Rola budynkowych hubów energii w transformacji systemów energetycznych
DOI:
https://doi.org/10.17512/INSTAL.2026.02.02Słowa kluczowe:
huby energii, transformacja energetyczna, energetyka rozproszona, prosumeryzm, zarządzanie energiąAbstrakt
W artykule przedstawiono przegląd zagadnień związanych z rozwojem budynkowych hubów energii, które stanowią nową koncepcję zarządzania energią w sektorze budynków. Omówiono ich strukturę, funkcje oraz rolę w transformacji energetycznej ukierunkowanej na dekarbonizację i neutralność klimatyczną. Przedstawiono kluczowe technologie stosowane w hubach, w tym odnawialne źródła energii, systemy magazynowania, inteligentne sterowanie i integrację sektorową. Wskazano korzyści wynikające z wdrażania tego typu rozwiązań, takie jak poprawa efektywności energetycznej, zwiększenie elastyczności systemu, rozwój prosumeryzmu oraz wzmocnienie lokalnego bezpieczeństwa energetycznego. W artykule zaprezentowano także bariery i wyzwania związane z wdrażaniem hubów energii oraz przykłady ich praktycznych zastosowań w Europie. Podkreślono znaczenie cyfryzacji, sztucznej inteligencji i roli agregatorów w dalszym rozwoju tej koncepcji.
Pobrania
Bibliografia
[1] Mohammadi M., Noorollahi Y., Mohammadi-Ivatloo B., Hosseinzadeh H., Yousefi H., Khorasani S. T. (2018). Optimal management of energy hubs and smart energy hubs – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 89, 33–50.
[2] Orehounig K., Evins R., Dorer V. (2015). Integration of decentralized energy systems in neighbourhoods using the energy hub approach. Applied Energy, 154, 277–289.
[3] Tronchin L., Manfren M., Nastasi B. (2018). Energy efficiency, demand side management and energy storage technologies – A critical analysis of possible paths of integration in the built environment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 95, 341–353.
[4] Eladl A. A., El-Afifi M. I., El-Saadawi M. M., Sedhom B. E. (2023). A review on energy hubs: Models, methods, classification, applications, and future trends. Alexandria Engineering Journal, 68, 315–342.
[5] Kountouris I., Langer L., Bramstoft R., Münster M., Keles D. (2023). Power-to-X in energy hubs: A Danish case study of renewable fuel production. Energy Policy, 175, 113439.
[6] Geidl M., Koeppel G., Favre-Perrod P., Klöckl B., Andersson G., Fröhlich K.: Energy Hubs For The Future. Power Systems and High Voltage Laboratories, ETH Zurich, 8092 Zurich, Switzerland published in IEEE Power & Energy Magazine, 5(1):24–30, 2007
[7] Przygrodzki M.: Modelowanie rozwoju sieci elektroenergetycznej współpracującej ze źródłami rozproszonymi. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2011.
[8] Popczyk J.: Energetyka rozproszona. Od dominacji energetyki w gospodarce do zrównoważonego rozwoju, od paliw kopalnych do energii odnawialnej i efektywności energetycznej. Polski Klub Ekologiczny Okręg Mazowiecki. Warszawa 2011. ISBN: 978-83-915094-1-8.
[9] Chen J., Garcia H.E.: Economic Optimization of Operations for Hybrid Energy Systems under Variable Markets. Applied Energy, Vol. 177, 2016, Pages 11-24.
[10] Zhang G., Hu W., Cao D., Zhang Z., Huang Q., Chen Z., Blaabjerg F.: A multi-agent deep reinforcement learning approach enabled distributed energy management schedule for the coordinate control of multi-energy hub with gas, electricity, and freshwater. Energy Conversion and Management 255 (2022) 115340
[11] Maroufmashat A., S. T. Taqvi, Miragha A., Fowler M., Elkamel A. Modeling and Optimization of Energy Hubs: A Comprehensive Review. Inventions 2019, 4, 50; doi:10.3390/inventions4030050.
[12] Khayatzadeh J., Soleymani S., Mozafari S. B., Shourkaei H. M.: Optimizing the operation of energy storage embedded energy hub concerning the resilience index of critical load. Journal of Energy Storage 48 (2022) 103999.
[13] Kebria Z. S., Fattahi P., Setak M.: Planning of Multiple Energy Hubs and Scheduling of Preventive Maintenance Equipment Under Uncertainty and Energy Storage. Journal of Quality Engineering and Production Optimization. Vol. 5, No. 1, 2020, pp. 119-136, DOI: 10.22070/JQEPO.2020.5424.1154
[14] Chamandoust H., Derakhshan G., Mehdi Hakimi S., Bahramara S.: Multi-objectives Optimal Scheduling in Smart Energy Hub System with Electrical and Thermal Responsive Loads. Environmental and Climate Technologies, 2020, vol. 24, no. 1, pp. 209–232 https://doi.org/10.2478/rtuect-2020-0013
[15] Zhang G., Hu W., Cao D., Zhang Z., Huang Q., Chen Z., Blaabjerg F.: A multi-agent deep reinforcement learning approach enabled distributed energy management schedule for the coordinate control of multi-energy hub with gas, electricity, and freshwater. Energy Conversion and Management 255 (2022) 115340
[16] Prabhakaran P., Graf F., Koeppel W., Kolb T.: Modelling and validation of energy systems with dynamically operated Power to Gas plants for gas-based sector coupling in de-central energy hubs. Energy Conversion and Management 276 (2023) 116534.
[17] Kriechbaum L., Scheiber G., Kienberger T.: Grid-based multi-energy systems—modelling, assessment, open source modelling frameworks and challenges. Energy, Sustainability and Society, 2018, pp. 8-35 https://doi.org/10.1186/s13705-018-0176-x
[18] Bahmani R., Karimi H., Jadid S.: Cooperative energy management of multi-energy hub systems considering demand response programs and ice storage. Electrical Power and Energy Systems 130 (2021) 106904.
[19] Maroufmashat A., S. T. Taqvi, Miragha A., Fowler M., Elkamel A. Modeling and Optimization of Energy Hubs: A Comprehensive Review. Inventions 2019, 4, 50; doi:10.3390/inventions4030050.
[20] M. Rastegar, Fotuhi-Firuzabad M.: Load management in a residential energy hub with renewable distributed energy resources. Energy and Buildings 107 (2015) 234–242.
[21] Salimi M., Ghasemi H., Adelpour M., Vaez-ZAdeh S.: Optimal planning of energy hubs in interconnected energy systems: a case study for natural gas and electricity. IET Generation Transmission and Distribution, 2015, Vol. 9, Iss. 8, pp. 695–707
[22] Khalilpour K.R. (edytor): Polygeneration with Polystorage: For Chemical and Energy Hubs. Academic Press, 2018, ISBN: 978-0-12-813306-4.
[23] Orehounig K., Evins R., Dorer V.: Integration of decentralized energy systems in neighbourhoods using the energy hub approach. Applied Energy 154 (2015) 277–289
[24] Kountouris I., Langer L., Bramstoft R., Münster M., Keles D.: Power-to-X in energy hubs: A Danish case study of renewable fuel production. Energy Policy, Volume 175, April 2023, 113439.
[25] Mansouri S. A., Nematbakhsh E., Ahmarinejad A., Jordehi A. R., Javadi M. S. , Alavi Matin S. A.: A Multi-objective dynamic framework for design of energy hub by considering energy storage system, power-to-gas technology and integrated demand response program.Journal of Energy Storage 50 (2022) 104206.
[26] Mittelviefhaus M., Georges G., Boulouchos K.: Electrification of multi-energy hubs under limited electricity supply: De-/centralized investment and operation for cost-effective greenhouse gas mitigation. Advances in Applied Energy 5 (2022) 100083.
[27] Karlsruhe Institute of Technology: Welcome to the Energy Lab. https://www.elab2.kit.edu/english/index.php
[28] Empa Materials Science and Technology: This is ehub. https://www.empa.ch/web/energy-hub/about
[29] Ustawa z dnia 17 sierpnia 2023 r. o zmianie ustawy o odnawialnych źródłach energii oraz niektórych innych ustaw. Dziennik Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej. Warszawa, dnia 31 sierpnia 2023 r., Poz. 1762.
[30] Kalina J., Pohl W.: Technical and economic analysis of a multicarrier building energy hub concept with heating loads at different temperature levels. Energy 288 (2024) 129882. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129882
Pobrania
Opublikowane
Numer
Dział
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.
Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication, with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits others to share the work with appropriate acknowledgment of the authorship and initial publication in this journal.
