nowadays. The price of conventional fuels is increasing and technological solutions based on solar and wind power are getting cheaper. These new technologies are reliable, safe to use and economically available for a major part of corporate and/or private investors. Therefore, the amount of individual solar and wind power plants is increasing rapidly. 30% of electricity used in Lithuania is concentrated in private users sector, i.e. buildings. It is important to generate the electric energy from RES and even more importantly, to have ways to store it when production exceeds consumption and to reverse it from the storage to usage as efficiently as possible. In this work the technical characteristics and operation peculiarities of various autonomous solar energy based power generation systems are described and power supply systems with different energy accumulation methods are modelled. As a result, main technical parameters and economic indicators of different system combinations were determined. Analysis shows that the efficiency of the autonomous power supply system depends on the system size, number of photovoltaic modules and the duration of autonomous power supply. The cheapest option to supply power from a solar power plant is the use of electricity grid as an energy accumulator – the cost of energy is 0.057 €/kWh. The cheapest autonomous power supply option (cost of energy is 0.367 €/kWh) for an individual household consists of 5 kW photovoltaic modules, 2 kW diesel generator as a back up source and a battery of adequate lead-acid accumulators. This thesis is relevant to decision making regarding the selection of the system capable to store the electric energy produced by renewable energy sources in most cost-effective and efficient way.Gamtos mokslų fakultetasVytauto Didžiojo universiteta