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Development of an energy model to study the relevance of long-term energy storage within the belgian electricity zone powered with 100% renewables

Ettore Bortolini

Development of an energy model to study the relevance of long-term energy storage within the belgian electricity zone powered with 100% renewables.

Rel. Massimo Santarelli. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Energetica E Nucleare, 2019

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Abstract:

L' Università di Liegi, in particolare il dipartimento di ingegneria chimica, è coinvolta in diversi studi di ricerca per migliorare il processo di produzione di metanolo partendo dalla cattura di CO2 e dall'elettrolisi dell'acqua. Con l'obiettivo di studiare la fattibilità economica, il presente lavoro mostra in che modo questa tecnologia può essere usata come stoccaggio di energia a lungo termine nel 2050 in un contesto 100% rinnovabile. Il modello Python utilizzato, già sviluppato nel 2015, prevedeva l'uso dell'eolico e di power-to-methanol come uniche tecnologie. Al fine di ottenere un modello più realistico, altre fonti energetiche rinnovabili (fotovoltaico e biomassa) e accumuli a breve termine (batterie e stazioni di pompaggio) sono state implementate. Dopo aver definito un scenario base nel 2050, alcune simulazioni sono state effettuate ottenendo un costo dell' energia elettrica pari a 142.1 eur/MWh. Inoltre, un mix energetico in cui la potenza installata dell'eolico onshore supera il massimo potenziale previsto per il Belgio è stato ottenuto. Assumendo un aumento della potenza installata degli impianti a biomassa a 2 GW, il nuovo mix energetico si è avvicinato ad una possibile realtà (11.51 GW di eolico offshore, 24.72 GW di solare fotovoltaico, 10.51 GW di eolico onshore e 2 GW di biomassa) a scapito di un costo dell'energia elettrica di 149.7 eur/MWh, più alto del caso precedente. In aggiunta, l'influenza dei parametri che si riferiscono alla tecnologia power-to-methanol è stata quantificata e discussa attraverso un'analisi di sensibilità. Interessanti sono i risultati riguardanti il funzionamento dello stoccaggio di energia durante l'intero periodo. Il confronto con un altro modello fornito dai ricercatori dell'Istituto Monfefiore ha confermato i risultati ottenuti nel modello attuale. In un futuro, l'uso di un altro problema di ottimizzazione è consigliato per ottenere più robustezza e minore tempo di calcolo (punti deboli del modello qui presentato).

Relators: Massimo Santarelli
Academic year: 2018/19
Publication type: Electronic
Number of Pages: 139
Subjects:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Energetica E Nucleare
Classe di laurea: New organization > Master science > LM-30 - ENERGY AND NUCLEAR ENGINEERING
Ente in cotutela: ULG - Université de Liège (BELGIO)
Aziende collaboratrici: UNSPECIFIED
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/11310
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