Integracija obnovljivih izvora energije i uvođenje naprednih mjera upravljanja potrošnjom energije u vodovodnim sustavima

master's thesis

• Title (english): Integration of renewable energy sources and usage of advanced energy management measures in the water supply systems
• Author: Luka Vržogić
• Mentor: Goran Krajačić (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2020-12-03, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering; Process Energy Engineering

Abstract

Fokus ovog rada bio je prikazati poslovni proces i opseg djelovanja vodoopskrbnih tvrtki. U prvom dijelu, digitalne tehnologije su identificirane kao integralna komponenta budućih vodoopskrbnih sustava. Iskorištavanje vrijednosti velike količine podataka, zajedno sa naprednom obradom podataka, dovest će do cjenovno optimalnih rješenja koja su u stanju konstantno pratiti stanje vodovodne infrastrukture. Emisija podataka u takvim sustavima postavlja legitiman prostor za korištenje strojnog učenja, čiji algoritmi potencijalno mogu razumjeti korelaciju između različitih fizikalnih veličina. Ovo je sistemski bitno ako postoji potreba za izgradnjom digitalne reprezentacije stvarne vodovodne infrastrukture.
U drugom dijelu, predložena je implementacija obnovljivih izvora energije, zajedno sa implementacijom dodatnog spremnika vode i spremnika električne energije za vodoopskrbnu tvrtku koja djeluje na otocima Cres i Mali Lošinj. Pokazano je da je moguće iskoristiti solarni potencijal tog područja, što je indikacija da su u nekim slučajevima solarne tehnologije već isplative. Opcije koje stvaraju dodatnu energetsku fleksibilnost su također ispitane, gdje litij-ionska baterijska tehnologija još uvijek ne pokazuje dobre ekonomske performanse za moguće iskorištavanje razlike u tržišnoj cijeni električne energije. Provedena je daljnja analiza koja uzima u obzir pad cijena litij-ionskih ćelija, gdje se zaključuje da takvi projekti mogu postati prigodni za iskorištavanje razlike u cijeni električne energije. Na kraju, opcija većeg spremnika vode je identificirana kao legitimna opcija kod snižavanja troškova električne energije, gdje je također temelj iskorištavanje razlike u tržišnoj cijeni električne energije.

Abstract (english)

The focus of this thesis is on the business process and business scope of water distribution companies. In the first part, digital technologies are identified as an integral component of future water distribution networks. Leveraging the power of data, complemented by advanced data processing abilities, will lead to low cost solutions for water infrastructure monitoring. Extensive data generation in systems like that shows great potential for the application of machine learning, whose algorithms can understand the correlation between different measurable units. This is crucial if there is a need to build a cost-efficient digital twin of the real water network.
In the second part, the implementation of renewable energy sources is proposed, together with the implementation of electricity and water storages in order to cut the electricity expenditures for the water distribution company located on the islands of Cres and Mali Lošinj. It is shown that it’s possible to exploit a great solar potential of that area, which indicates that solar technologies are already cost-effective in some instances. Options for flexibility measures are examined also, where lithium-ion battery technology has to wait for a few more years before it gets adopted for advanced cost cutting measures. Further analysis has been made in order to show that expected future price reductions for lithium-ion technologies can render them suitable for possible market arbitrage actions. In the end, the option of bigger water storage is validated, where the difference in electricity market prices can be exploited.

• Keywords: Vodoopskrbni sustavi; Obnovljivi izvori energije; Litij-ionska baterija; Strojno učenje; Napredno upravljanje potrošnjom energije i vode
• Keywords (english): Water Networks; Renewable Energy Sources; Lithium-ion Battery; Machine Learning; Advanced Energy and Water Management
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:410446
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2020-11-25 18:33:50