Decision Making Tools for Sustainable Transition Toward Low Carbon Energy Technologies in the Residential Sector

Abstract

Aliniant-se amb l’ambiciós paquet energètic i climàtic de la UE 2030 per reduir les emissions d’efecte hivernacle i substituir les fonts de calor convencionals mitjançant la presència de participacions d’energia renovable per aconseguir una comunitat d’energia nul·la, les parts interessades del sector residencial s’enfronten a diversos aspectes tècnics, econòmics i ambientals. qüestions per assolir els objectius de la UE en un futur proper. Aquesta tesi se centra en dues transformacions estructurals claus necessàries per a una transició sostenible cap a la producció d’energia neta: el problema de les tecnologies d’energia amb baix carboni que representen els sistemes solars de calefacció urbana juntament amb l’emmagatzematge estacional d’energia i la seva aplicació per aconseguir edificis d’energia gairebé nul·la. L’abordatge d’aquests reptes s’inicia mitjançant l’ús del disseny i l’optimització de sistemes d’energia neta incorporats a l’aprenentatge automàtic i l’anàlisi de dades per desenvolupar eines d’enginyeria de processos assistits per ordinador. Aquestes eines ajudarien a abordar els reptes de les parts interessades, contribuint així a la transició cap a un futur més sostenible.

Alineándose con el ambicioso paquete de energía y clima de la UE 2030 para reducir las emisiones de efecto invernadero y reemplazar las fuentes de calor convencionales a través de la presencia de energía renovable para lograr una comunidad de energía neta cero, las partes interesadas en el sector residencial se enfrentan a varios problemas técnicos, económicos y ambientales. cuestiones para cumplir los objetivos de la UE en un futuro próximo. Esta tesis se centra en dos transformaciones estructurales clave necesarias para la transición sostenible hacia la producción de energía limpia: el problema de las tecnologías energéticas bajas en carbono que representan los sistemas de calefacción de distrito solar junto con el almacenamiento de energía estacional, y su aplicación para lograr edificios de energía casi nula. El abordaje de estos desafíos se inicia mediante el uso del diseño y la optimización de sistemas de energía limpia incorporados con el aprendizaje automático y el análisis de datos para desarrollar herramientas de ingeniería de procesos asistida por computadora. Estas herramientas ayudarían a abordar los desafíos de las partes interesadas, contribuyendo así a la transición hacia un futuro más sostenible.

Aligning with the ambitious EU 2030 climate and energy package for cutting the greenhouse emissions and replacing conventional heat sources through the presence of renewable energy share to achieve net-zero-energy community, the stakeholders at residential sector are facing several technical, economic, and environmental issues to meet the EU targets in the near future. This thesis is focusing on two key structural transformations needed for sustainable transition towards clean energy production: the low carbon energy technologies problem represented by the solar district heating systems coupled with seasonal energy storage, and its application to achieve Nearly Zero Energy Buildings. The Tackling for these challenges is instigated through using design and optimization of clean energy systems incorporated with machine learning and data analysis to develop Computer-Aided Process Engineering tools. These tools would help in addressing the stakeholder’s challenges, thus contributing to the transition towards a more sustainable future.