Tạo ra một nền tảng lâu dài để vạch ra tương lai của năng lượng
bởi Viện Truyền thông Khoa học Châu Âu (ESCI)
Ảnh: EMB3Rs
Khi chi phí năng lượng tăng vọt và các ngành công nghiệp phải vật lộn để tồn tại, EMB3Rs có thể tạo ra sự khác biệt. Các nhà nghiên cứu có trụ sở tại Áo tiết lộ cách nền tảng này được thiết lập để giúp các công ty chuyển đổi nhiệt thải thành nguồn doanh thu có giá trị một cách hiệu quả về chi phí, bây giờ và trong nhiều năm tới.
Làm thế nào để bạn tạo ra một nền tảng kỹ thuật số có thể hợp nhất các nhà cung cấp và người dùng tiềm năng của nhiệt thải trên quy mô địa phương và quốc gia trong khi cung cấp dữ liệu có ý nghĩa về giá cả và hiệu quả mạng hiện tại và cả trong tương lai? Đây là câu hỏi mà các nhà nghiên cứu từ start-up kinh tế năng lượng, nghiên cứu năng lượng e-think có trụ sở tại Vienna và Technische Universität Wien (TU Wien) đã trả lời trong khi phát triển nền tảng EMB3Rs.
Được thiết kế để phù hợp với các nhà cung cấp nhiệt thải và người dùng cuối, nền tảng này lập bản đồ cung và cầu về năng lượng nhiệt từ các bên liên quan tiềm năng và xác định lựa chọn rẻ nhất để kết nối người dùng tiềm năng. Nền tảng sẽ cho thấy nhiệt và lạnh dư thừa có thể được tái sử dụng như thế nào như một nguồn năng lượng có giá trị cho các quy trình công nghiệp khác, sưởi ấm khu vực và các ứng dụng khác.
Ali Kök từ Nhóm Kinh tế Năng lượng của TU Wien và Marcus Hummel của e-think đã làm việc cùng nhau để xác định các yêu cầu và thông số kỹ thuật của nền tảng EMB3Rs. Theo lời của Hummel, "đây là một quá trình chuyên sâu và chắc chắn không phải là một nhiệm vụ đơn giản." Nhưng khi dự án gần kết thúc, cả Kök và Hummel đều tự tin rằng sự kiên trì của họ đã được đền đáp và sẽ làm được trong nhiều năm nữa.
Đi xa
EMB3Rs bao gồm một số mô-đun phần mềm mã nguồn mở đã được lập trình để xử lý một loạt dữ liệu kinh tế và kỹ thuật liên quan đến năng lượng. Ví dụ: mô-đun kinh doanh đánh giá rủi ro trong việc thiết lập năng lượng, mô-đun tối ưu hóa kinh tế-kỹ thuật xác định phương án chi phí thấp nhất để sử dụng năng lượng nhiệt dư thừa trong chuỗi cung ứng và mô-đun thị trường tính toán giá tiềm năng của nhiệt thải trong các bối cảnh thị trường khác nhau .
Ali Kök và các đồng nghiệp tại TU Wien đã và đang phát triển mô-đun GIS quan trọng của nền tảng. Điều này rất quan trọng để tìm ra cách hiệu quả nhất về chi phí để kết nối các nguồn nhiệt / lạnh và bồn rửa, đồng thời xem xét các tùy chọn để tái sử dụng nhiệt / lạnh thải ở một khoảng cách nhất định từ hệ thống sưởi và làm mát của quận.
Là một phần trong tính toán của nó, mô-đun GIS xác định khoảng cách giữa nguồn và bộ phận chìm, thiết kế một giải pháp mạng tiềm năng, sau đó tính toán chi phí đầu tư lưới điện cần thiết của mạng đó và tổn thất nhiệt / lạnh liên quan. Những tính toán này yêu cầu dữ liệu đa dạng — các ví dụ bao gồm chi phí bơm, đường ống và chi phí đào, nhiệt độ mặt đất và khả năng tỏa nhiệt của nước cũng như vị trí của các con đường có thể tiếp cận được.
Theo Kök, ông và các đồng nghiệp đã truy xuất dữ liệu từ thông tin người dùng và hợp tác chặt chẽ với ADENE — Agência para Energia — ở Bồ Đào Nha. Tại đây, cơ sở dữ liệu của ADENE về Chứng nhận Hiệu suất Năng lượng (EPC) về các Tòa nhà và Kiểm toán Công nghiệp của Bồ Đào Nha là công cụ để xác định các nguồn và tản nhiệt / lạnh tiềm năng và xác định các giải pháp mạng ở cả cấp địa phương và quốc gia.
Các nhà nghiên cứu cũng tải xuống dữ liệu mạng lưới đường bộ quan trọng từ cơ sở dữ liệu lộ trình nguồn mở và miễn phí OpenStreetMap. Kök giải thích: "[Mô-đun GIS của chúng tôi] sử dụng dữ liệu từ cơ sở dữ liệu địa lý này để tạo ra, chẳng hạn như lưới sưởi của quận ngắn nhất".
Vấn đề mở rộng quy mô
Quan trọng là, trong suốt quá trình phát triển mô-đun GIS, khả năng mở rộng luôn được đặt lên hàng đầu trong tâm trí của Kök và các đồng nghiệp của ông. Như Kök đã chỉ ra, "Trong một số trường hợp, bạn có thể lập mô hình các khu vực nhỏ với một số lượng nhỏ nguồn nhiệt và người sử dụng nhưng bạn cũng có thể muốn lập mô hình ở cấp khu vực lớn, chẳng hạn như một phần của thành phố lớn."
Để đảm bảo nền tảng EMB3Rs dễ dàng mở rộng từ cấp địa phương đến cấp quốc gia, các nhà nghiên cứu đã thiết kế mô-đun GIS để hạ thấp độ phân giải của mạng khi khu vực được lập mô hình phát triển. Điều quan trọng, điều này cũng đảm bảo thời gian tính toán của mô-đun tương đối ngắn khi thiết lập một mạng trên một khu vực rộng lớn.
Kök nói: "Nếu người dùng đang thực hiện đánh giá quốc gia, [mô-đun] không thể sử dụng tất cả các con đường trên toàn bộ quốc gia vì thời gian tính toán sẽ mất mãi mãi". "Vì vậy, dựa trên độ phức tạp của một khu vực, chúng tôi loại bỏ chi tiết và hạ thấp độ phân giải của mạng để đảm bảo khả năng mở rộng." Ví dụ: mô-đun sẽ loại bỏ các làn đường dành cho xe đạp và lối đi bộ khỏi các tính toán của nó khi nó mở rộng quy mô.
"Đánh đổi đúng đắn giữa chi tiết và khả năng mở rộng là một thách thức quan trọng nhưng chúng tôi đã quản lý được nó", ông nói thêm. "Mục đích của chúng tôi là sử dụng EMB3R trong các nghiên cứu điển hình rất nhỏ, nhưng chúng tôi cũng có thể muốn sử dụng nó ở cấp quốc gia."
Sự phức tạp của thiết kế mô-đun và tích hợp với nền tảng không thể bị mất đối với bất kỳ đối tượng nào — thực sự, cả e-think và TUWien đã điều phối quá trình phức tạp để xác định các yêu cầu của mô-đun và nền tảng, phù hợp với mọi nhu cầu của người dùng. Tuy nhiên, sau nhiều năm phát triển, Hummel chắc chắn
lợi ích của EMB3Rs sẽ lâu dài.
Như ông nhấn mạnh, nền tảng có thể cung cấp dữ liệu "mức đường phố" sắc thái và chi tiết, khiến nó trở thành một công cụ tiền khả thi rất hữu ích để lập kế hoạch và thiết kế các giải pháp năng lượng. Ông nói: “Các công cụ kỹ thuật số ngày càng trở nên quan trọng hơn — khi dữ liệu chi tiết hơn được tạo ra, nó cần được phân tích và chúng tôi cần các công cụ để làm điều này.
"Chúng tôi nhận thấy rằng có thể khá khó khăn để duy trì sự phát triển của các công cụ nguồn mở ... nhưng tôi nghĩ sẽ khác đối với một công cụ tiền khả thi như EMB3Rs vì thông tin mà nền tảng cung cấp có thể được đưa trực tiếp đến ông cho biết thêm. "Với điều này, tôi nghĩ rằng có cơ hội thực sự để EMB3R trở thành một dự án thực sự tồn tại lâu dài mà người dùng cũng sẽ trả tiền cho nó."
Tác động lâu dài
Vì vậy, khi dự án EMB3Rs kết thúc, nền tảng sẽ có tác động gì đến các vấn đề năng lượng ngày càng tăng của thế giới? Đối với Hummel, câu trả lời không chỉ nằm ở việc có tuổi thọ cao để tạo ra sự khác biệt, mà còn là giáo dục. Ông tin rằng EMB3Rs có một cơ hội thực sự để cho các ngành công nghiệp tạo ra nhiệt thải có thể được sử dụng như thế nào để tạo ra một nguồn thu nhập tiềm năng, đặc biệt là trong các hệ thống sưởi của quận.
Ông nói: “Bởi vì nhiệt thải nằm ở cuối đường ống, nó cũng nằm ở cuối suy nghĩ của nhiều ngành công nghiệp, nhưng với EMB3Rs, chúng tôi có thể chứng minh giá trị của nhiệt thải.
"Ví dụ: EMB3Rs có thể cho biết mức giá mà bạn nhận được để cung cấp nhiệt thải cho hệ thống sưởi của quận sẽ phụ thuộc vào lượng nhiệt bạn có, mức độ thường xuyên của bạn, nhu cầu và các lựa chọn cung cấp khác trong mạng", ông cho biết thêm. "Tôi đã thấy một số hợp đồng nhiệt thải không thuận lợi, nhưng đó là do các công ty không biết họ nên nhận được bao nhiêu tiền cho nó."
Kök đồng ý và cho rằng nền tảng EMB3Rs đã đến đúng thời điểm. Ông nói: “Gần đây tôi đã tham dự một hội nghị khoa học tập trung vào vấn đề sưởi ấm của quận, và tại đây, chúng tôi đã nghe cách một số công ty đã sống sót với giá năng lượng cao bằng cách bán nhiệt thải của họ. "Vì vậy, cuộc khủng hoảng năng lượng ngày nay đang thúc đẩy các công ty xem xét cách họ có thể tạo ra doanh thu từ việc tích hợp nhiệt thải vào các hệ thống năng lượng."
