Innovative district heating systems applications based on geothermal energy in urban conglomerates in Turkey. A new approach to decision making process with analytical network process

This thesis has been developed with the aim to provide a methodology for supporting decision-making in the case of complex realities which have a difficult impact to assess. In the initial part is a presentation of how to develop a decision-making process, the different phases that compose it and how it is held. Subsequently, the problem is contextualized with respect to investment decisions where the goal is to evaluate large-scale community projects, specifically the case of district heating from renewable source (geothermal). The technology has environmental advantages, but many other aspects must be taken into account when undertaking this type of project. Initially there will be a presentation of what geothermal energy is, followed by an illustration of the urbanization situation in Turkey. Then what is a district heating system will be defined, declining the different possible solutions in case of geothermal resources exploitation. The Turkish state of geothermal district heating will be discussed. At this point, the thesis aims to assess how we could avoid the problems resulting from urbanization and the resulting burden. This is done through a proposal for the exploitation of a renewable resource to provide thermal energy to new urban centers developed in the vicinity of large cities. In addition to an assessment of economic, financial and technological feasibility of the proposed solutions, which in our case was performed on three samples, it is necessary to consider many other factors in order to properly give a full and proper assessment to this type of projects. To do this, we will use the evaluation system multi-factorial Analytical Network Process. This tool will allow, after highlighting what are the relevant criteria for the evaluation through an deep analysis of the literature, to give an objective relative importance of those criteria. A questionnaire was developed for this purpose, and, having delivered a number of experts in the field of renewable energies, the results were summarized and included in the decision-making model implemented on SuperDecisions software, which allows to represent the structure of the decision making process according to the selected method (ANP). The results regarding the relative weights of the various criteria are shown, and finally an evaluation of the alternatives is presented for the cases processed.

Questa tesi è stata sviluppata con lo scopo di fornire una metodologia di supporto al processo decisionale nel caso di realtà complesse e che hanno ripercussioni di difficile valutazione, a diversi livelli. Nella parte iniziale si fa una presentazione di come si sviluppa un processo decisionale, le diverse fasi che lo compongono e come si svolgono. Successivamente, il problema viene contestualizzato rispetto alle decisioni di investimento laddove si voglia valutare progetti comunitari di larga scala, nello specifico il caso del teleriscaldamento attraverso fonte rinnovabile (geotermico). La tecnologia presenta diversi vantaggi a livello ambientale, ma molti altri aspetti devono essere tenuti in considerazione quando si intraprendono questo tipo di progetti. Inizialmente si ha una presentazione dell’energia geotermica, seguita da un’illustrazione di come si presenta la situazione dell’urbanizzazione in Turchia. Dopodiché verrà definito cos’è un sistema di teleriscaldamento, declinando le diverse possibili soluzioni in caso di sfruttamento delle risorse geotermiche. L’attuale situazione turca in termini di teleriscaldamento geotermico verrà discussa. A questo punto la tesi si prefigge lo scopo di valutare come si potrebbe ovviare ai problemi conseguenti l’urbanizzazione e le relative ripercussioni negative. Questo viene fatto attraverso una proposta di sfruttamento di una risorsa rinnovabile per fornire energia termica a nuovi centri urbani, sviluppati nelle prossimità di grandi metropoli. Oltre a una valutazione economico-finanziaria e di fattibilità tecnologica delle soluzioni proposte, che nel nostro caso è stata eseguita su tre esempi campione, è necessario prendere in considerazione numerosi altri fattori per poter correttamente dare una valutazione adatta e completa a tale tipologia di progetti. A tale scopo, verrà utilizzato il sistema di valutazione multi-fattoriale Analytical Network Process. Questo strumento permetterà, dopo aver evidenziato quali sono i criteri rilevanti per la valutazione attraverso un’approfondita analisi della letteratura, di dare una oggettivo peso relativo ai suddetti criteri. Un questionario è stato elaborato per questo fine, e, dopo averlo consegnato a diversi esperti del settore delle energie rinnovabili, i risultati sono stati sintetizzati e inseriti nel modello decisionale implementato sul software SuperDecisions, che permette di rappresentare la struttura del processo secondo il metodo selezionato (ANP). I risultati riguardanti i pesi relativi dei diversi criteri sono illustrati, e infine una valutazione delle alternative proposte nei casi elaborati viene presentata.