Cogeneration is a cost-effective technology, and modern greenhouses are considered one of the best applications for it due to their energy intensity. Taking into account that in such cases the production cost is significantly affected by the cost of energy, the potential of combined heat and power (CHP) has already been examined and proved in practice in some European countries, with the Netherlands being the most representative example. In this study, a comparative investigation of the greenhouse energy cost in all European countries is presented through the use of a combined cooling heat and power (CCHP) system. Using actual historical data spanning a decade, a total overview of the European level is given regarding greenhouse thermal requirements and CCHP energy costs for the cultivation of products with an accepted temperature cultivation range 20 ± 5 °C. By consulting (a) the available daily historical meteorological data for the 2008–2018 period, (b) the recorded actual electricity and natural gas prices for the 2008–2018 period, and (c) the technical characteristics of the CCHP system, the annual heating and cooling requirements of greenhouses are determined for all EU countries. Assuming a cogeneration unit with an internal combustion engine (ICE) as a prime mover, as well as a single-effect absorption chiller for the production of useful cooling, the unitary cost of energy is estimated along with the annual cost for heating and cooling per unit cultivation area. Using this methodology, the economic efficiency of cogeneration in greenhouses is assessed for the selected 10-year period, allowing the identification of the countries that benefit the most from this technology. The results indicate that the spark ratio (e.g., the electricity to natural gas price ratio) is the most crucial parameter for greenhouse costs. For countries where the ratio is larger than 3, greenhouses can even result in an extra cashflow instead of energy expenditures. The most favorable conditions for cogeneration use were found in Italy and the United Kingdom with an average spark ratio more than 4, resulting in an annual total cost of heating energy close to −7 €/m2 per year. On the other hand, cogeneration proved not to be a cost-efficient system in Sweden and Finland as a result of significantly high greenhouse energy requirements.

No abstract

No abstract

A systematic method to evaluate the economic operating performance of existing combined heat and power (CHP) or combined cooling heat and power (CCHP) generation systems is applied. Two key performance indicators are selected to evaluate both the technical and the economic performance, based on operating recording data; the capacity factor and the capital recovery. The case study for eight projects in Athens is presented with the purpose to reveal the current situation of CHP in Greece and identify reasons that are hindering its penetration. Interesting conclusions were reached from the analysis. Only two out of the eight projects managed to achieve the break-even point in less than four years since the beginning of their operation, while oversizing phenomena were noticed in many cases leading in extremely low capacity factors.

Κύριος στόχος της παρούσας διατριβής είναι ο έλεγχος οικονομικής βιωσιμότητας και η διερεύνηση της επίδρασης των συστημάτων συμπαραγωγής, ηλεκτρισμού, θερμότητας και ψύξης (ΣΗΘΨ) στην οικονομική απόδοση, την ενεργειακή και περιβαλλοντική συμπεριφορά σύγχρονων θερμοκηπίων. Για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε συστηματικός έλεγχος επενδυτικής και λειτουργικής βιωσιμότητας των εν λόγω συστημάτων, συγκριτικά με τρεις εναλλακτικούς συνδυασμούς τεχνολογιών για θέρμανση και ψύξη, επιλέγοντας το Σταθμισμένο Κόστος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΚΠΗΕ, LCOE) ως δείκτη αξιολόγησης. Στο πλαίσιο του σχεδιασμού συμπαραγωγής σε θερμοκήπια, προτάθηκε ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο, το οποίο περιγράφει το ημερήσιο θερμικό και ψυκτικό φορτίο της εγκατάστασης κατά τη διάρκεια του έτους, και υπολογίζει το μέγεθος του απαιτούμενου εξοπλισμού μαζί με τις ημερήσιες ενεργειακές ροές. Η οικονομική απόδοση της επένδυσης προσδιορίστηκε με τον δείκτη επιστροφής της επένδυσης (Return on Investment, ROI), η ενεργειακή συμπεριφορά του θερμοκηπίου με έναν τροποποιημένο δείκτη εξοικονόμησης πρωτογενούς ενέργειας (Modified Primary Energy Savings Ratio, MPESR), ενώ η περιβαλλοντική συμπεριφορά με τον δείκτη μείωσης εκπομπών CO2, (CO2 Savings Ratio, SRCO2). Ως κινητήρας επιλέχθηκε η μηχανή εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) λόγω της ευρείας χρήσης της, και η ανάλυση εφαρμόστηκε για τα δεδομένα της Ελλάδας. Ωστόσο, μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά σε οποιαδήποτε χώρα, χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα τεχνικά, μετεωρολογικά και οικονομικά χαρακτηριστικά. Αποδείχθηκε ότι από τις οικονομικές παραμέτρους, οι τιμές ενέργειας και οι επιδοτήσεις που δίνονται για την προώθηση της συμπαραγωγής έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση τόσο στη βιωσιμότητα όσο και στο σχεδιασμό, ενώ από τις τεχνικές παραμέτρους, οι αποδόσεις εξοπλισμού φάνηκαν καθοριστικές στη συγκριτική αξιολόγηση με εναλλακτικά συστήματα. Η συμπαραγωγή αποδείχθηκε μία οικονομικά αποδοτική λύση για τα θερμοκήπια, που σε συνδυασμό με την ενεργητική ψύξη με ψύκτες απορρόφησης, αυξάνει την ετήσια παραγωγικότητα και τις ταμειακές ροές, παρουσιάζοντας ωστόσο σημαντικές διαφοροποιήσεις ανάμεσα σε περιοχές με διαφορετικά κλιματικά χαρακτηριστικά, και προϊόντα με διαφορετικές προδιαγραφές καλλιέργειας.