Energy System Resilience and Distributed Generation
- 2024
- Buch
- Herausgegeben von
- David Borge-Diez
- Enrique Rosales-Asensio
- Buchreihe
- Power Systems
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
Über dieses Buch
Dieses Buch präsentiert eine Methodik zur Bewertung der Vorteile von Microgrids sowohl aus unternehmerischer als auch aus energiewirtschaftlicher Sicht. Mikronetze umfassen dezentrale Generatoren und elektrochemische Energiespeicher innerhalb von Endverbrauchereinrichtungen mit kritischen Lasten. Durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen und elektrochemischer Energiespeicherung können die Lebenszykluskosten von Energie innerhalb von Mikronetzen, die an das Stromnetz angeschlossen sind, deutlich gesenkt werden. Darüber hinaus untersucht das Buch, wie das Design von Microgrids die Widerstandsfähigkeit der Stromversorgung der Kunden verbessern kann, gemessen an der Dauer, für die das Microgrid einen elektrischen Verbraucher während eines Stromausfalls versorgen kann. Dieser Aspekt ist besonders für Gebäude mit kritischen Lasten von entscheidender Bedeutung. Das Buch enthält Fallstudien aus aller Welt, die diese Lehren belegen. Das Buch ist für Forscher und Doktoranden in den Bereichen Energie und Energie ebenso interessant wie für Fachleute in der Energiebranche.
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Über dieses Buch
This book presents a methodology for assessing the advantages of microgrids from both a business and energy resilience perspective. Microgrids incorporate distributed generators and electrochemical energy storage systems within end-user facilities that have critical loads. By utilizing renewable energy sources and electrochemical energy storage, the life-cycle cost of energy within microgrids connected to the electrical grid can be significantly reduced. Moreover, the book explores how the design of microgrids can enhance the resilience of power supply to customers, as measured by the duration for which the microgrid can sustain an electrical consumer during an outage. This aspect is particularly crucial for buildings with critical loads. The book contains case studies from around the world that demonstrate these lessons.
The book is of interest to researchers and graduate students in power and energy as well as professionals in the power industry.
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Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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Energy Resilience: Definition and Assessment
Fellipe Sartori da Silva, José Alexandre MatelliDas Kapitel "Energy Resilience: Definition and Assessment" vertieft das vielschichtige Konzept der Energieresistenz und verfolgt seine Ursprünge von den Materialwissenschaften bis hin zu seinen zeitgenössischen Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Er definiert Resilienz als Fähigkeit eines Systems, Störungen zu absorbieren und seine Funktionalität aufrechtzuerhalten, und hebt Schlüsselmerkmale wie Antizipation, Robustheit, Reaktion, Erholung und Anpassung hervor. Das Kapitel untersucht auch die Entwicklung von Definitionen und Merkmalen der Widerstandsfähigkeit, insbesondere im Zusammenhang mit Energiesystemen. Darin werden die Herausforderungen und Methoden zur Bewertung der Energieresistenz diskutiert, einschließlich leistungsbasierter Parameter, zusammengesetzter Indizes und multiobjektiver Optimierung. Der Text betont die Bedeutung von Vielfalt und Redundanz bei der Verbesserung der Energieresistenz und schließt mit der Forderung nach einer weiteren Standardisierung der Methoden zur Bewertung der Widerstandsfähigkeit. Diese umfassende Analyse macht das Kapitel zu einer wichtigen Ressource für Fachleute und Forscher, die sich für Energiesysteme, Stadtplanung und Resilienzstrategien interessieren.KI-Generiert
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AbstractThe concept of resilience is widely addressed within several areas, including energy one. As a recently introduced idea in the latter, its definition and analysis still varies between approaches. The aim of this chapter is to cover some of the descriptions found in literature, expliciting their common points and then converging to a single definition. Initially, this concept will be explored in the context of several systems, then advancing to engineering systems and finally to energy ones, including both generation and transmission systems. In addition, several researches addressing energy resilience will be selected and detailed, in a way to point out some analysis patterns, focusing on two types of factors influencing the resilience assessments: the ones inboard and those abroad the system. For each type, some of the important methods will be highlighted. The important founds of the survey will be discussed and summarized, as a way to outline the context of resilience within the energy field and emphasize the most recent advances, guiding the future research. -
Adaptive Resilience Metrics for DER-Rich Electric Distribution Systems
E. Oti Boateng, Md. F. Rafy, P. Sarker, S. Basumallik, A. K. SrivastavaDas Kapitel diskutiert die sich entwickelnde Landschaft der DER-reichen Verteilnetze und betont die Vorteile und Herausforderungen, die mit der Integration erneuerbarer Energieressourcen verbunden sind. Sie vertieft sich in das Konzept der Netzstabilität und definiert es als die Fähigkeit, Extremereignisse zu antizipieren, zu widerstehen und sich von ihnen zu erholen. Der Text untersucht verschiedene Arten von DER und ihre Auswirkungen auf die Netzstabilität und -kontrolle, wobei die zunehmende Komplexität und Schwachstellen dieser Ressourcen hervorgehoben werden. Das Kapitel befasst sich auch mit der wachsenden Bedrohung durch extreme Wetterereignisse und Cyber-Ereignisse und betont die Notwendigkeit robuster Widerstandsmessgrößen zur Bewertung und Verbesserung der Netzleistung. Es führt adaptive Resilienzmetriken ein, die darauf ausgelegt sind, die sich ändernden Systembedingungen kontinuierlich zu überwachen und anzupassen und einen dynamischen Ansatz für das Netzmanagement zu bieten. Der Text schließt mit der Erörterung der Notwendigkeit praktischer, vereinfachter Resilienzmessgrößen und der Bedeutung der Integration widerstandsorientierter Praktiken in Planung und Betrieb.KI-Generiert
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AbstractDistributed Energy Resources (DERs) offer a diverse and adaptable set of capabilities to address energy demands in a resilient, economical and environmentally sustainable manner. Further, the adoption of DERs enables the integration of advanced technologies, including smart meters, energy storage, and demand response systems, which contribute to a more practical and adaptive approach to electricity distribution. However, the integration of DERs poses challenges such as grid stability and voltage regulation issues, following the addition of diverse generation sources and advanced technologies. Additionally, the increase in frequency of extreme events, such as cyberattacks, presents a risk to DER-rich systems, and this emphasizes the need for resilience. One major challenge with resilience is interdisciplinary aspects, and no standardized methodology for assessing resilience. Without established guidelines, researchers may take divergent approaches, making it difficult to compare findings and draw practical conclusions. Additionally, current approaches to resilience rely heavily on historical data and fail to capture the broader dimensions of resilience, rendering them insufficient and less adaptive to the dynamic and evolving nature of threats. This work (a) develops a resilience taxonomy and categorizes resilience metrics for distribution systems to highlight the limits of current resilience evaluation methodologies. (b) proposes adaptive resilience metrics, with use cases, to assess and improve system resilience to evolving operational conditions and potential threats, (c) discusses use case results and key considerations for practical resilience metrics. -
Maintaining Energy System Resilience Through Adaptation
Larry HughesDas Kapitel "Aufrechterhaltung der Resilienz des Energiesystems durch Anpassung" geht auf die komplexen Funktionsweisen von Energiesystemen ein und betont ihre Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit angesichts disruptiver Ereignisse. Es stellt ein Modell vor, das Energiesysteme in Umwandlungs-, Transfer- und Speicherprozesse aufteilt, die jeweils spezifische Ströme und Interaktionen aufweisen. Die Autoren erweitern die Definition der Internationalen Energieagentur für Energiesicherheit um politische und gesellschaftliche Faktoren und bieten eine ganzheitliche Sicht der Stabilität des Energiesystems. Das Kapitel untersucht auch die Dynamik von Ereignissen, Stress und Anpassungsmaßnahmen und bietet wertvolle Einblicke in die Aufrechterhaltung der Energiesicherheit in einer sich rasch verändernden Welt. Durch die Untersuchung von Beispielen aus der realen Welt und die Diskussion der Implikationen von Anpassungsmaßnahmen bietet das Kapitel eine überzeugende Lektüre für Fachleute, die die Widerstandsfähigkeit von Energiesystemen verstehen und verbessern wollen.KI-Generiert
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AbstractA resilient energy system is one that ensures its end users receive the energy they require at an affordable price. The available energy must also be considered acceptable, meeting certain standards. A resilient energy system is one that is energy secure. However, if an event occurs that disrupts the end user’s supply of energy or makes it unaffordable or unacceptable, and the system is unable to recover, it must adapt to its new state. In this chapter, we review the basics of energy systems and how events can change them; we then consider the different ways in which a system can adapt to its new normal. -
External Resilience Assessment of Energy Critical Infrastructures
Martin Hromada, David Rehak, Miltiadis Kontogeorgos, Neil WalkerDas Kapitel "Externe Resilienzbewertung energiekritischer Infrastrukturen" geht der entscheidenden Bedeutung der Gewährleistung der Resilienz energiekritischer Infrastrukturen (EBI) sowohl gegen interne als auch externe Bedrohungen nach. Er unterstreicht die Bedeutung der Katastrophenvorsorge innerhalb territorialer Einheiten (TU) und führt eine Methodik zur Bewertung des Bereitschaftsgrades von TU in Bezug auf die externe Widerstandsfähigkeit von EBI ein. Die Methodik umfasst detaillierte Schritte zur Identifizierung und Bewertung von EBI-Elementen, zur Bewertung ihrer Bedeutung und zur Messung des Bereitschaftsgrades energiekritischer Einrichtungen. Eine Fallstudie aus der Region Zlín in der Tschechischen Republik demonstriert die praktische Anwendung dieser Methode und zeigt ihr Potenzial, die allgemeine Sicherheit und Widerstandsfähigkeit der territorialen Einheiten zu verbessern. Dieses Kapitel ist von entscheidender Bedeutung für Fachleute, die darauf abzielen, die Katastrophenvorsorge und Widerstandsfähigkeit kritischer Energieinfrastrukturen und territorialer Einheiten zu stärken.KI-Generiert
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AbstractEnergy Critical Infrastructures represent the most important sector of the Critical Infrastructure system. Not only the population depends on their service and supply continuity, but also all the sectors of Critical Infrastructures considered necessary for the functioning of society. Due to this reason, it is important that the Energy Critical Infrastructures achieve a high level of resilience capacity towards all types of hazards. This resilience can be perceived in the context of the environment either as internal or external. While the internal resilience of Energy Critical Infrastructures is ensured by critical entities (i.e. infrastructure owners/operators), external resilience is shaped by the external environment in which these infrastructures are located. The assessment of external resilience is currently still receiving insufficient attention though. Addressing this gap, the subject of this chapter is the presentation of the created approach on the assessment of the external resilience of Energy Critical Infrastructures in the context of the territorial unit disaster preparedness. It is also possible to consider the formulation of the aspect of external resilience as beneficial, which complements the existing framework of approaches to the implementation of internal resilience. The chapter is divided into three main parts, mainly investigating the importance and status of external resilience, the basic principles of external resilience assessment methodology, and the process for Energy Critical Infrastructures’ external resilience assessment. At the end of the chapter, a case study of territorial unit disaster preparedness assessment with relation to the external resilience of the Energy Critical Infrastructures external resilience is presented. -
Enhancing Resilience of Active Distribution Networks to Extreme Weather Events Now and in the Future
Laiz Souto, Abduallah Al-MashhadaniDas Kapitel untersucht die entscheidende Rolle aktiver Verteilnetze bei der Energiewende hin zu einer robusten Netto-Nullzukunft. Er diskutiert die Herausforderungen durch schwere Wetterereignisse und den Klimawandel und wie fortschrittliche Technologien wie IKT, DER und intelligente operative Strategien genutzt werden können, um die Widerstandsfähigkeit der Netzwerke zu verbessern. Der Text führt auch eine Formulierung für Optimierungsprobleme ein, um die Netzwerkleistung unter extremen Wetterbedingungen zu verbessern, und zeigt die Vorteile dieser Technologien anhand eines realistischen Testfalles im Vereinigten Königreich auf. Schlüsselstrategien für die Planung der Widerstandsfähigkeit und operative Maßnahmen sind detailliert, zusammen mit Empfehlungen für Versorgungsunternehmen, um Risiken im Zusammenhang mit extremen Wetterereignissen zu verringern.KI-Generiert
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AbstractDecarbonization, climate change, and digitalization are bringing significant changes to electrical power systems worldwide. In this ever-changing scenario, power distribution networks are evolving from passive to active, with an increasing uptake of low carbon distributed energy resources and information and communication technologies; and also increasingly vulnerable to different types of severe weather events, thanks to an increasing dependency on electricity for the well-functioning of economies and societies worldwide. In this context, this chapter describes how active power distribution networks can take advantage of distinct capabilities to maintain or improve their resilience to different severe weather event categories. It considers different resilience enhancement strategies and enabling technologies along with implementation timescales suitable for resilience planning and operational measures. Current challenges to ensure that active power distribution networks remain resilient to different types of severe weather events are also discussed. These aspects are embedded into an optimization problem formulation aimed at improving the network operating performance under severe weather conditions, making use of distributed energy resources for resilience enhancements over different timescales. The methodology is demonstrated in a realistic distribution network in the United Kingdom, with simulation results showing the resilience enhancement benefits provided by these technologies. -
Peak Load Reduction and Resilience Benefits in Critical Microgrids
Enrique Rosales-Asensio, Daniel Icaza, Noemi González-Cobos, David Borge-DiezDas Kapitel vertieft sich in die kritische Frage der Widerstandsfähigkeit von Energiesystemen und beleuchtet die Schwachstellen konventioneller Stromnetze. Es führt Mikronetze als Lösung ein, um diese Probleme zu entschärfen, insbesondere in kritischen Infrastrukturen wie Gesundheitseinrichtungen. Die Forschung konzentriert sich auf die Optimierung von Versand-, Heiz- und Kühlstrategien mit Technologien wie Solarenergie, elektrochemischen Batterien, Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmespeicherung. Die Studie zeigt, wie diese Strategien Spitzenlasten verringern und die Energieresistenz erhöhen können, indem sie eine kontinuierliche Stromversorgung bei Ausfällen sicherstellen. Die Analyse wird durch eine Fallstudie eines Krankenhauses in den USA gestützt. Nordostkorridor, der die praktische Anwendung dieser Strategien veranschaulicht. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über den wirtschaftlichen Nutzen und die allgemeineren Auswirkungen von Mikronetzen auf die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Infrastruktur.KI-Generiert
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AbstractMicrogrids configured using a specific control system to provide correct power quality for local loads that can be either connected or disconnected from the grid, operating grid-connected or islanded mode can be designed to improve the resilience of critical energy systems. In case of grid failure, an energy storage combined with one or several local generators can provide backup power and considering both conventional and renewable energy systems, this research presents an operational resilience analysis for critical facilities, in this case a hospital. The proposed methodology allows studying the possibility to maintain the energy supply and evaluating resilience benefits of a microgrid integrated in critical facilities when power outages occur. Optimization of the dispatch and heating and cooling strategies is presented and analyzed and a case study characterizing an electric polygeneration microgrid feeding critical loads is presented. Results show the benefits and the increased energy resilience resulting from the use of solar PV, electrochemical batteries, combined heat and power, TES water tanks and absorption chillers and proposes a design and optimization scheme that can be applied for similar facilities and extensive to any critical loads. Economic results prove the economic benefits resulting from the use of an optimal resilient microgrid. In particular, it is found that, in the event of an outage, the positive monetary effects last longer than the duration of the outage. -
A Multilayer Resilience Assessment of Power Distribution Systems with Reliability Models, Service Restoration, and Dynamic Bayesian Networks
Michel Bessani, Henrique O. Caetano, N. Luiz Desuó, Matheus S. S. Fogliatto, Carlos D. MacielDas Kapitel führt einen mehrschichtigen Ansatz zur Bewertung der Widerstandsfähigkeit von Stromverteilungssystemen ein und betont die Bedeutung der Widerstandsfähigkeit angesichts wachsender Abhängigkeit von Elektrizität und zunehmender extremer Klimaereignisse. Er diskutiert den zeitlichen Aspekt der Resilienz, die Notwendigkeit szenarioabhängiger und unsicherheitsbewusster Modelle und den Einsatz dynamischer Bayesscher Netzwerke (DBNs) zur Simulation und Bewertung der Systemleistung unter verschiedenen Szenarien. Der Ansatz kombiniert Zuverlässigkeitsmodelle für das Auftreten und die Dauer von Ausfällen mit Algorithmen zur Wiederherstellung von Diensten und DBNs, um eine ganzheitliche Sicht der Systemstabilität zu bieten. Eine Fallstudie demonstriert die praktische Anwendung dieser Methode und zeigt ihre Fähigkeit, die Wiederherstellung des Service zu optimieren und die Systemleistung unter unterschiedlichen Wetterbedingungen zu bewerten. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung der Flexibilität und Vielseitigkeit des vorgeschlagenen Ansatzes, der an verschiedene Energieverteilungssysteme angepasst und auf Interdependenzen zwischen verschiedenen Systemen ausgeweitet werden kann.KI-Generiert
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AbstractElectrical energy is fundamental for contemporary society since failures directly impact other critical infrastructures such as water and gas distribution, hospitals, or banking services. Consequently, resilience, which is the capability of a system to handle high-impact low probability events, is a crucial aspect of such systems. Efficient resilience assessment methods are essential to achieving high-performance, resilient energy systems. This chapter introduces a multilayer method to address several factors of power distribution systems’ resilience. Reliability regressions model the failures’ instant and duration given a weather scenario, a dynamic Bayesian network (DBN) models how probabilities of failure propagate on the system’s physical connections, and a service restoration through switching operations, and field crew routing is obtained through an optimization algorithm for a given set of failures. Information related to these factors has the potential to be structured in a layered manner for a better understanding of the dynamic interaction among different information like weather, routes, power grid, and historical events logs. The ability to model these relationships enables the inference of the system resilience for different inputs during analysis. Resilience can also be inferred by considering the uncertainties associated with these layers due to DBN’s nature. A case study is presented to show the efficacy of this procedure. The findings showed its ability to evaluate the resilience of power distribution systems in the face of uncertainty and the considered aspects for different weather scenarios. -
Economic and Resilience Improvement for Radial and Meshed Grids
Enrique Rosales-Asensio, Miguel de Simón-Martín, Jorge Blanes-Peiró, Alberto González-Martínez, Antonio Colmenar-SantosDas Kapitel behandelt die zunehmende Bedeutung von Widerstandsfähigkeit in elektrischen Systemen aufgrund von Klimawandel und Unwetterereignissen. Sie unterstreicht die wirtschaftlichen und widerstandsfähigen Vorteile der Integration von Photovoltaik-Solarenergie und -Speichern in radiale und engmaschige Stromnetze. Die Analyse umfasst einen Vergleich verschiedener Szenarien, wie etwa eigenständige Photovoltaiksysteme, Hybridsysteme mit Batterien und Dieselgeneratoren, und die Wirtschaftlichkeit dieser Lösungen. Das Kapitel betont auch die Rolle dieser Systeme bei der Verringerung der Dauer und Auswirkungen von Stromausfällen, insbesondere in kritischen Infrastrukturen wie Krankenhäusern und Feuerwachen. Durch die Bereitstellung einer detaillierten Wirtschafts- und Widerstandsanalyse bietet das Kapitel wertvolle Einblicke in die Zukunft nachhaltiger und widerstandsfähiger Energieinfrastruktur.KI-Generiert
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AbstractA resilient photovoltaic system, which comprises the joint use of photovoltaic solar panels and electrochemical storage that is capable of operating both with and without grid connection, is capable of providing an added service both during normal grid-connected operation and when a blackout occurs (as opposed to a traditional solar system, which is only operational when the grid is operational). When the conventional power grid is in normal operation, resilient photovoltaic systems are able to generate revenue and/or reduce the electricity bill. During blackouts, resilient photovoltaic systems are capable of providing critical emergency power. The research presented here evaluates the technical and economic feasibility of systems based on photovoltaic solar energy and electrochemical storage in three critical infrastructures. To this end, the research presented here assigns a monetary value to the cost of avoiding a blackout. The research presented here used REopt software to optimally select and dimension different resilient schemes. For each of the cases evaluated the resilient systems were able to obtain benefits associated with the substitution of the energy use of the electricity grid, the reduction of charges for the use of energy during peak energy periods, and the modification of energy purchase periods from periods of high cost to periods of low cost. For all cases the model found the optimal combination of technologies capable of minimizing the cost of energy throughout the life cycle of the project. The results of the research presented showed that assigning a value to the cost of blackouts can have a major impact on the economic viability of a resilient solution. For all cases the net present value of a system was always higher when a value was assigned to resilience. The values assigned to resilience were higher for users of radio networks, which are more prone to blackouts, and lower for users with meshed networks, which enjoy more reliable networks. Despite the fact that for the investigation presented here only three types of infrastructure were assessed, similar results could be expected for other critical infrastructure with similar loads and electricity tariffs. Resilient systems using photovoltaic solar panels that are limited in size could provide both economic savings during normal grid-connected operation and limited emergency power during blackouts. When these systems based on photovoltaic solar energy and electrochemical storage are used in conjunction with an emergency diesel group, these resilient “hybrid” systems are capable of satisfying critical loads during short and long term blackouts. -
Resilience Improvement in Office Buildings with Critical Loads
Enrique Rosales-Asensio, Miguel de Simón-Martín, David Borge-Diez, Jorge Juan Blanes-Peiró, Antonio Colmenar-SantosDieses Kapitel geht den kritischen Aspekten der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Bürogebäuden mit kritischen Lasten durch die Integration erneuerbarer Energiequellen nach. Es konzentriert sich auf den Einsatz von Photovoltaik-Systemen (PV) und elektrochemischen Speichern, um die Energiekosten zu minimieren und die Zuverlässigkeit der Stromversorgung bei Ausfällen zu erhöhen. Die angewandte Methodik umfasst die REopt-Modellierungsplattform, um die Größe und den Betrieb dieser Systeme zu optimieren und damit sowohl die wirtschaftliche Lebensfähigkeit als auch die Widerstandsfähigkeit zu gewährleisten. In diesem Kapitel werden auch die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile derartiger Systeme diskutiert, wobei ihr Potenzial hervorgehoben wird, die Abhängigkeit vom Stromnetz zu verringern und die Energieeffizienz insgesamt zu verbessern. Durch die Darstellung einer gründlichen Analyse und des Vergleichs verschiedener Szenarien bietet das Kapitel wertvolle Einblicke in die praktische Umsetzung von Lösungen für erneuerbare Energien in großen Bürogebäuden und macht es zu einer überzeugenden Lektüre für Fachleute, die sich für nachhaltige Energiepraktiken interessieren.KI-Generiert
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AbstractThis chapter analyses the benefits from both a business-related and energy resilience perspectives provided by a microgrid based on photovoltaic solar energy/electrochemical storage. We present a case study that demonstrates how a microgrid can be used to an office building not open to the general public (that is, for the exclusive use of office building employees). In this case study, we first identified how, by using distributed resources (in particular, photovoltaic solar panels and electrochemical storage), the microgrid life-cycle cost of energy can be reduced for a “normal” (connected to the electrical network) operation mode. Next, we evaluated how these technologies can be added to the microgrid to increase the resilience of the network—the resilience has been quantified based on the period length the microgrid is able to sustain an electrical consumer at an outage. It was found that, by adding photovoltaic solar energy and electrochemical storage, it was possible to extend the amount of time that the microgrid could survive a power cut from the current impossibility (= zero hours) to an average of four hours for the solar photovoltaic/electrochemical storage system proposed. Even in the event that there was a cut in the supply of the conventional electricity grid, the microgrid could continue feeding the loads of the office building not open to the public. We found that the microgrid could save $112,410 in energy over the 20-year life cycle of the facility, while increasing the amount of time it can survive a power outage. The analysis carried out can be applied to other sites interested in quantifying the energy, economic and resilience benefits of the use of distributed resources based on renewable energies. -
Resilience Improvement in PreCOVID-19 Medical Centers
Alexis Lagrange, Miguel de Simón-Martín, Alberto González-Martínez, Stefano Bracco, Enrique Rosales-AsensioDas Kapitel geht auf die entscheidende Bedeutung von Mikronetzen für Krankenhäuser ein und hebt deren Fähigkeit hervor, die elektrische Versorgung auch bei Stromausfällen aufrechtzuerhalten. Es untersucht die Integration erneuerbarer Energiequellen wie Photovoltaik-Paneele und Batterien und diskutiert die wirtschaftlichen Vorteile und Herausforderungen, die mit dieser Umsetzung verbunden sind. Die Studie umfasst auch Simulationen mit der REopt-Software, um die Leistung und Widerstandsfähigkeit dieser Mikronetze zu bewerten, und bietet Einblicke in die Optimierung des Energieverbrauchs und die Verringerung der Abhängigkeit von traditionellen Stromnetzen. Die Ergebnisse deuten auf erhebliche Kosteneinsparungen und verbesserte Widerstandsfähigkeit hin, was das Kapitel zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die die Energieinfrastruktur in kritischen Anlagen verbessern wollen.KI-Generiert
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AbstractThis manuscript proposes to study different cases that require the use of renewable energies in addition to diesel generators and energy storage systems with the aim of increasing the resilience of a microgrid feeding critical facilities. The aim of the work here presented is to quantify the benefits provided by an improvement of the energy resilience that could be achieved by installing a microgrid in a hospital fed by renewable energy sources. The microgrid will use a scheme based on solar PV in addition to diesel generators and an energy storage system based on electrochemical batteries. First, it has been evaluated how the implant of the microgrid increases the resilience of the power supply when a power failure occurs, considering that the main application in a hospital, even in the event of breakdowns, is to ensure the continuity of the surgical procedures and safely store drug stocks. Thus, these has been defined as the critical loads of the system. The components sizes have been optimized by considering both economic profitability but also the resilience capacity, observing that, by installing solar photovoltaic modules, Li-ion batteries and diesel generators, the microgrid could save approximately $440,191 over a 20-year life cycle of the facility (both considering the mitigation of energy provide by the power grid and the avoided losses during probable power services interruptions), while increasing the minimum resilience of the installation more than 34 h. -
Resilience Improvement in PostCOVID-19 Medical Centers
Josep Hervás-Zaragoza, Antonio Colmenar-Santos, Enrique Rosales-Asensio, Lucía Colmenar-FernándezDas Kapitel "Resilience Improvement in PostCOVID-19 Medical Centers" untersucht die entscheidende Bedeutung der Energieresistenz in Gesundheitseinrichtungen, insbesondere Krankenhäusern, im Gefolge der COVID-19-Pandemie. Er diskutiert die zunehmende Häufigkeit und die wirtschaftlichen Auswirkungen von Naturkatastrophen und unterstreicht die Notwendigkeit robuster Energiesysteme, um kritische Betriebsabläufe aufrechtzuerhalten. Das Kapitel stellt das Konzept der Energieresistenz und seine Relevanz für kritische Infrastrukturen vor und betont die Rolle von Mikronetzen bei der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Es konzentriert sich auf das Chino Valley Medical Center in Kalifornien als Fallstudie, in der die Integration von Photovoltaiksystemen und Energiespeicherlösungen neben bestehenden Dieselgeneratoren bewertet wird. Der Einsatz des REopt-Tools zur Optimierung wird hervorgehoben und zeigt das Potenzial für signifikante Kosteneinsparungen und verbesserte Widerstandsfähigkeit auf. Das Kapitel untersucht auch die wirtschaftlichen und technischen Vorteile derartiger Systeme, einschließlich der Verringerung der Spitzennachfrage und der Energiekosten. Darüber hinaus wird betont, wie wichtig es ist, den Wert der verlorenen Last (VoLL) zu quantifizieren, um den finanziellen Nutzen von Resilienzinvestitionen genau einzuschätzen. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit individueller Fallbewertungen und zukünftiger Untersuchungen der Kosten, die damit verbunden sind, Mikronetze im Inselbetrieb während Ausfällen betreiben zu können.KI-Generiert
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AbstractThe high number of natural disasters in recent years, combined with the emergence of COVID-19 and the pressure it has exerted on healthcare services, has led to the need to guarantee the power supply to critical infrastructures. In this context, ensuring critical loads of hospital has become a mandatory task. Thus, the aim of the work presented here is to improve the energy resilience of a hospital through the installation of a microgrid consisting of a photovoltaic system working together with a diesel generator in the energy resilience scenario. In the first scenario, it has been evaluated how a microgrid es economically viable for the case where there is no grid outage. In the second scenario, the microgrid has been optimised taking into account both the economic profitability and the ability to withstand a 24-h outage in the month of lowest radiation. The results obtained have shown that the microgrid consisting of a PV system, an energy storage system and a backup diesel generator was able to withstand the 24-h outage at any time of the year, providing the hospital with a net gain of 24 h in terms of energy resilience compared to the business as usual (BaU). -
Correction to: Energy Resilience: Definition and Assessment
Fellipe Sartori da Silva, José Alexandre Matelli
- Titel
- Energy System Resilience and Distributed Generation
- Herausgegeben von
-
David Borge-Diez
Enrique Rosales-Asensio
- Copyright-Jahr
- 2024
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
- Electronic ISBN
- 978-3-031-67754-0
- Print ISBN
- 978-3-031-67753-3
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-031-67754-0
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