The challenges for future sustainab

The challenges for future sustainable energy systems will have to address the limits to climate change [1] and therefore GHG (greenhouse gases) emissions reduction targets, as those set, for example, by the EU (European Union) for 2050 [2]. In order to comply with these ambitious targets, energy systems will have to strongly rely on RES (renewable energy sources). The particular optimum portfolio of renewable energy sources will depend on the geographical region and local climate conditions, but in most places will surely include solar PV (photovoltaic), wind, hydroelectric and biomass. A large penetration of RES in the electricity system will introduce new challenges mainly associated to its variability and limited flexibility (i.e., their limited ability to balance rapid changes in renewable generation and demand by adjusting their output).

On the other hand, the transport sector is responsible for a significant share of energy demand, typically about a third of final energy demand, and a relevant source of GHG emissions, about a fourth of total emissions [3]. To change this paradigm, the EV (electric vehicle), being more energy efficient than the ICE (internal combustion engine) vehicle and having the possibility to be fueled by renewable electricity, is expected to play a major role in future mobility systems. The widespread deployment of EVs will also introduce new challenges, including higher electricity demand and significant changes to the load diagram. Conversely, EV batteries may work as a large scale energy storage, required to absorb excess energy peaking on a RES dominant energy grid [4] and [5].

The purpose of this work is to explore the synergies and conflicts between the large penetration of renewable energy sources, with particular emphasis on solar photovoltaic and wind power, and the widespread deployment of electric vehicles in future sustainable energy systems.

Future energy scenarios for Portugal in 2050 are used as case study. This country is particularly suitable to test the interaction between renewable energy sources and electric vehicles since it has significant solar, hydro and wind power potentials (although the former is mostly untapped) [6], [7] and [8] and may be considered to be on the forefront in the promotion of the EV, with an ambitious electric mobility program which includes an already deployed public recharging infrastructure [9].

2. Methodology
2.1. Energy systems modeling
For the simulation of the Portuguese electricity and transport systems and integration of electricity sources, different simulation tools were considered and, in the end, EnergyPLAN [10] was chosen. For a comprehensive review of energy systems modeling tools, see Ref. [11]. EnergyPLAN is a validated deterministic computer model designed for energy systems analysis that optimizes the operation of a given energy system on the basis of inputs and outputs defined by the user. The reasons behind the choice are: (1) the objective of this research is to investigate the ability of PV and EVs to facilitate the large-scale integration into a country level electricity system of each other, and EnergyPLAN is a simulation model at regional and national levels including the major primary sectors of an energy system, namely electricity and transport; (2) it was required an instrument with a temporal fine analysis capability, instead of an aggregated annual demand and production analysis, and EnergyPLAN, being an hourly simulation computer tool, satisfies that condition, making it suitable to model the sun power integration (and power from other renewables), considering its variability; (3) ample previous research about integration of fluctuating renewable energy resources has been carried out by using this tool, such as [12], [13] and [14]. These features indicate that EnergyPLAN is appropriate to this study.

The transport analysis was constrained to the light passenger vehicles, i.e., it excludes buses and trains. This is the segment where EVs have the most market potential. In order to ensure the model is simulating the Portuguese energy system correctly, a reference model was created and validated representing the year 2011. The model approach is schematized in Fig. 1 and in the following sections more details are provided.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

The challenges for future sustainable energy systems will have to address the limits to climate change [1] and therefore GHG (greenhouse gases) emissions reduction targets, as those set, for example, by the EU (European Union) for 2050 [2]. In order to comply with these ambitious targets, energy systems will have to strongly rely on RES (renewable energy sources). The particular optimum portfolio of renewable energy sources will depend on the geographical region and local climate conditions, but in most places will surely include solar PV (photovoltaic), wind, hydroelectric and biomass. A large penetration of RES in the electricity system will introduce new challenges mainly associated to its variability and limited flexibility (i.e., their limited ability to balance rapid changes in renewable generation and demand by adjusting their output).ในทางกลับกัน ภาคการขนส่งรับผิดชอบร่วมกันอย่างมีนัยสำคัญของความต้องการพลังงาน โดยทั่วไปประมาณหนึ่งในสามของความต้องการพลังงานขั้นสุดท้าย และเกี่ยวข้องแหล่งที่มาของการปล่อยก๊าซ GHG ประมาณหนึ่งในสี่ของการปล่อยทั้งหมด [3] การเปลี่ยนกระบวนทัศน์นี้ EV (ไฟฟ้ายานพาหนะ), เป็นพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ารถน้ำแข็ง (เครื่องยนต์สันดาปภายใน) และมีความสามารถในการทดแทนไฟฟ้า กลุ่มคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในระบบการเคลื่อนไหวในอนาคต การใช้อย่างแพร่หลายและจะนำความท้าทายใหม่ ๆ รวมทั้งความต้องการไฟฟ้าสูงและการเปลี่ยนแปลงสำคัญในการโหลดไดอะแกรม ในทางกลับกัน EV แบตเตอรี่อาจทำงานเป็นการจัดเก็บข้อมูลพลังงานขนาดใหญ่ ต้องการเพื่อดูดซับพลังงานส่วนเกินจุดบนตารางพลังงานหลัก RES [4] [5]วัตถุประสงค์ของงานนี้คือการ สำรวจแยบยล และความขัดแย้งระหว่างเจาะขนาดใหญ่ของแหล่งพลังงานหมุนเวียน โดยเน้นเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์แสงอาทิตย์และลม และใช้งานอย่างแพร่หลายของยานพาหนะไฟฟ้าระบบพลังงานที่ยั่งยืนในอนาคตสถานการณ์พลังงานในอนาคตสำหรับโปรตุเกสใน 2050 ใช้เป็นกรณีศึกษา ประเทศนี้เหมาะอย่างยิ่งในการทดสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างแหล่งพลังงานหมุนเวียน และยานพาหนะไฟฟ้าเนื่องจากมีลมและพลังงานน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ สำคัญพลังงานศักยภาพ (แม้ว่าส่วนใหญ่เป็นอดีตที่ไม่ได้ใช้) [6], [7] และ [8] และอาจถือเป็นส่วนสำคัญในการส่งเสริมของ EV ด้วยโปรแกรมเคลื่อนทะเยอทะยานไฟฟ้าซึ่งรวมถึงการใช้แล้ว recharging สาธารณูปโภค [9]2. วิธี2.1 การระบบพลังงานการสร้างโมเดลสำหรับการจำลองระบบไฟฟ้าและการขนส่งโปรตุเกสและรวมแหล่งไฟฟ้า เครื่องมือจำลองสถานการณ์ต่าง ๆ ได้ถือ แล้ว ในสุด เลือก EnergyPLAN [10] ทบทวนที่ครอบคลุมของเครื่องมือการสร้างแบบจำลองระบบพลังงาน ดูอ้างอิง [11] EnergyPLAN เป็นแบบ deterministic คอมพิวเตอร์ตรวจมาวิเคราะห์ระบบพลังงานที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบพลังงานที่กำหนดโดยใช้อินพุตและเอาท์พุตที่กำหนด โดยผู้ใช้ เหตุผลเบื้องหลังทางเลือก: (1) วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการ ตรวจสอบความสามารถของ PV และฟ้าเพื่ออำนวยความสะดวกรวม large-scale เป็นระบบไฟฟ้าระดับประเทศของแต่ละอื่น ๆ และ EnergyPLAN เป็นแบบจำลองระดับภูมิภาค และชาติรวมทั้งหลักหลักภาคระบบพลังงาน ได้แก่ไฟฟ้าและการขนส่ง (2) ก็ต้องใช้เครื่องมือที่ มีความสามารถที่ดีวิเคราะห์ขมับ แทนอุปสงค์รวมประจำปีการ และวิเคราะห์การผลิต และ EnergyPLAN การมีชั่วโมงการจำลองคอมพิวเตอร์เครื่องมือ เป็นไปตามเงื่อนไขนั้น ทำให้เหมาะสมกับแบบจำลองดวงอาทิตย์พลังงานรวม (และอำนาจอื่น ๆ เท่า), พิจารณาความแปรผันของ (3) งานวิจัยก่อนหน้ากว้างขวางเกี่ยวกับการรวมทรัพยากรพลังงานหมุนเวียนความการดำเนินการ เช่น [12], [13] [14] และ คุณลักษณะเหล่านี้บ่งชี้ว่า EnergyPLAN เหมาะสมกับการศึกษานี้The transport analysis was constrained to the light passenger vehicles, i.e., it excludes buses and trains. This is the segment where EVs have the most market potential. In order to ensure the model is simulating the Portuguese energy system correctly, a reference model was created and validated representing the year 2011. The model approach is schematized in Fig. 1 and in the following sections more details are provided.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ความท้าทายสำหรับระบบพลังงานที่ยั่งยืนในอนาคตจะต้องอยู่ข้อ จำกัด ในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ [1] และดังนั้นจึงก๊าซเรือนกระจก (ก๊าซเรือนกระจก) เป้าหมายการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นชุดเหล่านั้นตัวอย่างเช่นโดยสหภาพยุโรป (European Union) สำหรับ 2050 [2] เพื่อให้สอดคล้องกับเป้าหมายที่ท้าทายความสามารถเหล่านี้ระบบพลังงานจะต้องขอพึ่งพา RES (แหล่งพลังงานหมุนเวียน) ผลงานที่ดีที่สุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งแหล่งพลังงานหมุนเวียนจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์และสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่น แต่ในสถานที่มากที่สุดก็จะรวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์ (โซลาร์เซลล์) ลมผลิตไฟฟ้าพลังน้ำและพลังงานชีวมวล เจาะขนาดใหญ่ของ RES ในระบบการผลิตไฟฟ้าจะแนะนำความท้าทายใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่จะแปรปรวนและความยืดหยุ่น จำกัด (เช่นความสามารถในการ จำกัด ของพวกเขาเพื่อความสมดุลของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในการผลิตพลังงานทดแทนและความต้องการโดยการปรับผลผลิตของพวกเขา). บนมืออื่น ๆ , ภาคการขนส่ง มีหน้าที่ในการเป็นส่วนสำคัญของความต้องการพลังงานโดยทั่วไปประมาณหนึ่งในสามของความต้องการใช้พลังงานขั้นสุดท้ายและเป็นแหล่งที่เกี่ยวข้องของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณหนึ่งในสี่ของการปล่อยก๊าซทั้งหมด [3] ในการเปลี่ยนกระบวนทัศน์นี้ EV (รถยนต์ไฟฟ้า) เป็นพลังงานที่มีประสิทธิภาพกว่า ICE (เครื่องยนต์สันดาปภายใน) ยานพาหนะและมีความเป็นไปได้ที่จะผลักดันจากกระแสไฟฟ้าทดแทนที่คาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในระบบการเคลื่อนไหวในอนาคต การใช้งานอย่างแพร่หลายของ EVs ยังจะแนะนำความท้าทายใหม่ ๆ รวมทั้งความต้องการใช้ไฟฟ้าที่สูงขึ้นและการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการโหลดแผนภาพ ตรงกันข้ามแบตเตอรี่ EV อาจทำงานเป็นการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่จำเป็นในการดูดซับพลังงานส่วนเกินจุดบนตารางพลังงานที่โดดเด่น RES [4] และ [5]. วัตถุประสงค์ของงานนี้คือการสำรวจการทำงานร่วมกันและความขัดแย้งระหว่างการเจาะขนาดใหญ่ แหล่งพลังงานหมุนเวียนโดยเน้นเฉพาะในแผงเซลล์แสงอาทิตย์และพลังงานลมแสงอาทิตย์และการใช้งานอย่างแพร่หลายของยานพาหนะไฟฟ้าในระบบพลังงานที่ยั่งยืนในอนาคต. สถานการณ์พลังงานในอนาคตสำหรับโปรตุเกสในปี 2050 ถูกนำมาใช้เป็นกรณีศึกษา ประเทศนี้มีความเหมาะสมที่จะทดสอบการทำงานร่วมกันระหว่างแหล่งพลังงานหมุนเวียนและยานพาหนะไฟฟ้าเพราะมันมีพลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีนัยสำคัญน้ำและศักยภาพพลังงานลม (ถึงแม้จะไม่ได้ใช้อดีตเป็นส่วนใหญ่) [6] [7] และ [8] และอาจได้รับการพิจารณา จะอยู่ในระดับแนวหน้าในการส่งเสริมการ EV โดยมีโปรแกรมการเคลื่อนไหวไฟฟ้าทะเยอทะยานซึ่งรวมถึงโครงสร้างพื้นฐานชาร์จสาธารณะใช้งานแล้ว [9]. 2 วิธี2.1 ระบบพลังงานแบบจำลองสำหรับการจำลองการไฟฟ้าโปรตุเกสและระบบขนส่งและบูรณาการแหล่งไฟฟ้าเครื่องมือจำลองที่แตกต่างกันได้รับการพิจารณาและในท้ายที่สุด EnergyPLAN [10] ได้รับการแต่งตั้ง สำหรับทานที่ครอบคลุมของระบบพลังงานเครื่องมือสร้างแบบจำลอง Ref เห็น [11] EnergyPLAN คือการตรวจสอบที่กำหนดแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์ระบบพลังงานที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบพลังงานที่กำหนดบนพื้นฐานของปัจจัยการผลิตและผลที่กำหนดโดยผู้ใช้ เหตุผลที่อยู่เบื้องหลังทางเลือกคือ (1) วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการตรวจสอบความสามารถของเซลล์แสงอาทิตย์และ EVs เพื่ออำนวยความสะดวกรวมขนาดใหญ่ในระบบไฟฟ้าในระดับประเทศของแต่ละอื่น ๆ และ EnergyPLAN เป็นแบบจำลองที่ในระดับภูมิภาคและ ระดับชาติรวมทั้งภาคหลักที่สำคัญของระบบพลังงานคือการผลิตไฟฟ้าและการขนส่ง (2) มันก็ต้องมีเครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์ความสามารถในชั่วดีแทนความต้องการรวมประจำปีและการวิเคราะห์การผลิตและการ EnergyPLAN เป็นเครื่องมือคอมพิวเตอร์จำลองชั่วโมงตอบสนองเงื่อนไขที่ทำให้มันเหมาะกับรูปแบบการรวมพลังของดวงอาทิตย์ (และ ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ ) พิจารณาความแปรปรวนของตน (3) การวิจัยก่อนหน้านี้ที่เพียงพอเกี่ยวกับการรวมของแหล่งพลังงานหมุนเวียนมีความผันผวนได้รับการดำเนินการโดยใช้เครื่องมือนี้เช่น [12] [13] และ [14] คุณสมบัติเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า EnergyPLAN เหมาะสมกับการศึกษาครั้งนี้. วิเคราะห์การขนส่งที่ถูกบีบบังคับให้ผู้โดยสารยานพาหนะแสงคือมันไม่รวมรถโดยสารและรถไฟ นี่คือส่วนที่ EVs มีตลาดที่มีศักยภาพมากที่สุด เพื่อให้แน่ใจว่ารูปแบบการจำลองระบบพลังงานของโปรตุเกสอย่างถูกต้องถูกสร้างรูปแบบการอ้างอิงและตรวจสอบเป็นตัวแทนของปี 2011 วิธีการรูปแบบเป็น schematized ในรูป ที่ 1 และในส่วนต่อไปรายละเอียดเพิ่มเติมที่มีให้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ความท้าทายสำหรับระบบพลังงานที่ยั่งยืนในอนาคตจะต้องอยู่ขอบเขตการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ [ 1 ] และดังนั้นจึงลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ( ก๊าซเรือนกระจก ) เป้าหมาย เป็นผู้กำหนด เช่น อียู ( สหภาพยุโรป ) 2050 [ 2 ] เพื่อให้สอดคล้องกับเป้าหมาย ทะเยอทะยาน เหล่านี้ระบบพลังงานจะต้องขอพึ่งพา RES ( แหล่งพลังงานทดแทน )ผลงานที่เหมาะสมโดยเฉพาะแหล่งพลังงานจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ท้องถิ่นและสภาพอากาศ แต่ในสถานที่ส่วนใหญ่จะประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ ( โซล่าเซลล์ ) , ลม , ไฟฟ้า และชีวมวล การแทรกขนาดใหญ่ของ RES ในระบบไฟฟ้าจะแนะนำความท้าทายใหม่ส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับความแปรปรวนและยืดหยุ่น ( เช่น จำกัดความสามารถแฝงของพวกเขาเพื่อความสมดุลของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในการสร้างพลังงานทดแทนและความต้องการ โดยการปรับผลผลิต ) .

บนมืออื่น ๆ , ภาคขนส่งเป็นส่วนสําคัญของความต้องการใช้พลังงาน โดยทั่วไปประมาณหนึ่งในสามของความต้องการใช้พลังงานขั้นสุดท้าย และที่เกี่ยวข้อง แหล่งที่มาของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก , เกี่ยวกับสี่ของก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด [ 2 ] . การเปลี่ยนกระบวนทัศน์นี้ EV ( ไฟฟ้ารถยนต์ )การใช้พลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าน้ำแข็ง ( เครื่องยนต์สันดาปภายใน ) ยานพาหนะ และมีความเป็นไปได้ที่จะเป็นเชื้อเพลิงโดยการผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน คาดว่ามีบทบาทสำคัญในระบบการเคลื่อนไหวในอนาคต การใช้งานอย่างแพร่หลายของรถไฟฟ้าก็จะแนะนำความท้าทายใหม่ รวมถึงความต้องการใช้ไฟฟ้าที่สูงขึ้น และการเปลี่ยนแปลงที่จะโหลด แผนภาพ ในทางกลับกันแบตเตอรี่ EV อาจทำงานเป็นขนาดใหญ่พลังงานกระเป๋า , ต้องดูดซับพลังงานส่วนเกิน peaking บน RES เด่นกริด [ พลังงาน 4 ] และ [ 5 ] .

จุดประสงค์ของงานนี้ คือ เพื่อศึกษาความร่วมมือและความขัดแย้งระหว่างการสอดใส่ขนาดใหญ่ของแหล่งพลังงานทดแทน โดยเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมพลังงานแสงอาทิตย์และแพร่หลายในการใช้งานของยานพาหนะไฟฟ้าในระบบพลังงานที่ยั่งยืนในอนาคต

อนาคตพลังงานแบบโปรตุเกส ในเบื้องต้นจะใช้เป็นกรณีศึกษา ประเทศนี้มีความเหมาะสมที่จะทดสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างแหล่งพลังงานทดแทนและยานพาหนะไฟฟ้า เนื่องจากมันมีความศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานน้ำและพลังงานลม ( แม้ว่าอดีตส่วนใหญ่จะไม่ได้ใช้ ) [ 6 ][ 7 ] และ [ 8 ] และอาจถือได้ว่าเป็นทัพหน้าในการส่งเสริมของรถไฟฟ้ากับทะเยอทะยานไฟฟ้า Mobility โปรแกรมซึ่งรวมถึงโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะชาร์ตใช้งานแล้ว [ 9 ] .

2 2.1 วิธีการ
. ระบบพลังงานแบบ
สำหรับการจำลองของไฟฟ้าที่โปรตุเกส และระบบการขนส่งและการบูรณาการของแหล่งไฟฟ้าเครื่องมือจำลองต่าง ๆพิจารณา และในที่สุด energyplan [ 10 ] ที่ถูกเลือก สำหรับการตรวจสอบที่ครอบคลุมของระบบพลังงานแบบเครื่องมือ ดูอ้างอิง [ 11 ] energyplan เป็น deterministic ) คอมพิวเตอร์รุ่นที่ออกแบบสำหรับระบบการวิเคราะห์พลังงานที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบได้รับพลังงานบนพื้นฐานของอินพุตและเอาต์พุตที่กำหนดโดยผู้ใช้เหตุผลที่อยู่เบื้องหลังการเลือกคือ ( 1 ) การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสามารถของ PV และรถไฟฟ้าเพื่อความสะดวกในการรวมขนาดใหญ่ในประเทศระดับไฟฟ้าของแต่ละอื่น ๆและ energyplan เป็นแบบจำลองในระดับภูมิภาค และระดับชาติ รวมทั้งหลักภาคหลักของระบบพลังงาน ได้แก่ ไฟฟ้า และการขนส่ง ;( 2 ) มันเป็นเครื่องมือที่มีความสามารถในการวิเคราะห์ได้ชั่วคราว แทนการใช้และการผลิตรวมปี energyplan การวิเคราะห์ และ การ ชั่วโมงคอมพิวเตอร์เครื่องมือตรงเงื่อนไขที่ทำให้มันเหมาะกับรูปแบบดวงอาทิตย์พลังงานรวม ( และไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนอื่น ๆ ) , การพิจารณาของความผันแปร ;( 3 ) การวิจัยก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการบูรณาการทรัพยากรเพียงพอ ขณะที่พลังงานทดแทนได้ดำเนินการโดยการใช้เครื่องมือนี้ เช่น [ 12 ] , [ 13 ] และ [ 14 ] คุณสมบัติเหล่านี้บ่งชี้ว่า energyplan เหมาะสมกับการศึกษา

การวิเคราะห์การขนส่งถูกบังคับให้แสงผู้โดยสารยานพาหนะ เช่น มันไม่รวมรถบัสและรถไฟ นี้เป็นส่วนที่รถไฟฟ้ามีศักยภาพของตลาดมากที่สุดเพื่อให้มั่นใจว่าโมเดลจำลองโปรตุเกสพลังงานระบบอย่างถูกต้อง การอ้างอิงแบบถูกสร้างขึ้นและตรวจสอบของปี 2011 รูปแบบการ schematized ในรูปที่ 1 และในส่วนต่อไปนี้รายละเอียดเพิ่มเติมให้