Διερεύνηση του προβλήματος επιλογής της ισχύος των στροβίλων μικρών υδροηλεκτρικών έργων

Σουλτάτου, Ανδριανή Γεωργία; Soultatou, Andriani Georgia

dc.contributor.author	Σουλτάτου, Ανδριανή Γεωργία	el
dc.contributor.author	Soultatou, Andriani Georgia	en
dc.date.accessioned	2023-10-16T10:12:51Z
dc.date.available	2023-10-16T10:12:51Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58196
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25892
dc.rights	Default License
dc.subject	Ισχύς	el
dc.subject	Υδροστρόβιλοι	el
dc.subject	Μικρά υδροηλεκτρικά έργα	el
dc.subject	Ενέργεια	el
dc.subject	Κόστος	el
dc.subject	Turbines	en
dc.subject	Economic analysis	en
dc.subject	Capacity factor	en
dc.subject	shp	en
dc.subject	Energy	en
dc.title	Διερεύνηση του προβλήματος επιλογής της ισχύος των στροβίλων μικρών υδροηλεκτρικών έργων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Στην εργασία αυτή αναπτύχθηκε μια διαδικασία βελτιστοποίησης του σχεδιασμού ΜΥΗΕ, και ειδικότερα της επιλογής του κατάλληλου μείγματος στροβίλων. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα δεν διαθέτουν ταμιευτήρα, για αυτό η χρήση κατάλληλου μείγματος στροβίλων, συνήθως ενός μεγάλου και ενός μικρότερου, γίνεται ώστε να εκμεταλλευτεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερο εύρος παροχών. Στο πρόβλημα της επιλογής κατάλληλου μείγματος και της αντίστοιχης εγκατεστημένης ισχύος ενσωματώθηκαν όλες οι πολυπλοκότητες που οφείλονται στην μη γραμμικότητα του βαθμού απόδοσης και των υδραυλικών απωλειών. Το μοντέλο αυτό εφαρμόστηκε σε εννέα (9) έργα του Ελλαδικού χώρου, των οποίων τα δεδομένα αντλήθηκαν από τις δημοσιευμένες περιβαλλοντικές μελέτες τους. Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για ανάλυση και σύγκριση των μεγεθών σχεδιασμού με αυτά που προέκυψαν από το πλαίσιο βελτιστοποίησης που αναπτύχθηκε. Τα οικονομικά στοιχεία των έργων χρησιμοποιήθηκαν, επίσης, ως υπόβαθρο για την παραγωγή μιας εμπειρικής σχέσης κόστους ως συνάρτησης των βασικών μεγεθών σχεδιασμού, ήτοι της ισχύς, του ύψους πτώσης και του μήκους του αγωγού προσαγωγής. Οι εμπειρικές σχέσεις που προϋπήρχαν στη βιβλιογραφία αφορούσαν μόνο στην ισχύ, ενώ αυτή αντιπροσωπεύει τα καθολικά χαρακτηριστικά ενός ΜΥΗΕ. Η βελτιστοποίηση του μείγματος των στροβίλων έγινε με βάση δύο εναλλακτικές προσεγγίσεις. Η πρώτη, που είναι και η πιο απλή, αφορά την μεγιστοποίηση της μέσης παραγόμενης ενέργειας, θέτοντας ως περιορισμό για τον συντελεστή δυναμικότητας, CF, ένα ελάχιστο όριο 30%, που είναι μία εύλογη τιμή από την γενική εμπειρία των κατασκευασμένων ΜΥΗΕ. Η δεύτερη μέθοδος είναι πιο αναλυτική, καθώς βελτιστοποιήθηκε η σχέση κόστους - οφέλους. Το κόστος ανάγεται σε ετήσια βάση και περιγράφεται για ορίζοντα ανάλυσης 10 και 20 ετών, ενώ το όφελος προκύπτει για μια σταθερή τιμή πώλησης της παραγόμενης ενέργειας, που ορίζει η σχετική νομοθεσία. Τα βασικά συμπεράσματα από τις αναλύσεις αυτές είναι τα εξής:1. Σε όλες τις περιπτώσεις, η προτεινόμενη προσέγγιση κατέληξε σε ένα πιο αποδοτικό έργο από το αρχικά σχεδιασμένο (σε όρους κόστους-οφέλους). Άρα, τα ΜΥΗΕ που μελετήθηκαν έχουν το περιθώριο για ένα καλύτερο μείγμα στροβίλων. 2. Με μικρότερη εγκατεστημένη ισχύ, και «θυσιάζοντας» λίγο μόνο από την παραγόμενη ενέργεια, το έργο εξασφαλίζει αρκετά υψηλότερο συντελεστή δυναμικότητας και γίνεται πιο προσοδοφόρο. 3. Η προσεγγιστική διαδικασία βελτιστοποίησης της παραγόμενης ενέργειας συνεχίζει να είναι ικανοποιητική, θέτοντας ωστόσο τον περιορισμό του CF στο 40% κατ’ ελάχιστο έναντι του 30% που συνήθως συστήνεται. 4. Η εισαγωγή των υδραυλικών απωλειών στις μελέτες των ΜΥΗΕ, όπως και της μεταβλητότητας του βαθμού απόδοσης των στροβίλων, είναι απαραίτητη, παρόλο που συνήθως παραλείπεται. Οι διαφορές που προκύπτουν είναι σημαντικές, και σε κάθε περίπτωση περιγράφεται ορθότερα η πραγματική λειτουργία του ΜΥΗΕ. 5. Τα υδρολογικά δεδομένα που εντοπίστηκαν στις μελέτες αφορούν σε δείγματα παροχών μηνιαίας κλίμακας και διάρκειας τη τάξης των δέκα ετών, και δεν θεωρούνται κατάλληλα. Επομένως, κρίνεται αναγκαίο σε επόμενο στάδιο η συνέχεια της ανάλυσης αυτής με ημερήσια δεδομένα μεγαλύτερου μήκους, ώστε να περιγράφεται ορθότερα η διακύμανση της παροχής μέσα στο μήνα, και η μακροχρόνια της μεταβλητότητα.	el
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-11
heal.abstract	Η ανάγκη για την αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας προέρχεται από δύο βασικούς λόγους, την περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση και την σταδιακή μείωση του αποθέματος των ορυκτών καυσίμων σε σχέση με τις ανάγκες της ανθρωπότητας. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΗΕ) δεν απαιτούν ταμιευτήρα αποθήκευσης και κρίνονται ως πιο φιλικά και λιγότερο επεμβατικά προς το περιβάλλον. Συχνά γίνεται παρανόηση σχετικά με τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα δεν είναι μικρογραφία των μεγάλων. Έχουν διαφορετικό τρόπο κατασκευής και μελέτης, και βεβαίως λειτουργίας. Στην εργασία αυτή αρχικά ορίζονται βασικές έννοιες της ενέργειας και των μικρών υδροηλεκτρικών έργων με βάση την παγκόσμια βιβλιογραφία. Αφού κατανοηθούν οι έννοιες φαίνεται ότι δεσπόζει η σημασία της σωστής επιλογής της ισχύος και των τύπων των υδροστροβίλων που θα τοποθετηθούν στο εκάστοτε μικρό υδροηλεκτρικό έργο. Σαφώς η επιλογή της θέσης υδροληψίας και της θέσης του σταθμού παραγωγής έχουν αναμφίβολα σημαντική επίδραση. Ωστόσο, παρακάτω γίνεται μια ενδελεχής μελέτη συγκεκριμένα για την βελτιστοποίηση ΜΥΗΕ, με βάση την επιλογή της εγκατεστημένης ισχύος. Αρχικά η βελτιστοποίηση αυτή γίνεται με γνώμονα την μεγιστοποίηση της μέσης ετήσιας παραγόμενης ενέργειας και με συντελεστή δυναμικότητας (CF) τουλάχιστον 30%. Έπειτα υλοποιείται οικονομική ανάλυση και παραγωγή μιας εμπειρικής σχέσης για το κόστος, η οποία χρησιμοποιείται στην δεύτερη βελτιστοποίηση που γίνεται με βάση την μεγιστοποίηση του καθαρού ετήσιου οφέλους. Όλη η ανάλυση βασίστηκε σε πραγματικά δεδομένα κατασκευασμένων έργων. Τέλος, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο διαδικασιών βελτιστοποίησης, καταλήγοντας στο συμπέρασμα αν τελικά συμφέρει η μεγιστοποίηση της παραγόμενης ενέργειας οικονομικά και ποια είναι η συμφέρουσα επιλογή της εγκατεστημένης ισχύος. Η βελτιστοποίηση της ενέργειας αποτελεί μια πιο απλή προσέγγιση και δίνει παρεμφερή αποτελέσματα με εκείνη της μεγιστοποίησης του καθαρού οφέλους, επομένως προτείνεται η χρήση της με έναν υψηλότερο συντελεστή δυναμικότητας ως περιορισμό. Συμπερασματικά, τα σημαντικά σημεία της εργασίας είναι η εμπειρική σχέση κόστους που αναπτύχθηκε και αφορά καθολικά ένα ΜΥΗΕ, η αύξηση του CF σε βελτιστοποιήσεις ενέργειας και η σημαντικότητα των υδραυλικών απωλειών στα αποτελέσματα.	el
heal.abstract	Η ανάγκη για την αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας προέρχεται από δύο βασικούς λόγους, την περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση και την σταδιακή μείωση του αποθέματος των ορυκτών καυσίμων σε σχέση με τις ανάγκες της ανθρωπότητας. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΗΕ) δεν απαιτούν ταμιευτήρα αποθήκευσης και κρίνονται ως πιο φιλικά και λιγότερο επεμβατικά προς το περιβάλλον. Συχνά γίνεται παρανόηση σχετικά με τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα δεν είναι μικρογραφία των μεγάλων. Έχουν διαφορετικό τρόπο κατασκευής και μελέτης, και βεβαίως λειτουργίας. Στην εργασία αυτή αρχικά ορίζονται βασικές έννοιες της ενέργειας και των μικρών υδροηλεκτρικών έργων με βάση την παγκόσμια βιβλιογραφία. Αφού κατανοηθούν οι έννοιες φαίνεται ότι δεσπόζει η σημασία της σωστής επιλογής της ισχύος και των τύπων των υδροστροβίλων που θα τοποθετηθούν στο εκάστοτε μικρό υδροηλεκτρικό έργο. Σαφώς η επιλογή της θέσης υδροληψίας και της θέσης του σταθμού παραγωγής έχουν αναμφίβολα σημαντική επίδραση. Ωστόσο, παρακάτω γίνεται μια ενδελεχής μελέτη συγκεκριμένα για την βελτιστοποίηση ΜΥΗΕ, με βάση την επιλογή της εγκατεστημένης ισχύος. Αρχικά η βελτιστοποίηση αυτή γίνεται με γνώμονα την μεγιστοποίηση της μέσης ετήσιας παραγόμενης ενέργειας και με συντελεστή δυναμικότητας (CF) τουλάχιστον 30%. Έπειτα υλοποιείται οικονομική ανάλυση και παραγωγή μιας εμπειρικής σχέσης για το κόστος, η οποία χρησιμοποιείται στην δεύτερη βελτιστοποίηση που γίνεται με βάση την μεγιστοποίηση του καθαρού ετήσιου οφέλους. Όλη η ανάλυση βασίστηκε σε πραγματικά δεδομένα κατασκευασμένων έργων. Τέλος, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο διαδικασιών βελτιστοποίησης, καταλήγοντας στο συμπέρασμα αν τελικά συμφέρει η μεγιστοποίηση της παραγόμενης ενέργειας οικονομικά και ποια είναι η συμφέρουσα επιλογή της εγκατεστημένης ισχύος. Η βελτιστοποίηση της ενέργειας αποτελεί μια πιο απλή προσέγγιση και δίνει παρεμφερή αποτελέσματα με εκείνη της μεγιστοποίησης του καθαρού οφέλους, επομένως προτείνεται η χρήση της με έναν υψηλότερο συντελεστή δυναμικότητας ως περιορισμό. Συμπερασματικά, τα σημαντικά σημεία της εργασίας είναι η εμπειρική σχέση κόστους που αναπτύχθηκε και αφορά καθολικά ένα ΜΥΗΕ, η αύξηση του CF σε βελτιστοποιήσεις ενέργειας και η σημαντικότητα των υδραυλικών απωλειών στα αποτελέσματα.	el
heal.advisorName	Ευστρατιάδης, Ανδρέας	el
heal.advisorName	Ευστρατιάδης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μαμάσης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μπαλτάς, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	124 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false