Οικονομική λειτουργία μη κρίσιμων φορτίων σε εγκατάσταση υπό καθεστώς ενεργειακού ή λογιστικού συμψηφισμού
| datacite.contributor.RelatedPerson | Κουνάβης, Παναγιώτης | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Παπαδασκαλόπουλος, Δημήτριος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Βοβός, Παναγής | |
| dc.contributor.author | Βασιλάκης, Ευάγγελος | |
| dc.contributor.other | Vasilakis, Evangelos | |
| dc.date.accessioned | 2026-10-02T06:28:48Z | |
| dc.date.available | 2026-10-02T06:28:48Z | |
| dc.date.issued | 2026-10-01 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την οικονομική λειτουργία των μη κρίσιμων φορτίων μιας οικιακής εγκατάστασης αυτοπαραγωγής, κατά τη μετάβαση από το ευνοϊκό καθεστώς του ενεργειακού συμψηφισμού (Net-Metering) στο απαιτητικό πλαίσιο του ταυτοχρονισμένου λογιστικού συμψηφισμού (Net-Billing). Στη σύγχρονη ενεργειακή πραγματικότητα, η δυναμική τιμολόγηση τιμωρεί αυστηρά την αναντιστοιχία ηλιακής παραγωγής και οικιακής ζήτησης, καθιστώντας τον ταυτοχρονισμό (load shifting) μονόδρομο για τη βιωσιμότητα τέτοιων επενδύσεων.Για την επίλυση του προβλήματος, αναπτύχθηκε ένα προηγμένο μαθηματικό μοντέλο Μεικτού Ακέραιου Γραμμικού Προγραμματισμού (MILP), σχεδιασμένο να λειτουργεί ως Σύστημα Ενεργειακής Διαχείρισης (HEMS). Ο αλγόριθμος ελαχιστοποιεί το ημερήσιο λειτουργικό κόστος μετατοπίζοντας στοχευμένα την κατανάλωση των ευέλικτων φορτίων —συγκεκριμένα, μετατρέποντας τον ηλεκτρικό θερμοσίφωνα σε ενεργή «θερμική μπαταρία»— σεβόμενος αυστηρά τους θερμοδυναμικούς περιορισμούς και τα όρια άνεσης του χρήστη.Η αξιολόγηση διεξήχθη μέσω ετήσιας προσομοίωσης με πραγματικά δεδομένα, εξετάζοντας διαφορετικές χωρητικότητες δεξαμενής (150 L, 300 L, 450 L) υπό συνθήκες μεταβλητών τιμών χονδρικής. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την υπεροχή της ευφυούς διαχείρισης: Το σύστημα διατήρησε τον χρόνο απόσβεσης (DPP) σταθερά στα 2,0 έτη στο Net-Billing, αποφεύγοντας οικονομικές απώλειες της τάξης των 7.300 € στη συνολική Καθαρή Παρούσα Αξία (NPV) έναντι της χρήσης ενός κλασικού, «άκαμπτου» θερμοστάτη (Rule-Based Control). Επιπλέον, αναδείχθηκε η δεξαμενή των 300 L ως η βέλτιστη (optimal sizing) αρχιτεκτονική επιλογή.Η εργασία αποδεικνύει ότι τα λογισμικά έξυπνης διαχείρισης αποτελούν το κλειδί για την ανεξαρτητοποίηση του σύγχρονου «καταναλωτή-παραγωγού» (prosumer) από τις διακυμάνσεις της αγοράς, ενισχύοντας ταυτόχρονα τη σταθερότητα του ηλεκτρικού δικτύου. Στο μέλλον, το μοντέλο μπορεί να βελτιωθεί μέσω μεθόδων προγνωστικού ελέγχου (Model Predictive Control) και αλγορίθμων μηχανικής μάθησης για ακριβέστερες προβλέψεις καιρού και ζήτησης.Η εργασία δομείται ως εξής: Το Κεφάλαιο 1 εισάγει στο πρόβλημα και στα καθεστώτα Net-Metering και Net-Billing. Το Κεφάλαιο 2 αναλύει τεχνικά και οικονομικά τα μη κρίσιμα φορτία και τη χρησιμότητά τους.Στο Κεφάλαιο 3 διατυπώνεται αναλυτικά το μαθηματικό μοντέλο MILP, οι αντικειμενικές συναρτήσεις και οι περιορισμοί. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων (3D & 2D γραφήματα) και η εκτενής οικονομική ανάλυση ευαισθησίας. Τέλος, το Κεφάλαιο 5 συνοψίζει τα τελικά συμπεράσματα και τις μελλοντικές προοπτικές. | |
| dc.description.translatedabstract | This diploma thesis addresses the economic operation of non-critical loads in a residential prosumer facility, specifically focusing on the transition from the favorable Net-Metering policy to the demanding framework of realtime Net-Billing. In the modern energy reality, dynamic pricing severely penalizes the mismatch between solar generation and household demand, making load synchronization (load shifting) imperative for the financial viability of such investments.To solve this problem, an advanced mathematical Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model was developed, designed to operate as a Home Energy Management System (HEMS). The algorithm minimizes daily operational costs by optimally shifting the consumption of flexible loads —specifically, transforming the domestic electric water heater into an active "thermal battery"—while strictly adhering to thermodynamic constraints and user comfort limits.The evaluation was conducted through an annual simulation using real-world data, examining different tank capacities (150 L, 300 L, 450 L) under varying wholesale price scenarios. The results conclusively confirmed the superiority of intelligent management: The system maintained a steady Discounted Payback Period (DPP) of 2.0 years under Net-Billing, averting economic losses of approximately 7,300 € in the overall Net Present Value (NPV) compared to the use of a conventional, rigid thermostat (Rule-Based Control). Furthermore, the 300 L tank was identified as the optimally sized architectural choice.This thesis demonstrates that smart management software is the key to emancipating the modern prosumer from market volatility, while simultaneously enhancing the stability of the electrical grid. In the future, the model can be further improved through Model Predictive Control (MPC) and machine learning algorithms for more accurate weather and demand forecasting.The thesis is structured as follows: Chapter 1 introduces the problem and the Net-Metering and Net-Billing frameworks. Chapter 2 provides a technical and economic analysis of non-critical loads and their utility. Chapter 3 formulates the MILP mathematical model, detailing the objective functions and constraints. Chapter 4 presents the simulation results (3D & 2D graphs) and the extensive economic sensitivity analysis. Finally, Chapter 5 summarizes the definitive conclusions and outlines future perspectives. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/32811 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Greece | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/ | |
| dc.subject | Μη κρίσιμα φορτία | |
| dc.subject | Ενεργειακός συμψηφισμός | |
| dc.subject | Λογιστικός συμψηφισμός | |
| dc.subject | Ετεροχρονισμός φορτίου | |
| dc.subject | Θερμική αποθήκευση | |
| dc.subject | Ευέλικτα φορτία | |
| dc.subject | Ταυτοχρονισμός φορτίου | |
| dc.subject | Θερμικές μπαταρίες | |
| dc.subject.alternative | Non-critical loads | |
| dc.subject.alternative | Net metering | |
| dc.subject.alternative | Virtual net metering | |
| dc.subject.alternative | Load shifting | |
| dc.subject.alternative | Thermal storage | |
| dc.subject.alternative | Flexible loads | |
| dc.subject.alternative | Load synchronization | |
| dc.subject.alternative | Thermal batteries | |
| dc.title | Οικονομική λειτουργία μη κρίσιμων φορτίων σε εγκατάσταση υπό καθεστώς ενεργειακού ή λογιστικού συμψηφισμού | |
| dc.title.alternative | Economic operation of non-critical loads in a facility under netmetering or virtual net-metering scheme |