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Energy Management of a Smart Multi-Carrier Energy Hub Systems for Low Carbon Emissions with a Carbon Capture Unit

低炭素排出と炭素回収ユニットを備えたスマートマルチキャリアエネルギーハブシステムのエネルギー管理 (AI 翻訳)

Ahmed Ragab, Mohamed Ebeed, Ahmed Refai, Ahmed Kassem, Abdelfatah Ali, Hesham H. Amin

Sustainability📚 査読済 / ジャーナル2026-07-08#CCUS経営インパクト: コスト削減対象セクター: cross_sector
DOI: 10.3390/su18146975
原典: https://doi.org/10.3390/su18146975

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、PSOを用いてスマートマルチキャリアエネルギーハブのエネルギー管理問題を解決し、運用コストと温室効果ガス排出を削減する。再生可能エネルギーと炭素回収ユニットの統合により、総コストを64.12%、CO2排出量を72.57%削減できることを示した。

English

This paper uses particle swarm optimization to manage smart multi-carrier energy hubs, minimizing costs and emissions. Integrating renewables and a carbon capture unit reduces total costs by 64.12% and CO2 emissions by 72.57%.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本では、2030年度排出46%削減目標に向け、再エネとCCSの最適組合せが課題。本手法は複数エネルギーを統合するスマートコミュニティや工場のエネルギー管理に応用できる。

In the global GX context

Global energy transition requires systematic integration of renewables and carbon capture. This PSO-based optimization provides a framework for reducing both costs and emissions, relevant for industrial and district energy systems.

👥 読者別の含意

🔬研究者:PSO-based optimization for integrated energy systems with carbon capture offers a benchmark for further algorithm development.

🏢実務担当者:Demonstrates cost and emission reduction potential for energy hub planning with renewables and CCU.

🏛政策担当者:Quantifies emission reduction from combining renewables and carbon capture, supporting policy for deep decarbonization.

📄 抄録（日本語訳）

スマートマルチキャリアエネルギーハブ（SMCEH）システムのエネルギー管理（EM）は、再生可能エネルギー資源（RERs）の多様性、変動する負荷需要、およびこれらの資源の確率的性質により、コストと排出量の削減を目的とした場合、依然として困難な問題である。本論文では、粒子群最適化（PSO）アルゴリズムを用いて、運用コストと温室効果ガス（GHG）排出量を最小化するSMCEHのEM問題に対処する。研究対象のSMCEHは、電力、冷房、および熱需要を同時に供給するように設計されている。ハブシステムは、風力タービン（WTs）、太陽光発電（PV）パネル、ガスタービン（GT）、電気冷凍機（EC）、ガスボイラー（GBs）、吸収式冷凍機（AC）、バッテリー貯蔵システム、および熱貯蔵ユニットで構成される。システム性能と主要技術の影響を評価するために、3つのケーススタディを調査する：（i）RERsなしのSMCEHのEM、（ii）RERsありのSMCEHのEM、および（iii）RERsと統合された炭素回収ユニット（CCU）を備えたSMCEHのEM。これらのシナリオにより、システム性能向上における再生可能エネルギー統合と炭素回収の役割の系統的評価が可能になる。結果は、SMCEHへのRERsの組み込みが、運用コストとGHG排出量の両方を大幅に削減することを実証している。さらに、CCUの統合は追加の排出削減をもたらし、SMCEHの低炭素運用を支援する上でのその有効性を強調している。得られた結果は、SMCEHへのRERsの統合が、RERsなしのシナリオと比較して、総コストと排出量をそれぞれ64.12%および7.95%削減することを示している。さらに、SMCEHへのCCUの統合は、総コストの39.36%削減とCO2排出量の72.57%削減を提供する。提案されたエネルギー管理ソリューションは、RERsとCCUの最大限の利用を通じて、持続可能で低炭素な排出システムを促進する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

The energy management (EM) of smart multi-carrier energy hub (SMCEH) systems for cost and emission reduction remains a challenging problem due to the diversity of renewable energy resources (RERs), varying load demands, and the stochastic nature of these resources. This paper addresses the EM problem of SMCEHs to minimize operational costs and greenhouse gas (GHG) emissions using the particle swarm optimization (PSO) algorithm. The studied SMCEHs are designed to simultaneously supply electrical, cooling, and thermal demands. The hub system comprises wind turbines (WTs), photovoltaic (PV) panels, gas turbines (GT), electric chillers (EC), gas boilers (GBs), absorption chillers (AC), battery storage systems, and thermal storage units. To assess system performance and the impact of key technologies, three case studies are investigated: (i) EM of SMCEHs without RERs, (ii) EM of SMCEHs with RERs, and (iii) EM of SMCEHs with RERs and an integrated carbon capture unit (CCU). These scenarios enable a systematic evaluation of the role of renewable integration and carbon capture in enhancing system performance. The results demonstrate that incorporating RERs into SMCEHs leads to a substantial reduction in both operational costs and GHG emissions. Furthermore, the integration of a CCU provides additional emission reductions, underscoring its effectiveness in supporting the low-carbon operation of SMCEHs. The obtained results show that integrating RERs into SMCEH decreases the total cost and emissions by 64.12% and 7.95%, respectively, compared to the scenario without RERs. Furthermore, the integration of the CCU into SMCEHs provides a 39.36% reduction in total costs and a 72.57% decrease in CO2 emissions. The suggested energy management solution promotes a sustainable and low-carbon emission system by maximum utilization of the RERs and CCU.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。