Αξιολόγηση υβριδικού συστήματος ΑΠΕ για την κάλυψη υδατικών και ενεργειακών αναγκών στην Κεφαλονιά με αποθήκευση αιολικής ενέργειας

Γεώργιος, Πασανιώτης; Georgios, Pasaniotis

dc.contributor.author	Γεώργιος, Πασανιώτης	el
dc.contributor.author	Georgios, Pasaniotis	en
dc.date.accessioned	2024-05-20T12:24:36Z
dc.date.available	2024-05-20T12:24:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59406
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27102
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αντλησιοταμίευση	el
dc.subject	Παραγωγή υδρογόνου	el
dc.subject	Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας	el
dc.subject	Υβριδικό σύστημα	el
dc.subject	Αφαλάτωση	el
dc.subject	Hydro-pumped storage	en
dc.subject	Hydrogen production	el
dc.subject	Renewable Energy Sources	el
dc.subject	Hybrid system	el
dc.subject	Desalination	el
dc.title	Αξιολόγηση υβριδικού συστήματος ΑΠΕ για την κάλυψη υδατικών και ενεργειακών αναγκών στην Κεφαλονιά με αποθήκευση αιολικής ενέργειας	el
dc.title	Evaluation of an HRES for water and energy demands with wind energy storage in Cephalonia Island	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.classification	Energy	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-11-09
heal.abstract	Η ενέργεια είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από όλες τις πτυχές της ζωής του ανθρώπου, αφού τροφοδοτεί τα σπίτια, τις βιομηχανίες και τα συστήματα μεταφορών. Αποτελεί έναν από τους βασικότερους πυλώνες, που συντελούν στην ανάπτυξη των σύγχρονων κοινωνιών. Πλέον, η ζωή των ανθρώπων βασίζεται σε ένα μεγάλο μέρος στην εξέλιξη, αλλά και στις μεταβολές του ενεργειακού τομέα. Στη σημερινή εποχή, υπάρχει ένα μεγάλο πρόβλημα στο τομέα της ενέργειας, η οποία αυξάνεται καθημερινά. Το πρόβλημα αυτό οφείλεται στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που έχει η χρήση των ορυκτών καυσίμων και η μείωση των αποθεμάτων τους. Αυτό το πρόβλημα στρέφεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, το οποίο οφείλεται σε μεγάλο βαθμό, τόσο στις εκπομπές αερίων που εμφανίζονται λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων, όσο και σε άλλες περιβαλλοντικές παθογένειες, όπως η ατμοσφαιρική ρύπανση και η κλιματική αλλαγή. Η ανθρώπινη παρέμβαση έχει παίξει αρνητικό ρόλο στην αλλαγή του κλίματος παγκοσμίως. Επιπρόσθετα, ένα μεγάλο πρόβλημα είναι η έλλειψη κυρίως πόσιμου νερού στα νησιά. Το πρόβλημα αυτό οφείλεται κυρίως στις μειωμένες βροχοπτώσεις, και τις υψηλές θερμοκρασίες που παρατηρούνται κατά τους θερινούς μήνες. Η χρήση εμφιαλωμένου νερού στο δίκτυο των νησιών είναι απαραίτητη, για την κάλυψη, τόσο των υδρευτικών, όσο και των αρδευτικών αναγκών. Η αφαλάτωση αποτελεί μια από τις σημαντικότερες λύσεις σε αυτό το πρόβλημα, αφού μετατρέπει το θαλασσινό νερό σε πόσιμο. Η Κεφαλονιά είναι ένα νησί διασυνδεδεμένο με την ηπειρωτική χώρα. Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από μερικούς αυτόνομους σταθμούς παραγωγής, ενώ η υπόλοιπη που απαιτείται καλύπτεται από την διασύνδεση με το δίκτυο. Επίσης, το νερό στο δίκτυο της Κεφαλονιάς δεν είναι πόσιμο σε πολλές περιοχές, όπως είναι ο Δήμος του Ληξουρίου και ο Δήμος της Σάμης. Το νερό είναι αφαλατωμένο μόνο στην πρωτεύουσά της, η οποία είναι το Αργοστόλι. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία εξετάζεται η κατασκευή ενός Υβριδικού Συστήματος ΑΠΕ, με σκοπό την αντιμετώπιση της υψηλής ζήτησης πόσιμου νερού και ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο είναι βιώσιμο και φιλικό προς τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Το έργο αυτό περιλαμβάνει 19 ανεμογεννήτριες (Α/Γ), μια μονάδα αφαλάτωσης, μια μονάδα αντλησιοταμίευσης, μια μονάδα παραγωγής υδρογόνου και μια δεξαμενή αποθήκευσης αφαλατωμένου νερού. Λόγω της μεγάλης έκτασης του νησιού και της μεγάλης ζήτησης σε ηλεκτρική ενέργεια, το 30% της παραγόμενης ενέργειας από τις Α/Γ, διατίθεται απευθείας στο δίκτυο και το υπόλοιπο 70% διατίθεται για χρήσεις, δηλαδή για την αφαλάτωση, την άντληση και την παραγωγή υδρογόνου. Στην παρούσα Διπλωματική για να βρεθούν τα αποτελέσματα κάλυψης των ενεργειακών αναγκών έγινε ανάλυση 5 σεναρίων, ανάλογα με την προτεραιότητα που δόθηκε στις ανάγκες και ανάλογα με τη μέθοδο αποθήκευσης ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε. Όλα τα σενάρια καλύπτουν πλήρως τις υδρευτικές ανάγκες, ενώ καλύπτουν ένα ικανοποιητικό ποσοστό των αρδευτικών και των ηλεκτρικών αναγκών. Έπειτα, πραγματοποιήθηκε η οικονομική αξιολόγηση του έργου. Για το κάθε ποσό του κάθε σεναρίου το 40% του ποσού θα δοθεί επιχορήγηση, το 40% θα αποκτηθεί από τραπεζικό δάνειο, ενώ το υπόλοιπο 20% από ίδια συμμετοχή του επενδυτή. Τέλος, πραγματοποιείται ανάλυση της τιμής πώλησης του αφαλατωμένου νερού και της ηλεκτρικής ενέργειας ανάλογα με τις ποσότητες που παράγονται σε κάθε σενάριο. Συμπερασματικά, μέσω της ανάλυσης των σεναρίων συγκρίθηκαν και οι δύο μέθοδοι αποθήκευσης ενέργειας. Έτσι, αποκτήθηκαν πληροφορίες για μελλοντική έρευνα της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας, και για εφαρμογή της ίδιας μεθοδολογίας σε περισσότερες νησιωτικές περιοχές της Ελλάδας.	el
heal.abstract	Energy is the driving force behind all aspects of human life, powering homes, industries, and transport systems. It is one of the key pillars contributing to the development of modern societies. Nowadays, people's lives are largely based on the development and changes in the energy sector. In today's world, there is a great concern in the energy sector, which is growing every day. This concern is due to the environmental impact of the use of fossil fuels, and due to their diminishing reserves. This concern is focused on the greenhouse effect, which is largely due both to the emissions of gases resulting from the combustion of fossil fuels and to other environmental pathogens such as air pollution and climate change. Human intervention has played a negative role in climate change worldwide. In Europe, interest in energy production has turned to renewable energy sources (RES), with the aim of making energy processing and management more economical, sustainable, and environmentally friendly. Through various European Union mechanisms, the emission of pollutants from power stations, such as carbon dioxide and methane, is priced. In Greece there is a particular interest in the exploitation of green energy. Green energy is defined as energy produced from renewable, non-fossil sources, which are environmentally and human friendly. The need has therefore arisen to change the way people perceive the environment and its protection, and to turn to new technologies that allow for the low-cost production of alternative, green forms of energy. Because of Greece's climate there is a shift towards the development of RES on the islands. Particularly for the Greek islands, it is necessary to meet high energy demand in the summer months due to high tourism traffic. The electrical needs of the islands are usually covered either by stand-alone power plants, often based on the combustion of fossil fuels, or by their interconnection with the mainland grid of the country. This is a problem, because it makes many islands dependent on other parts of Greece that are much further away. The aim of Greece and especially of the island sector, is to develop RES so that the islands become autonomous and independent in terms of energy demand. In addition, a major problem is the lack of drinking water on the islands. This problem is mainly due to the reduced rainfall and the high temperatures that occur in the summer months. The use of desalinated water in the island network is essential to cover both water supply and a large proportion of irrigation needs. Desalination is one of the most important solutions to this problem, as it converts seawater into drinking water. Kefalonia is an island interconnected with the mainland. Electricity is produced by a few autonomous power plants while the rest of the electricity required is covered by the interconnection with the grid. Also, the water of Kefalonia is not potable in many areas such as the municipality of Lixouri and the municipality of Sami. The water is desalinated only in its capital, which is Argostoli. In this thesis, the construction of a Hybrid Renewable Energy System (HRES) is considered to meet the high demand for drinking water and electricity, which will be sustainable and friendly to humans and the environment. This project includes 19 wind turbines (WTs), a photovoltaic (PV) park, a large desalination plant, a pumped storage plant, a hydrogen production plant, and a water storage reservoir. Due to the large size of the island and the high demand for electricity, 30% of the energy produced by the WT park is directly supplied to the grid and the remaining 70% is available for other uses, i.e., desalination, pumping and hydrogen production. Hybrid systems combine several RES. They have the capacity to store energy and, as a result, to make better use of it in line with fluctuations in demand. When the system has surplus wind and solar energy, it uses it to pump and produce hydrogen, indirectly storing the energy, as a battery does. So, when there is a shortage of energy, additional energy is produced by running a hydro turbine and by burning the stored hydrogen. The storage of solar and wind energy plays a very important role in the controlled distribution of the energy produced by Gensets and PV. It has essentially solved to a certain extent the problem of the high volatility and instability of RES and the gradual reduction of fossil fuels. To study the operation of the hybrid system, a simulation model in Excel was used to study the operation of the hybrid system. Initially, information on wind data was collected from the weather station of Argostoli, which is in Minies a village next to the airport of Kefalonia. Also, data on the permanent population, tourism, temperatures, daily rainfall, crops of the island and electricity consumption of Kefalonia were obtained. These data were collected from the National Meteorological Service, the Municipal Water Supply and Sewerage Company of Kefalonia, Hellenic Statistical Authority, OPEKEPE and the DEDIE. Since the data collection was done, the wind values were converted to wind energy and the solar radiation with the temperature values to solar energy. Then, the water supply, irrigation and electricity need of the area were estimated. Three scenarios were studied for the smooth and proper functioning of the system. The 1st includes the exclusive use of pumped storage, the 2nd the production of hydrogen as a storage medium and the 3rd the combination of pumped storage and hydrogen production for energy storage.	en
heal.advisorName	Μπαλτάς, Ευάγγελος
heal.committeeMemberName	Μπαλτάς, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τσιχριντζής, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Ευστρατιάδης, Ανδρέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Οπλισμένου Σκυροδέματος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	217 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false