Aplikacija Danube INDEET Model razvijena je u okviru projekta Danube INDEET, čiji je cilj razvoj integrisanog i decentralizovanog pristupa energetskim i transportnim sistemima zasnovanim na obnovljivim izvorima energije u Dunavskom regionu.
Projekat polazi od izazova da se obnovljivi izvori energije, poput solarne i energije vetra, sve više razvijaju, dok elektroenergetska mreža često ne može da prati taj tempo. Zbog toga je potrebno pronaći načine da se višak obnovljive energije skladišti, koristi lokalno ili pretvara u druge oblike energije, kao što je zeleni vodonik.
Danube INDEET posebno povezuje energetski i transportni sektor kroz rešenja kao što su vehicle-to-grid koncept, gde električna vozila mogu služiti kao mobilna skladišta energije, i elektroliza, kojom se obnovljiva energija koristi za proizvodnju zelenog vodonika.
U okviru projekta razvijaju se modeli i alati koji pomažu da se proceni da li su ovakvi sistemi tehnički mogući, ekonomski isplativi i dugoročno održivi. Zato je razvijen Danube INDEET Model, aplikacija koja omogućava modelovanje, optimizaciju i analizu integrisanih energetskih sistema.
Na taj način aplikacija predstavlja praktičan rezultat projekta, jer korisnicima omogućava da različite energetske ideje pretvore u konkretne scenarije, uporedive rezultate i bolje investicione odluke.
Danube INDEET Model, skraćeno DIM, predstavlja savremeni softverski alat namenjen planiranju, modelovanju i tehno-ekonomskoj analizi integrisanih energetskih i transportnih sistema zasnovanih na obnovljivim izvorima energije. Aplikacija je razvijena kao Windows desktop rešenje i namenjena je korisnicima koji žele da procene opravdanost ulaganja u infrastrukturu kao što su solarne elektrane, baterijski sistemi za skladištenje energije, punjači za električna vozila, elektrolizeri za proizvodnju zelenog vodonika, rezervoari za skladištenje vodonika i kiseonika, gorivne ćelije, sistemi za korišćenje otpadne toplote i prateća mrežna infrastruktura. Njena osnovna vrednost nije samo u tome što omogućava unos podataka i prikaz sistema, već u tome što vrši optimizaciju celokupnog sistema i daje preporuku šta se zaista isplati izgraditi, u kojoj veličini i na koji način sistem treba da radi tokom vremena.
U savremenim uslovima energetske tranzicije, planiranje infrastrukture više ne može da se posmatra samo kroz pojedinačne komponente. Solarni paneli, baterije, električna mreža, EV punjači, elektrolizeri, vodonik, voda, kiseonik i toplota međusobno su povezani i utiču jedni na druge. Upravo zato je značaj DIM aplikacije u tome što posmatra sistem kao celinu. Ona ne odgovara samo na pitanje „koliko solarnih panela treba postaviti”, već istovremeno analizira koliko energije se proizvodi, kada se ona troši, kada se skladišti u bateriji, kada se kupuje iz mreže, kada se prodaje nazad u mrežu, da li se višak energije može upotrebiti za proizvodnju vodonika, da li se vodonik može prodati, da li se kiseonik ili otpadna toplota mogu dodatno iskoristiti i da li sve to zajedno donosi finansijsku korist.
DIM je posebno koristan za planiranje energetskih i transportnih čvorišta, odnosno lokacija na kojima se kombinuju proizvodnja obnovljive energije, potrošnja električne energije, punjenje električnih vozila i proizvodnja zelenog vodonika. Takvi sistemi mogu biti značajni za opštine, industrijske zone, energetske planere, razvojne agencije, javni sektor i privatne investitore. Na primer, jedna opština može koristiti aplikaciju da proceni da li se u određenoj industrijskoj zoni isplati izgraditi solarna elektrana sa baterijom i punjačima za električne autobuse. Investitor može proveriti da li se na određenoj lokaciji isplati proizvoditi zeleni vodonik korišćenjem solarne energije. Razvojna agencija može uporediti više scenarija i videti kako subvencije, cene električne energije ili različite tehnologije utiču na isplativost projekta.
Aplikacija funkcioniše kroz projekte i scenarije. Projekat predstavlja jednu konkretnu lokaciju ili investicioni slučaj. U okviru jednog projekta moguće je kreirati više scenarija, što omogućava poređenje različitih ideja i pretpostavki. Na primer, jedan scenario može uključivati samo PV sistem i bateriju, drugi može dodati EV punjače, treći može uključiti elektrolizer i prodaju vodonika, dok četvrti može analizirati isti sistem bez subvencija. Na taj način korisnik ne dobija samo jedan rezultat, već može sistematski da ispita više mogućnosti i donese odluku na osnovu poređenja.
Kada se aplikacija pokrene, korisnik ima mogućnost da kreira novi projekat, otvori postojeći projekat ili pregleda korisničko uputstvo. Prilikom kreiranja projekta unosi se naziv projekta i bira lokacija na računaru gde će se projekat čuvati. Svi podaci projekta čuvaju se u posebnom .indeet fajlu, što je praktično jer cela analiza ostaje objedinjena u jednom fajlu. Nakon otvaranja projekta, korisnik dodaje scenario i dobija mogućnost da izabere koje komponente će biti uključene u analizu sa tehničkim, ekonomskim i lokacijskim parametrima.
Jedna od prednosti aplikacije jeste grafički i intuitivan prikaz sistema. Komponente se biraju pomoću polja za potvrdu, a dijagram sistema se ažurira u skladu sa izborom korisnika. Na taj način korisnik odmah vidi kako su komponente povezane i koje kombinacije imaju smisla. Aplikacija takođe vodi računa o tehničkoj logici sistema. Na primer, elektrolizer ne može imati smisla ako nema načina da se proizvedeni vodonik iskoristi ili proda. Ako se uključi elektrolizer, aplikacija može automatski aktivirati povezane elemente kao što su prodaja vodonika, skladištenje vodonika ili drugi elementi lanca vrednosti. Ovakva validacija smanjuje mogućnost grešaka pri konfigurisanju sistema.
DIM omogućava rad sa velikim brojem komponenti. Osnovu sistema čini priključak na električnu mrežu, koji definiše uslove kupovine i prodaje električne energije, tarife, mrežne naknade i ograničenja priključne snage. Zatim se mogu dodati obnovljivi izvori energije, pre svega fotonaponski sistemi, ali i drugi profili. PV sistem može biti definisan kroz raspoloživu površinu, orijentaciju i nagib panela, a aplikacija može koristiti lokacijske solarne podatke kako bi procenila realnu proizvodnju. To znači da lokacija ima važnu ulogu, jer solarno zračenje, vremenski uslovi i nacionalni tarifni modeli utiču na rezultat.
Baterijski sistem za skladištenje energije, odnosno BESS, omogućava da se višak solarne energije ne mora odmah prodati mreži, već se može sačuvati i koristiti kasnije. To je posebno važno kada postoji razlika između cena kupovine i prodaje električne energije, ili kada potrošnja ne prati trenutke najveće solarne proizvodnje. Optimizator određuje optimalnu veličinu baterije, kapacitet energetskog skladišta, snagu pretvarača i raspored punjenja i pražnjenja. Drugim rečima, korisnik ne mora unapred da zna kolika baterija treba da bude; aplikacija na osnovu unetih podataka i ekonomskih kriterijuma sama pronalazi najbolju vrednost.
Pored fiksne potrošnje električne energije, aplikacija podržava i fleksibilnu potrošnju kroz EV punjače. To je važno za planiranje transportnih čvorišta, punionica, javnog prevoza ili poslovnih lokacija sa električnim vozilima. Korisnik može definisati potražnju za punjenjem, tip lokacije, broj sesija punjenja, cene usluge punjenja i druge parametre. Na osnovu toga aplikacija može proceniti broj potrebnih punjača, njihovu iskorišćenost, uticaj na elektroenergetski sistem i finansijsku isplativost usluge. Posebno je značajna mogućnost uključivanja pametnog punjenja i vehicle-to-grid pristupa, gde električna vozila ne predstavljaju samo potrošače, već mogu imati aktivnu ulogu u balansiranju sistema.
Jedan od ključnih fokusa DIM-a je zeleni vodonik. Elektrolizer koristi električnu energiju i vodu za proizvodnju vodonika i kiseonika, pri čemu se deo energije javlja i kao toplota. Ako se elektrolizer napaja obnovljivom energijom, proizvedeni vodonik može se posmatrati kao zeleni vodonik. Aplikacija omogućava da se modeluje ne samo proizvodnja, već i skladištenje, kompresija i prodaja vodonika. Vodonik se može prodavati kupcima prema definisanoj potražnji i ceni, a u određenim slučajevima može se razmatrati i ubrizgavanje u gasnu mrežu. Time se energetski sistem proširuje izvan električne energije i postaje deo šireg energetskog lanca vrednosti.
Pored vodonika, DIM može uzeti u obzir i kiseonik kao nusproizvod elektrolize. Kiseonik se može ispustiti u atmosferu ili, ako postoji tržište i potražnja, skladištiti i prodavati. Takođe, aplikacija omogućava modelovanje otpadne toplote iz elektrolizera i gorivnih ćelija. Ova toplota može biti iskorišćena za lokalne potrebe grejanja ili potencijalno prodavana, čime se dodatno poboljšava ekonomska slika projekta. Ovakav pristup pokazuje da DIM ne posmatra tehnologije izolovano, već pokušava da prepozna sve moguće tokove vrednosti: električnu energiju, vodonik, kiseonik, toplotu i usluge punjenja električnih vozila.
Važan deo aplikacije čine finansijski parametri. Korisnik može definisati investicione troškove, operativne troškove, troškove održavanja, zamene opreme, subvencije, životni vek projekta, diskontnu stopu, maksimalni period povrata investicije ili ograničenje ukupne investicije. Ovo omogućava da se sistem ne optimizuje samo tehnički, već i ekonomski. Na primer, tehnički je moguće izgraditi veoma veliki PV sistem, ali to ne znači da je ekonomski optimalan. DIM traži onu konfiguraciju koja najbolje zadovoljava tehnička ograničenja i finansijske ciljeve. Ako neka komponenta nije isplativa, optimalna veličina te komponente može biti nula, što znači da se ne preporučuje njena ugradnja.
Proces rada u aplikaciji može se objasniti kroz jednostavan primer iz video-tutorijala. Korisnik kreira novi projekat, dodaje scenario i bira osnovne komponente: priključak na električnu mrežu, PV sistem, bateriju i fiksnu potrošnju. Zatim definiše lokaciju, unosi postojeću snagu priključka na mrežu, bira unapred definisane modele snabdevanja električnom energijom, dodaje PV niz sa raspoloživom površinom od 1.000 kvadratnih metara, ostavlja podrazumevane parametre baterije i definiše godišnju potrošnju električne energije, na primer za veliki hotel. Nakon toga unosi finansijske parametre, kao što je subvencija od 50%, i pokreće optimizaciju. Aplikacija zatim izračunava optimalnu konfiguraciju, veličine komponenti i način rada sistema tokom godine.
Rezultati optimizacije prikazuju se u posebnom delu „Results”. Tu korisnik dobija pregled optimalne konfiguracije sistema, preporučene veličine komponenti, operativne grafikone i finansijske pokazatelje. Dijagram sistema prikazuje samo one komponente koje optimizator preporučuje u optimalnom rešenju. Ispod toga se nalaze ključne preporuke, kao što su optimalna snaga PV sistema, kapacitet baterije, veličina elektrolizera, kapacitet rezervoara za vodonik ili broj EV punjača. Operativni pregled prikazuje kako sistem radi tokom vremena: koliko energije proizvodi PV sistem, kada se baterija puni i prazni, kada se energija kupuje iz mreže, koliko se vodonika proizvodi i prodaje, kakvo je stanje rezervoara i kako se kreću ostali tokovi energije i materijala.
Finansijski rezultati predstavljaju jedan od najvažnijih delova aplikacije. Korisnik može videti ukupni investicioni trošak, godišnje operativne troškove, prihode, profit, period povrata investicije, neto sadašnju vrednost, povrat na investiciju, internu stopu prinosa, nivelisani trošak električne energije i nivelisani trošak vodonika. Ovi pokazatelji omogućavaju da se investicija razume ne samo sa tehničke, već i sa poslovne strane. Ako projekat nema finansijskog smisla, aplikacija to jasno pokazuje. Ako ima, korisnik može videti zašto se isplati, kroz koje prihode, u kom roku i pod kojim pretpostavkama.
Posebno korisna funkcija je zaključavanje scenarija nakon optimizacije. Kada se scenario jednom optimizuje, njegovi ulazni podaci se više ne menjaju, čime se čuva pouzdanost rezultata. Ako korisnik želi da testira drugu pretpostavku, na primer da smanji subvenciju sa 50% na 0%, da doda elektrolizer ili da promeni cenu vodonika, potrebno je da duplira scenario i izmeni kopiju. Ovo omogućava uredno poređenje rezultata, jer se jasno zna koji ulazni podaci pripadaju kom scenariju.
DIM je alat koji povezuje tehničko projektovanje, ekonomsko odlučivanje i strateško planiranje. Njegova najveća prednost je u tome što korisniku pomaže da složenu energetsku ideju pretvori u konkretan, merljiv i uporediv investicioni scenario. Umesto da se odluke donose na osnovu procena „od oka”, aplikacija omogućava analizu zasnovanu na podacima, lokaciji, cenama, potrošnji, proizvodnji i finansijskim uslovima. Ona pokazuje ne samo šta bi moglo da se izgradi, već šta ima smisla izgraditi.
Zbog toga Danube INDEET Model može imati važnu ulogu u razvoju obnovljivih izvora energije, elektrifikaciji transporta i razvoju zelenog vodonika u Dunavskom regionu i šire. On je koristan kao podrška u ranoj fazi planiranja, pri izradi studija izvodljivosti, pri poređenju scenarija, pri pripremi investicionih odluka i pri komunikaciji između tehničkih stručnjaka, donosilaca odluka i investitora. Kombinovanjem obnovljive energije, baterija, EV punjenja, vodonika, kiseonika, otpadne toplote i mrežne infrastrukture, DIM pokazuje kako energetska tranzicija može biti planirana sistemski, racionalno i ekonomski opravdano.
Aplikacija je besplatna za korišćenje i distribuciju pod GPL v3 licencom, razvoj je finansiran kroz ERDF u okviru Danube INDEET projekta
Aplikaciju možete preuzeti na: https://www.lares.fer.hr/lares/projects/software_and_demo/danube_indeet_model
Detaljno uputstvo nalazi se na: https://danubeindeetmodel.github.io/
