재생 가능한 기반 전력 및 연료 시스템으로의 전환은 어려운 일입니다. 바이오 매스 및 폐기물뿐만 아니라 태양과 풍력 에너지를 최대한 활용하고 물 사용에 책임을지는 생산 시스템을 만들어 기술, 대안 및 한계에 대한 체계적인 평가가 필요합니다.
지난 30 년 동안 바이오 연료 및 재생 가능 전력 생산을위한 많은 기술이 개발되었습니다. 바이오 매스 가공 기술 중에서 식품 대 연료 경쟁으로 인해 1 세대 바이오 연료가 피하고 있습니다. 따라서, 가장 일반적인 과정은 리그 노 셀룰로스 바이오 매스를 사용하여 생화학 또는 열 경로를 통해 바이오 에탄올을 생성합니다. 또한, 합성 연료 및 메탄올 또는 수소와 같은 중간 화학 물질은 바이오 매스의 열 경로에 따라 생산 될 수 있습니다.
반면, 태양과 바람은 에너지 믹스에서 점유율을 높였습니다. 태양열의 경우 농축 태양 광 발전 기술 (CSP) 또는 태양 광 발전 (PV)이 햇빛을 전력으로 변형시키는 데 가장 일반적으로 사용됩니다. 바람은 풍력 터빈에 사용됩니다. 그러나 재생 가능한 전기 공급과 전력 수요 사이의 불일치로 인해 새로운 기술의 배치에 대한 과제가 발생합니다.
메탄 및 메탄올과 같은 화학 물질 또는 연료의 형태로 해당 에너지를 저장할 가능성은 배터리 용량의 현재 제한으로 인해 흥미로운 대안입니다. 이러한 과정에서, 수소는 전기 분해 및 Co 2 를 통해 재생 가능 전력으로 생산됩니다. 합성을 위해 포획되고 재사용됩니다. 또한 태양 에너지는 바이오 디젤 생산을위한 조류를 성장시키는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 재생 가능하기 위해서는 알코올 인 메탄올도 지속 가능한 자원에서 얻어야합니다. 전해질 또는 바이오 매스 기반 메탄올 모두를 사용할 수 있습니다. 마지막으로, 수력 발전은 추가로 사용하기 위해 물을 댐에 펌핑하여 과도한 전력을 저장할 수있는 또 다른 기술입니다. 이러한 기술 시스템의 운영에는 시스템 내에서 생산 해야하는 전력 및/또는 열 에너지가 필요합니다.
지금까지 상기 프로세스 각각은 별도로 연구되었습니다. 특히, 바이오 연료 및 전력 기술은 다른 지역 사회에서 연구했습니다. 전기 엔지니어는 전력 생산에 익숙하지만 바이오 연료는 화학 및 생물학적 엔지니어의 영역에있었습니다. 결과적으로, 전력 및 화학 물질 공급 네트워크의 개발은 두 가지 다른 엔티티로 평가되었으며, 처리의 문제는 제대로 해결되지 않았다. 자연이 바이오 매스 형태로하는 것처럼 화학 물질의 형태로 전력을 저장할 가능성은 큰 도움이 될 수 있습니다. 또는 과도한 전력을 사용하여 물을 펌핑 할 수 있습니다. 이러한 원칙과 프로세스 통합을 기반으로, 수요를 충족시키는 데 도움이되는 두 번째 리소스를 사용하는 첫 번째 단계로서 태양 또는 풍력 에너지의 가변성을 완화하기 위해 이러한 원칙과 프로세스 통합을 기반으로, 수요를 충족시키기위한 첫 번째 단계로서의 태양 또는 풍력 에너지의 변동을 완화하기 위해 다른 자원이 하이브리드 프로세스에 통합되었습니다.
.이 작업의 배후에있는 아이디어는 전체적인 관점을 취하는 것입니다. 우리는 하나 또는 두 개의 기술을 통합하는 것이 아니라 지역이나 전국의 전력 및 연료 수요를 충족시키기 위해 재생 가능한 기반 기술의 최상의 통합을 결정하는 것을 목표로합니다. 수학적 최적화 기술을 통해 연구원들은 특정 할당의 천연 자원을 전력과 연료로 변형시키는 기술을 체계적으로 선택할 수 있습니다. 이 접근법은 주거 지역, 산업 단지, 카운티, 주 또는 국가 전체에서 다른 규모로 적용될 수 있습니다.
경제적, 환경 및 사회 문제는 사용될 자원을 선택하고이를 변화시키는 기술을 선택하는 의사 결정 기준으로 사용될 수 있습니다. 우리는 스페인의 지방, 지역 및 반도 지역에 대한 일련의 사례를 사용했지만 제안 된 모델링 프레임 워크는 유연하고 일반적으로 다른 경우에 적용될 수 있습니다. 추가 기술도 평가할 수 있으며 비용 측면에서 기술의 미래 개발 효과
얻은 흥미로운 결과는 자원의 효율적인 사용과 관련이 있습니다. 특정 지역의 전력 및 연료에 대한 수요를 충족시켜야한다면 변환 기술의 선택은 지역 가용성과 비용에 달려 있습니다. 그러나 자원 사용의 효율성은 최고가 아닐 수 있습니다. 예를 들어, 풍속이 충분히 높지 않지만 다른 재생 가능한 공급원이 없다면이 자원은 여전히 사용됩니다. 그러나 전력 생산 비용이 높아질 것입니다. 더 넓은 영역이 분석에 포함될 때 천연 자원을 사용하기위한 기술 선택.
더 큰 지역이 고려 될 때보다 효율적인 솔루션이 달성되어 각 지역의 자원이보다 효과적으로 활용되고 그들 사이에 교환됩니다. 따라서 통합을 향한 노력은 환경에 긍정적입니다. 또 다른 흥미로운 사실은 태양과 바람의 가용성에 대한 불확실성과 관련된 추가 비용입니다. 수요가 충족되도록하려면 자원의 가용성이 예상되는 것보다 낮은 경우 백업 기술이 필요하기 때문에 더 큰 투자가 필요합니다. 마지막으로,이 연구의 또 다른 장점은 정책을 평가하는 능력으로, 다른 지역을보다 효과적으로 개발하는 것과 관련된 것들을 포함하여 사회적 문제가 고려되는보다 현실적인 결과를 제공합니다.
.이러한 결과는 연료 및 전력 생산을위한 재생 가능한 기반 프로세스의 최적 통합이라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. 최근 저널 Applied Energy 에 발표 된 스페인 사례 연구 . 이 작품은 Salamanca University의 Mariano Martín과 Carnegie Mellon University의 Ignacio E. Grossmann이 수행했습니다.
