University of Applied Sciences Ansbach

Μεταπτυχιακό στη Μηχανική σε Έξυπνα Ενεργειακά Συστήματα

Λόγω της ενεργειακής μετάβασης, ο ενεργειακός κλάδος διέρχεται σήμερα μια σημαντική αλλαγή. Το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως τα φωτοβολταϊκά ή η αιολική ενέργεια, αυξάνεται σταθερά, επιτρέποντας στους καταναλωτές να παράγουν ενέργεια αντί να την καταναλώνουν μόνο. Η αυξανόμενη αποκέντρωση των μονάδων παραγωγής ενέργειας και η αυξημένη μεταβλητότητα της παραγωγής ενέργειας, π.χ. λόγω της μεταβαλλόμενης ηλιακής ακτινοβολίας, καθιστούν απαραίτητη την έξυπνη δικτύωση. Μόνο η ψηφιοποίηση θα επιτρέψει τόσο τη μετατροπή σε ένα οικονομικό σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, εξασφαλίζοντας τον εφοδιασμό μακροπρόθεσμα.

Για τον σκοπό αυτό, απαιτούνται διεπιστημονικά εκπαιδευμένοι εμπειρογνώμονες που διαθέτουν βαθιά εμπειρία στον τομέα των ενεργειακών επιστημών και των ψηφιακών τεχνολογιών, καθώς και ικανότητες για οργανωτική εφαρμογή από οικονομικής, νομικής και οικολογικής άποψης.

Για τον σκοπό αυτό, οι φοιτητές του διεθνούς και αγγλόφωνου μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών SES μαθαίνουν τις διαφορετικές τεχνολογίες παραγωγών και καταναλωτών σε σύγχρονα, αποκεντρωμένα ενεργειακά δίκτυα. Ασχολούνται ιδιαίτερα με την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των μεμονωμένων συμμετεχόντων και τις σχετικές διαδρομές μετάδοσης, καθώς και την προκύπτουσα αλληλεπίδραση του συνολικού συστήματος. Διδάσκονται επίσης γνώσεις από τον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης (AI) και της βελτιστοποίησης, σε συνδυασμό με τις αντίστοιχες δυνατότητες από τον τομέα της τεχνολογίας πληροφοριών και επικοινωνιών για ασφαλή και αξιόπιστη ανταλλαγή δεδομένων. Στόχος είναι η βελτίωση της κατανόησης των μεμονωμένων τεχνολογιών γεννήτριας και καταναλωτή και, ειδικότερα, η μετάδοση γνώσεων και δεξιοτήτων σχετικά με τη βέλτιστη λειτουργία ενός ολόκληρου ενεργειακού συστήματος.

Έτσι, οι φοιτητές αποκτούν γνώσεις σχετικά με τον σχεδιασμό, τη λειτουργία και τη βελτιστοποίηση ευφυών, αποκεντρωμένων ενεργειακών συστημάτων μέσω της εφαρμογής καινοτόμων και ψηφιακών τεχνολογιών. Η αυξανόμενη πολυπλοκότητα και η διασύνδεση των ενεργειακών τομέων καθιστά τους αποφοίτους του SES ιδανικούς ειδικούς και διευθυντές όχι μόνο στον τομέα της παραγωγής και εμπορίας ενέργειας, αλλά και στον κλάδο των ακινήτων και του τομέα της τεχνολογίας κτιρίων, στην αυτοκινητοβιομηχανία ή σε ενεργοβόρες βιομηχανίες (δομικά υλικά, χημικά, γυαλί, μη σιδηρούχα μέταλλα, χαρτί και χάλυβας).

Παράδειγμα ενός έξυπνα δικτυωμένου ενεργειακού συστήματος:

Κατοικία με φωτοβολταϊκό σύστημα, αποθήκευση μπαταριών, αντλία θερμότητας και σταθμό φόρτισης για ηλεκτρικό αυτοκίνητο.

Χειμωνιάτικο πρωινό, κάνει κρύο έξω, αλλά ο ήλιος λάμπει και το φωτοβολταϊκό σύστημα παρέχει ηλεκτρικό ρεύμα. Οι κάτοικοι βρίσκονται στο σχολείο ή στη δουλειά. Η τεχνητή νοημοσύνη αναγνωρίζει την σταθερά ηλιόλουστη πρόγνωση καιρού και ενεργοποιεί το πλυντήριο ρούχων. Δεδομένου ότι προβλέπεται σοβαρός παγετός για την επόμενη νύχτα, η αντλία θερμότητας λειτουργεί επίσης για να φορτίσει επαρκώς το αποθεματικό θερμότητας. Η μπαταρία φορτίζεται με την πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια.

Το βράδυ, η οικογένεια επιστρέφει σπίτι και το ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι συνδεδεμένο. Η αυξημένη ζήτηση ενέργειας που αναμένεται από την Τεχνητή Νοημοσύνη λόγω του φωτός και άλλων καταναλωτών στο σπίτι θα μειώσει σημαντικά το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας, έτσι ώστε η διαδικασία φόρτισης με δική της ηλεκτρική ενέργεια να μην απελευθερωθεί για το ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Δεδομένου ότι δεν απαιτούνται ταξίδια για την επόμενη μέρα στο γραφείο στο σπίτι, η Τεχνητή Νοημοσύνη αποφασίζει επίσης να μην φορτίσει το αυτοκίνητο με ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο κατά τη διάρκεια της νύχτας, αλλά περιμένει μέχρι να είναι διαθέσιμη επαρκής αιολική ενέργεια (πρόγνωση καιρού) την επόμενη μέρα.

Αυτό ακούγεται απλό, αλλά είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο έργο. Δεν είναι κάθε σύστημα που αποτελείται από μεμονωμένες γεννήτριες ενέργειας, καταναλωτές και μονάδες αποθήκευσης αυτόματα «έξυπνο». Δεν πρέπει να ανταλλάσσονται μόνο οι ροές ενέργειας, αλλά πάνω απ' όλα, πληροφορίες, προβλέψεις και δεδομένα. Επιπλέον, πρέπει να υπάρχει μια έξυπνη μονάδα που μεταφράζει αυτές τις πληροφορίες και τα δεδομένα σε αποφάσεις και τις κοινοποιεί στους συμμετέχοντες σε πραγματικό χρόνο ή ως πρόβλεψη ή χρονοδιάγραμμα. Στο μέλλον, όλο και περισσότερα από αυτά τα εξαιρετικά πολύπλοκα ενεργειακά συστήματα θα αναδειχθούν ως σημαντικό δομικό στοιχείο για την ενεργειακή μετάβαση και έναν βιώσιμο και αναγεννητικό ενεργειακό εφοδιασμό.