No description available.

A variety of unicellular green algae have the ability to photo-produce molecular hydrogen (H2). Using sunlight to power the production of H2 from water is attractive due to the abundant supply of both resources and the potential for the technology to address global warming and energy supply concerns. Increasing levels of H2 production from those currently achievable with algal systems is a necessity for the technology to become economically feasible. Green unicellular algae are rare amongst organisms in that some have an ability to switch to an H2-producing metabolism when environmental conditions become anaerobic. The process of H2 production is greatly accentuated in the light due to the role of the photosynthetic apparatus directing electron flow to hydrogenase enzymes located in the chloroplast. Difficulties in maintaining continuous systems of H2 production largely result from the O2 sensitivity of hydrogenase enzymes. As O2 is generally produced through photosynthesis, the process of H2 production has always been short-lived. Recently, a process of inducing H2 production for several days was accomplished by depriving the growth medium of sulphur (Melis et al., 2000). Lacking sulphur, photosystem II activity diminishes to a point where any O2 evolved is consumed by respiration; this leads to the culture becoming anaerobic and to the onset of H2 production. The method of sulphur depletion has proven to be very useful for studies of H2 production due to enhanced rates over longer time periods being possible. This work was performed to search for new H2-producing Australian algal species and to shed light upon the molecular and biochemical interactions occurring when algal species move from aerobic photosynthetic growth to an anaerobic H2-producing status. An assay to test new species for an H2-producing ability was developed and implemented; leading to the isolation of new H2-producing species from Australian waters. The assay involved purging algal cultures in the dark with N2, sealing them in bioreactors and then exposing them to light. Metabolic profiling performed during this assay revealed cells to rapidly enter a fermentative metabolism upon the onset of anoxia. Acetate, formate and ethanol were key metabolites produced alongside H2 during this period. Metabolomics was used as a tool to understand the biochemical interactions occurring during 120 h of sulphur depleted H2 production. Extraction protocols were developed that allowed the detection and identification of over 100 metabolites using gas chromatography coupled to mass spectrometry, nuclear magnetic resonance spectroscopy and thin layer chromatography. Shifts in primary energy metabolism when cells switch from O2 production to H2 production were revealed. Indications are that both starch and triacylglyceride accumulate during the first 24 h of sulphur depletion prior to anoxia. Following the onset of anoxia, fermentative metabolism begins, H2 is produced and amino acids generally increase. A build-up of toxic fermentative end products and a lack of sulphur are believed to cause the termination of H2 production, rather than a lack of energy reserves. Key achievements of this work have been: • The establishment of an assay that can be used for future bio-prospecting work aimed at finding H2-producing algal species. • The isolation of new H2-producing green algal species from Australian waters. • The establishment of protocols for the extraction of metabolites from small volumes (1 ml) of Chlamydomonas reinhardtii cultures for analysis on a variety of analytical platforms. • The mapping of changes in metabolism of C. reinhardtii during the switch from an aerobic environment to an anaerobic H2-producing environment. • A range of recommendations for future research that may lead to higher H2 production.

The threat of climate change has led to many countries and regions adopting renewable targets. Scotland's is one of the most ambitious, with an aim to generate the equivalent to 100% of its electricity needs from renewable sources by 2020. Scotland has a very large renewable resource, primarily consisting of offshore and onshore wind, tidal stream, wave and hydro power; all of which are characterised by having variable output. Over a long period, such as a year, variability in renewable generation will average out and may meet or exceed total annual demand. This thesis investigates whether matching of demand and generation is possible within a timescale meaningful to electricity system users; that is whether renewable generation can meet electricity demand in any given hour. This was established by using historic data to create an hourly generation hindcast of Scotland's renewable generation over a 30 year climate “normal” period. These outputs are then compared to a hindcast of hourly demand based on observations over the most recent few years. The results demonstrated that it is possible for Scotland to rely entirely upon renewable generation to fulfil demand in any hour of the 30 year hindcast. However, it appears that the renewable capacity and storage currently built or within the Scottish planning system is only sufficient to match demand in 65% of the hours within the hindcast. The hindcast allows judgements to be made as to how 100% of demand could be met most effectively and provides the basis of a coherent planning strategy, with security of supply at its centre. Further wave and tidal stream capacity is shown to be of higher value than additional wind power but in the latter case, addressing the geographical diversity of wind power can enable maximise phasing between sites to increase the security of supply. Importantly this work provides a means of informing decision making about where best to develop wind, wave and tidal resources and what additional storage may be required in order to provide 100% security of supply. The results are also of particular importance to Scotland's renewable generation strategy in the case of assessing where new on- and off-shore wind farms should be developed, as wind is set to dominate Scotland's renewable portfolio for the foreseeable future.

Voir résumé étendu en français en fin de thèse. / In the actual energetic and economic context, energy polygeneration represents the answer regarding the efficient use of a fuel. This solution would diminish the losses associated to the classical methods of energy production and, as a result, would increase the installations' efficiency. The polygeneration systems (cogeneration/trigeneration of energy), consist of various technologies that offer alternatives to the global problems linked to energy, such as energy scarcity, energy supply security, emissions control from the production of energy, economy and energy conservation, etc.. This doctoral thesis examines two types of polygeneration of energy. The first part focuses on the analysis of a high power trigeneration system based on a gas turbine installation for production of electrical energy, the second part of the thesis is dealing with a system of micro-cogeneration of energy powered by a solar Stirling engine. Given the actuality and interest for the polygeneration field of energy production, there is a constant concern to simulate and optimize the operation of this kind of systems in order to achieve significant performance designed to satisfy the consumers' needs

The effective use of information system MES (Manufacturing Execution System) in the food company is the main topic of this master's thesis. The modularly built system provides valuable support of the production process on operational level. The thesis concentrates on the analysis of already implemented standard solution in the company's factory. Main goal is to propose expansion of the functioning area to the already existing solution, aiming for effective use of energy resources. It was necessary, in order to be able to achieve the goal, to get familiar with the complex corporate IT/ICT construction in alignment with the company's energy concept. The proposed solution is leaning on application of internal MES project methodology, leading to exact specification of energy component in the factory production frame. The thesis conclusions, besides the proposed solution itself should serve as an argument about the efficiency of starting MES system in other production factories of the company.

D. Tech. Industrial Engineering. / Discusses purpose of this study is to derive a new model capable of advanced diagnosis and analysis of energy usage to determine the possible energy efficiency potential through the following in a single model: Analysis of industrial historical data; Prediction of the industrial energy baseline; Computation of the industrial energy efficiency; and Optimization of the industrial energy consumption usage. In this context, the development of a new model involves: Carrying out literature survey; Carrying out Mathematical Analysis of the dynamics of energy efficiency in an industry; Critically analyzing and testing existing models; Evolve a new and novel model; Test the model using data from specific industry; Apply the model to eleven industrial sectors in South Africa. This thesis on energy efficiency potential will be a milestone for different stakeholders, policymakers and decision makers in the energy sector at national and international levels who are, or will be interested in reducing energy input and still produce the observed output levels, by becoming technically efficient. The approach adopted by the study is the integration of Index Decomposition Analysis (IDA), Artificial Neural Network (ANN) and Data Envelopment Analysis (DEA) into a single model.This methodology combines modeling, which is at the core of an energy-management technique, with a wider interpretation of activity growth, structure and efficiency changes which contribute to changes in energy consumption.

V současné době se problematika energetických úspor dostává do popředí zájmu jak na úrovni jednotlivých podniků, tak i na úrovni celého státu. Často bývá příčinou sporů ve vědeckých kruzích i mezi odborníky z praxe. Lidstvo tradičně začalo využívat energii z minerálních přírodních zdrojů, které však ve srovnání s obnovitelnými zdroji energie mají omezení. Výzkum a implementace moderních technologií jsou ztíženy otázkou investic a časově omezeny. Proto se evropská strategie energetické bezpečnosti zaměřuje na energetickou účinnost, která je jedním z nejefektivnějších způsobů zlepšení bezpečnosti spotřeby energie. Velké společnosti a podniky jsou jedním z hlavních spotřebitelů energie. Proto je tato vědecká práce zaměřena na problematiku úspor energie a zlepšování energetické účinnosti podniku. Těžiště práce spočívá ve vytvoření a zavedení metodiky pro úsporu energie a managementu hospodaření s energií ve výrobním procesu automobilového podniku. Dále je pro účely této práce vytvořen a popsán způsob vizualizace spotřeby energie v prostředí virtuální reality

No description available.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση των κυριότερων μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και η ανάλυση όλων των οικονομικών παραμέτρων ώστε να επιτύχουμε τη σχεδίαση του βέλτιστου συστήματος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία παρουσίαση των κυριότερων μονάδων παραγωγής ενέργειας. Αναφέρονται οι αρχές λειτουργίας και το κύκλωμα πάνω στην οποία βασίζεται ο κάθε σταθμός, ο βαθμός απόδοσης του κάθε συστήματος και τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτών. Αρχικά παρουσιάζονται οι ατμοηλεκτρικές, οι αεριοστροβιλικές και οι συνδυασμένου κύκλου συμβατικές μονάδες. Εξηγείται ο θερμοδυναμικός κύκλος λειτουργίας του Rankine πάνω στον οποίο βασίζεται η λειτουργία τους και οι προϋποθέσεις βέλτιστης λειτουργίας. Περιγράφεται ο κύκλος λειτουργίας και οι μετατροπές ενέργειας που πραγματοποιούνται στους στροβίλους και τα πρόσθετα μηχανήματα. Στην συνέχεια γίνεται αναφορά στους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ροής ποταμού και αποθήκευσης ενέργειας. Εξηγείται η μελέτη για την δημιουργία ενός τέτοιου σταθμού, αναλύονται οι υποδομές και οι κτιριακές εγκαταστάσεις που απαιτούνται. Κατόπιν, περιγράφονται οι πυρηνικοί σταθμοί. Αναλύεται η πυρηνική σχάση, παρουσιάζεται ο πυρηνικός αντιδραστήρας και τα είδη του. Εν συνέχεια, επισημαίνονται οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Για τα αιολικά συστήματα μελετάται η εγκατάστασή τους και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Αναφέρεται η δομή της ανεμογεννήτριας, η αρχή λειτουργίας και τα διάφορα είδη ανεμογεννητριών και αιολικών πάρκων που βρίσκουν εφαρμογή σήμερα. Για τα φωτοβολταϊκά συστήματα, περιγράφεται η βασική αρχή λειτουργίας τους, το φωτοβολταϊκό φαινόμενο καθώς και η δομή του συστήματος. Αναλύονται τα συστήματα επίπεδων και συγκεντρωτικών πλαισίων που υπάρχουν και οι διάφορες συσκευές που απαρτίζουν το φωτοβολταϊκό σύστημα. Επίσης, περιγράφονται τα συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο, καθώς και τα απομονωμένα. Κλείνοντας το κεφάλαιο, αναφέρονται τα γεωθερμικά συστήματα, οι κυψέλες καυσίμου και τα συστήματα παραγωγής ηλεκτρισμού από ενέργεια βιομάζας και παλιρροϊκής. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι πηγές ενέργειας και συγκεκριμένα τα ορυκτά καύσιμα. Γίνεται μία κατηγοριοποίηση σύμφωνα με τον ενεργειακό πόρο, εξετάζοντας τα αποθέματα, τη ζήτηση και την παραγωγή τους. Δίνονται πληροφορίες για το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, τον άνθρακα και τα πυρηνικά καύσιμα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον λιγνίτη, λόγω των αποθεμάτων που υπάρχουν στην χώρα μας, και παρατίθεται μία ανάλυση ενός λιγνιτικού θερμοηλεκτρικού συστήματος. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος σχεδιασμού ενός βέλτιστου συστήματος. Για την παραγωγή του βέλτιστου συστήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί παράμετροι που περιλαμβάνουν την πηγή ενέργειας, τον τύπου του ενεργειακού συστήματος, την εκτίμηση του κόστους παραγωγής και των εγκαταστάσεων καθώς και την επιλογή τοποθεσίας. Αυτές οι αποφάσεις βασίζονται σε έναν αριθμό από τεχνικούς, οικονομικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες που είναι σε μεγάλο βαθμό άσχετοι μεταξύ τους. Αναφέρονται οι μέθοδοι υπολογισμού του κόστους συντήρησης και λειτουργίας ενός ενεργειακού συστήματος. Γενικά ως συμπέρασμα δεν μπορούμε να καταλήξουμε σε έναν κανόνα, γιατί η βέλτιστη λύση είναι απόρροια αναγκών, προτεραιοτήτων και παραμέτρων που προκύπτουν σε κάθε περίπτωση Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσεται μία μελέτη οικονομικής φύσεως. Για μια ενεργειακή επένδυση είναι απαραίτητη μία ανάλυση δαπανών του κύκλου ζωής της. Μέσω της ανάλυσης αυτής αξιολογούνται οι συνολικές κύριες και λειτουργικές δαπάνες, λαμβάνεται υπόψη η «χρονική αξία» των χρημάτων και ενσωματώνονται οι διακυμάνσεις στην τιμή των καυσίμων. Η ανάλυση δαπανών κύκλων ζωής εξετάζει το κόστος κατά τη διάρκεια της ζωής του συστήματος και όχι μόνο το αρχικό κόστος. Έτσι είναι ευκολότερη η συγκριτική μελέτη των συστημάτων που θέλουμε να εγκαταστήσουμε. Στο πέμπτο κεφάλαιο ως αποτέλεσμα ενός οικονομικότερου οπότε και βέλτιστου συστήματος αναφέρεται η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Τα συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας παράγουν ταυτόχρονα αξιοποιήσιμη ηλεκτρική και θερμική ενέργεια μέσω ενός ενιαίου συστήματος. Η παραγόμενη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για θερμική χρήση όσο και για ψύξη ή κλιματισμό. Βασικό πλεονέκτημα και κίνητρο εφαρμογής της αποτελεί η αυξημένη απόδοση του συστήματος, έναντι της χωριστής λειτουργίας συμβατικών συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής και θερμικής ενέργειας. Η εξοικονόμηση αυτή προκύπτει από την ανάκτηση και αξιοποίηση της θερμότητας, που διαφορετικά θα απορριπτόταν στο περιβάλλον Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζεται το ελληνικό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το Ελληνικό ενεργειακό σύστημα βρίσκεται την τελευταία δεκαετία σε φάση σημαντικών αλλαγών. Η διείσδυση του φυσικού αερίου, η κατασκευή των διευρωπαϊκών δικτύων, η προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και εξοικονόμησης ενέργειας και τέλος η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν τα νέα δεδομένα του. Σημαντικές είναι οι επιπτώσεις των νέων αυτών δεδομένων στην ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού της χώρας, στην μείωση της εξάρτησης της από το εισαγόμενο πετρέλαιο, με όλα τα συνεπαγόμενα οφέλη στην εθνική οικονομία, στην εξοικονόμηση μη ανανεωνόμενων ενεργειακών πόρων, στην αύξηση της αποδοτικότητας των διαδικασιών παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας, στην προστασία του περιβάλλοντος και τέλος στην βελτίωση των παρεχομένων υπηρεσιών στους καταναλωτές. / The subject of this diploma thesis is the study of the types of electric generation systems and their comparative study. Initially are presented summarizing the basic principles of operation and the particular characteristics of each station. The energy systems being analyzed are steam cycle, gas fired, combined cycle, hydroelectric, nuclear power, solar, wind, geothermal and biomass systems. A brief description of fuels takes place presenting oil, natural gas, coal and its derivatives and nuclear fuels. Accent is given in the lignite and a short description of a lignite thermoelectric station is given. Then, the criteria are mentioned which are suitable for the choice of optimal energy system such as operational and functional costs, prices of fuels, types of generation system and technical and environmental issues. Also an economic study is realized. A life cycle cost analysis that evaluates the total owning and operating cost and takes into account the “time value” of money. Furthermore, the co-production of energy and heat as emanation of the most optimal system is included. Finally, the energy situation that prevails in Greece is presented.

La Directive européenne et les politiques de prévention du changement climatique conduisentà un développement important des Énergies Renouvelables pour la production d'électricité. Cecontexte politique est en train d'induire l'insertion massive de production intermittente d'origineéolien dans les réseaux électriques. Pour répondre à la question des limites de l'intégration de l'éoliendans les réseaux électriques, nous nous appuyons sur l'étude des aspects technique et économiques.Dans ce cadre, cette thèse s'intéresse d'une part à l'étude de l'efficacité des dispositifs d'incitationéconomique du point de vue de leur efficacité à stimuler la croissance de l'énergie éolienne et d'autrepart, aux problématiques techniques de court et long terme liées à l'intermittence de l'éolien. Dans lecourt-terme, les problèmes du réseau électrique ainsi que les ajustements dans le marché del'électricité sont abordés. Dans le long terme, l'impact de l'éolien sur la sûreté de fonctionnement estévalué au moyen d'un algorithme de calcul du crédit de capacité de l'éolien. / The development of Renewable Energy for electricity production has increased due to theEuropean policies and directives to prevent climate change. This political context is promoting amassive insertion of intermittent wind electricity production into electrical networks. There are stilldoubts about the limitations of integrating wind power into the electrical networks. For this reason,we focus on the study technical and economic aspects to approach these limitations. The firstpurpose of this research is to determine the effectiveness of the economical incentives policies inorder to stimulate growth in the wind power production. The second one is to evaluate the technicalproblems in the short and long term caused by the intermittency of wind power. In the short-term,the problems of power systems as well as the adjustments in the electricity market are discussed. Inthe long term, the impact of wind power reliability (in the network) is evaluated by using an algorithmto calculate the capacity credit of wind power.