Search the digital library catalog

Abstract: Blaženje podnebnih sprememb je eden največjih izzivov sodobne družbe, ki je tesno povezan z vprašanjem energetskega sistema v prihodnosti. Zaradi vse večjega povpraševanja po energiji in s tem povezanega vpliva na okolje in človeštvo je potrebno preoblikovanje energetskega sistema in nadaljnji razvoj v smeri učinkovitejše proizvodnje, dobave in rabe energije. Sedanji ukrepi za doseganje ogljične nevtralnosti in omejitve globalnega segrevanja pod 2 °C glede na predindustrijsko raven so prepočasni in nezadostni, zato bodo za dosego tega cilja potrebna velika prizadevanja na globalni ravni. Proizvodne sisteme je treba sintetizirati v smeri trajnostnega in regenerativnega razvoja, da bodo prilagodljivi na podnebne spremembe in uravnoteženi ter da bodo ohranjali biotsko raznovrstnost za zadovoljitev potreb človeštva v prihodnosti z ohranjanjem celovitosti narave. V doktorski disertaciji prikazujemo razvito metodologijo za celovito sintezo in optimizacijo obsežnih energetskih, (bio)kemijskih in kmetijskih oskrbovalnih mrež za prehod na trajnostni energetski sistem in postopno doseganje ogljične nevtralnosti v Evropski uniji do leta 2050. Hkratno reševanje teh sistemov je možno le z uporabo pristopa matematičnega programiranja, ki zagotavlja tudi dopustnost optimalnih rezultatov za dani niz pogojev. Sinteza takšnih obsežnih oskrbovalnih mrež vsebuje ogromno število zelo kompleksnih interakcij, zato smo pri modeliranju uporabili številne tehnike za zmanjšanje velikosti modela in učinkovite dekompozicijske tehnike. Razvili smo metodologijo za dinamično sintezo oskrbovalnih mrež z biogorivi, električno energijo in toploto iz obnovljivih virov energije ob upoštevanju vseh treh stebrov trajnostnega razvoja – ekonomskega, okoljskega in socialnega. Za povečanje učinkovitosti prihodnjega energetskega sistema in izkoriščanja sinergističnih učinkov povezovanja med sektorji smo matematični model dodelali z medsektorsko integracijo in vključitvijo tako kratkoročnih kot dolgoročnih hranilnikov energije. Doktorska disertacija prikazuje tudi razvoj koncepta regenerativnih oskrbovalnih mrež za postopen prehod na samoobnovitveni (regenerativni) energetski sistem in doseganje letnih negativnih neto emisij oziroma preseganje ogljične nevtralnosti. V ta namen smo razvili napovedovalni model za določanje samoobnovitvene zmožnosti Zemlje glede zajemanja CO2 in koncentracije CO2 v atmosferi. Rezultati optimizacije oskrbovalnih mrež z biogorivi kažejo, da bi z dodatno proizvodnjo biogoriv lahko že do leta 2030 dosegli bistveno večji delež obnovljivih virov energije v prometu, kot je cilj direktive EU, vendar bo za konkurenčnost proizvodnje biogoriv v nekaterih državah ključnega pomena, da bodo podjetja prejela dodatne subvencije. Ugotovili smo tudi, da optimizacija oskrbovalnih mrež na širši, kontinentalni ravni, privede do bistveno boljše trajnostne in ekonomske neto sedanje vrednosti kot v primeru optimizacije na ravni posameznih držav. Rezultati prav tako kažejo, da bo imela medsektorska integracija, predvsem elektrifikacija prometnega in stanovanjskega sektorja ter storitvenih dejavnosti, velik vpliv na izboljšanje učinkovitosti sistema in pospešitev prehoda na trajnostno energetsko prihodnost. Prav tako je pri načrtovanju prihodnjega energetskega sistema pomembno, da ne stremimo le k doseganju ogljične nevtralnosti, temveč k regenerativnemu energetskemu sistemu z negativnimi neto letnimi emisijami, sicer koncentracija CO2 v atmosferi ne bo začela padati, povprečna temperatura pa bo še naprej naraščala. Dobljeni rezultati predstavljajo celoten energetski prehod z izbiro ustreznih tehnologij, lokacij in surovin za doseganje regenerativnega energetskega sistema, ki je sposoben samoobnavljanja. Razvoj novih konceptov in metodologij za sintezo in optimizacijo širših sistemov trajnostnih in regenerativnih oskrbovalnih mrež na osnovi matematičnega programiranja je zelo pomemben za načrtovanje prihodnjega proizvodnega in energetskega sistema.
Keywords: matematično programiranje, oskrbovalne mreže, sinteza oskrbovalnih mrež, trajnostni razvoj, regenerativni razvoj, energetski prehod, ogljična nevtralnost
Published in DKUM: 11.10.2023; Views: 562; Downloads: 131
Full text (11,23 MB)