Análisis y desarrollo de una base de datos tecno-económicos para el modelo energético TIMES

Abstract

[ES] La energía, desde su origen hasta su uso, desempeña un gran papel en el desarrollo socioeconómico, pero también conlleva una huella en el medio ambiente. La disponibilidad de energía es una cuestión clave para el desarrollo y constituye un problema esencial para la sociedad actual. El creciente uso de energías no renovables, la insostenibilidad del modelo productivo de los países desarrollados y su impacto ambiental, han provocado un problema que requiere el desarrollo de nuevos sistemas de generación de energía, la optimización de los actuales métodos de distribución y su uso eficiente.

Esto implica la búsqueda de soluciones para abordar el dilema energético. Estas soluciones pasan por buscar formas de conseguir una mayor capacidad de generación de energía, mejorando su distribución, para conseguir el máximo ahorro energético y el mínimo impacto medioambiental. Un método para combatir el dilema energético son los Modelos de Optimización de Sistemas Energéticos (ESOM), que consisten en un modelo de sistema energético realizado con funciones matemáticas y algunas restricciones con el objetivo de optimizar el rendimiento del sistema.

El propósito de este proyecto es optimizar los costes futuros de generación de electricidad, donde se generará una base de datos ETSAP (Energy Technology Systems Analysis Program) - SubRES con datos tecno-económicos, que se utilizará en el Modelo de Optimización Energética TIMES. Así pues, el objetivo principal es preparar un archivo de base de datos SubRES con los datos tecnoeconómicos procedentes de diversas fuentes. Los conjuntos de datos de cada tecnología se analizan (viendo qué tipo de datos hay y cuáles utilizar), se diagnostican (si los datos tienen sentido) y se complementan (rellenando las lagunas de datos para tener un conjunto de supuestos).

Además, se calcula el coste nivelado de la electricidad (LCOE) para las tecnologías energéticas que proporcionan las fuentes, con el fin de ver la variación entre las fuentes y si los datos son razonables. Los resultados muestran valores similares de LCOE para las tecnologías que las diferentes fuentes tienen en común, pero con alguna pequeña variación en algunas tecnologías como la energía solar de concentración.

El proyecto consiste en un análisis, diagnóstico y mejora de las hipótesis tecnoeconómicas para el sector eléctrico en el Modelo de Optimización del Sistema Energético (ESOM) basado en el marco de modelización TIMES. Los modelos TIMES se utilizan y desarrollan en la Universidad Tecnológica de Luleå (LTU). El objetivo es desarrollar bases de datos tecnológicas ETSAP comunes para los modelos de sistemas energéticos que se integran con una estructura TIMES SubRES.

El proyecto incluye las siguientes actividades - Revisar las bases de datos actuales. - Generar una base de datos tecnoeconómicos para el modelo energético TIMES. - Asociar el nivel de preparación tecnológica (TRL) para todas las tecnologías. - Preparar un ETSAP SubRES para el sector eléctrico.

[EN] Energy, from its origin to its use, play a great role in the socioeconomic development, but also come with a footprint in the environment. The availability of energy is a key issue for development and constitutes an essential problem for today's society. The growing use of non-renewable energy, the unsustainability of the production model of developed countries and its environmental impact, have caused a problem that requires the development of new energy generation systems, optimization of current distribution methods and their efficient use.

This implies seeking solutions to address the energy dilemma. These solutions involve looking for ways to achieve greater energy generation capacity, improving its distribution, in order to achieve maximum energy savings and minimum environmental impact. One method to combat the energy dilemma is the Energy System Optimization Models (ESOM), which consists of an energy system model made with mathematical functions and some constraints with the objective of optimize the output of the system.

The purpose of this project is to optimize the future costs of generating electricity, where an ETSAP (Energy Technology Systems Analysis Program) - SubRES database with techno-economic data will be generated, and this will be used in TIMES Energy Optimization Model. Thus, the main objective is to prepare a SubRES database file, filled with the techno-economic data from various sources. The datasets for each technology are analyzed (viewing what type of data that is out there and which to use), diagnosed (if the data makes sense) and supplemented (filling the data gaps to have a set of assumptions).

Apart from that, the Levelized Cost of Electricity (LCOE) for the energy technologies which the sources provide is calculated, in order to see the variation between the sources and if the data is reasonable. The results show similar values of LCOE for the technologies which different sources has in common, but with some small variation in some technologies such as Concentrating Solar Power.

The project consists of an analysis, diagnosis and improvement of techno-economic assumptions for the power sector in Energy System Optimization Model (ESOM) based on the TIMES modelling framework. TIMES models are being used and developed at Luleå University of Technology (LTU). The aim is to develop common ETSAP technology databases for energy system models that is integrated with a TIMES SubRES structure.

The following activities are included in the project: - Review present databases. - Generate a techno-economic database for TIMES energy model. - Associate Technology Readiness Level (TRL) for all technologies. - Prepare an ETSAP SubRES for Power sector