Section outline
-
Περιγραφή
Το μάθημα Ανανεώσιμη Ενέργεια και Υδροηλεκτρικά Έργα είναι τεχνολογικό, και καλύπτει τον σχεδιασμό και διαχείριση των βασικότερων έργων ανανεώσιμης ενέργειας, με έμφαση στην υδροηλεκτρική.
Σύμφωνα με το ωρολόγιο πρόγραμμα μαθημάτων της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών, το μάθημα θα διεξάγεται κάθε Δευτέρα 9:45-12:30 στην Αίθουσα 15.
Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου θα δοθούν δύο ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι, που θα παραδοθούν με τη μορφή συνοπτικής τεχνικής έκθεσης:1. Σχεδιασμός μικρού υδροηλεκτρικού έργου2. Προσομοίωση και βελτιστοποίηση λειτουργίας υδροηλεκτρικού ταμιευτήραΣτο πλαίσιο των ασκήσεων, ενθαρρύνουμε τη διαμόρφωση ομάδων συνεργασίας έως τριών φοιτητών. Ο ασκήσεις είναι προαιρετικές, και προσμετρώνται στον βαθμό με τη μορφή μπόνους, εφόσον η επίδοση στην τελική εξέταση είναι επιτυχής.
Ύλη
Βασικές έννοιες ενεργειακής τεχνολογίας. Επισκόπηση υδροηλεκτρικής ενέργειας και βασικών αρχών σχεδιασμού υδροενεργειακών έργων (υδραυλικοί υπολογισμοί, εκτίμηση υδροδυναμικού). Τεχνολογία υδροστροβίλων (τύποι στροβίλων, κριτήρια επιλογής, καμπύλες απόδοσης). Μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα: γενική διάταξη, τεχνικά μεγέθη, λειτουργία ταμιευτήρων, προσομοίωση, βελτιστοποίηση, περιβαλλοντικά θέματα. Μικρά υδροηλεκτρικά έργα: τεχνολογία, χωροθέτηση, σχεδιασμός αγωγών και στροβίλων, περιβαλλοντικά θέματα. Ηλιακή και αιολική ενέργεια: εκτίμηση δυναμικού, σχεδιασμός έργων, χωροθέτηση, νομοθεσία. Υβριδικά συστήματα. Αποθήκευση ενέργειας, με έμφαση στην αντλησιοταμίευση. Οικονομικά της ενέργειας. Ενεργειακή πολιτική. Αγορές ενέργειας. Πλέγμα νερού-ενέργειας-τροφής. Κλίμα, νερό, ενέργεια και αβεβαιότητα.
Εκπαιδευτικό υλικό
Κυρίως εκπαιδευτικό υλικό:
Το εκπαιδευτικό υλικό του μαθήματος, που περιλαμβάνει σημειώσεις, αρχείο θεμάτων εξετάσεων, ασκήσεις, καθώς και παραπομπές σε ερευνητικές δημοσιεύσεις και συναφείς ιστοσελίδες, είναι διαθέσιμο παρακάτω.
Οι σημειώσεις του μαθήματος διατίθενται στην αγγλική γλώσσα, προκειμένου να διευκολυνθούν οι φοιτητές Erasmus.
Επιπλέον σύγγραμμα:
Παπαντώνης, Δ.Ε., Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα, 456 σ., Εκδόσεις Συμεών, Αθήνα, 2008.
Πρόγραμμα ακαδημαϊκού έτους 2023-24
Ημερομηνία Περιγραφή Άσκηση 26/2/2024 Εισαγωγή - Βασικές έννοιες ενεργειακής τεχνολογίας 4/3/2024 Γενικές διατάξεις υδροενεργειακών έργων 11/3/2024 Υδροστρόβιλοι 1/4/2024 Μικρά υδροηλεκτρικά έργα (1) 8/4/2024 Μικρά υδροηλεκτρικά έργα (2) ΑΣΚ1 15/4/2024 Κλίμα, νερό, ενέργεια και αβεβαιότητα 22/4/2024 Ενεργειακή πολιτική - ενεργειακές αγορές 13/5/2024 Υδροηλεκτρικοί ταμιευτήρες (1) 20/5/2024 Υδροηλεκτρικοί ταμιευτήρες (2) ΑΣΚ2 27/5/2024 Συστήματα αιολικών & Φ/Β έργων 3/6/2024 Υβριδικά συστήματα - Ενεργειακό μίγμα -
Ανδρέας Ευστρατιάδης, Επίκουρος Καθηγητής (andreas@itia.ntua.gr)
Γεωργία-Κωνσταντίνα Σακκή, Υποψ. Δρ. (sakkigk@mail.ntua.gr)
Αθανάσιος Ζήσος, Υποψ. Δρ. (thanasiszissos7@gmail.com)
-
-
-
-
Το θεωρητικό υπόβαθρο που αφορά στην προσομοίωση και βελτιστοποίηση των υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων περιγράφεται αναλυτικά στην ακόλουθη δημοσίευση, την οποία σας ενθαρρύνουμε να συμβουλευτείτε κατά την προετοιμασία της άσκησης:
-
-
Οι παρακάτω δημοσιεύσεις έχουν άμεση συνάφεια με το αντικείμενο του μαθήματος, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συμπληρωματικό εκπαιδευτικό υλικό:
Zisos, A., G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Mixing renewable energy with pumped hydropower storage: Design optimization under uncertainty and other challenges, Sustainability, 15 (18), 13313, doi:10.3390/su151813313, 2023.
Sakki, G.-K., I. Tsoukalas, P. Kossieris, C. Makropoulos, and A. Efstratiadis, Stochastic simulation-optimisation framework for the design and assessment of renewable energy systems under uncertainty, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 168, 112886, doi:10.1016/j.rser.2022.112886, 2022.
Sakki, G.-K., I. Tsoukalas, and A. Efstratiadis, A reverse engineering approach across small hydropower plants: a hidden treasure of hydrological data?, Hydrological Sciences Journal, 67(1), 94–106, doi:10.1080/02626667.2021.2000992, 2022.Mamassis, N., A. Efstratiadis, P. Dimitriadis, T. Iliopoulou, R. Ioannidis, and D. Koutsoyiannis, Water and Energy, Handbook of Water Resources Management: Discourses, Concepts and Examples, edited by J.J. Bogardi, T. Tingsanchali, K.D.W. Nandalal, J. Gupta, L. Salamé, R.R.P. van Nooijen, A.G. Kolechkina, N. Kumar, and A. Bhaduri, Chapter 20, 617–655, doi:10.1007/978-3-030-60147-8_20, Springer Nature, Switzerland, 2021.
Efstratiadis, A., I. Tsoukalas, and D. Koutsoyiannis, Generalized storage-reliability-yield framework for hydroelectric reservoirs, Hydrological Sciences Journal, 66(4), 580-599, doi:10.1080/02626667.2021.1886299, 2021.
Koutsoyiannis, D., C. Makropoulos, A. Langousis, S. Baki, A. Efstratiadis, A. Christofides, G. Karavokiros, and N. Mamassis, Climate, hydrology, energy, water: recognizing uncertainty and seeking sustainability, Hydrology and Earth System Sciences, 13, 247–257, doi:10.5194/hess-13-247-2009, 2009.
Περισσότερες εργασίες στο ευρύτερο αντικείμενο της ενέργειας μπορείτε να βρείτε εδώ. Ορισμένες από αυτές είναι προσβάσιμες μόνο μέσω του δικτύου του ΕΜΠ. -
Γαβανόζης Βλάσσης, Η.-Α., Επικαιροποιημένο πλαίσιο υδροενεργειακής ανάπτυξης του συστήματος Άνω Αχελώου – Δυτικής Θεσσαλίας, Διπλωματική εργασία, 183 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2023.
Πανταζή, Μ.-Ε. , Ολοκληρωμένο πλαίσιο εκτίμησης του πλημμυρικού κινδύνου υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων με σύζευξη μοντέλων πολλαπλών χρονικών κλιμάκων: από την υδρολογική προσομοίωση στην διαχείριση των θυροφραγμάτων, Διπλωματική εργασία, 108 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2023.
Σουλτάτου, Α., Διερεύνηση του προβλήματος επιλογής της ισχύος των στροβίλων μικρών υδροηλεκτρικών έργων, Διπλωματική εργασία, 124 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2023.
Zisos, Α., Design optimization of hybrid renewable energy systems under uncertainty - The case of Sifnos island, Diploma thesis, 62 pages, Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, March 2023.
Ρωξάνη, Α., Προοπτικές ανάπτυξης αγροβολταϊκών συστημάτων και ανάλυση των αλληλεπιδράσεών τους με το πλέγμα νερού-τροφής-ενέργειας, Διπλωματική εργασία, 81 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2022.
Σοφιός, Χ., Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων υπό το πρίσμα της ανθεκτικότητας, Διπλωματική εργασία, 86 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2022.
Λούντζης, Σ., Μοντελοποίηση χωροθέτησης αιολικού πάρκου σε περιβάλλον ΣΓΠ - Εφαρμογή στο νησί της Ζακύνθου, Διπλωματική εργασία, 112 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2022.
Βατσικουρίδης, Ι., Διερεύνηση του προβλήματος πρόγνωσης παραγωγής ενέργειας σε διάφορες χρονικές κλίμακες από υδροηλεκτρικούς ταμιευτήρες, Διπλωματική εργασία, 139 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2022.
Καραϊσά, Χ., Ο ρόλος της γεωμετρίας των ταμιευτήρων: Θεωρητική ανάλυση και εξαγωγή γενικευμένων σχέσεων στάθμης – επιφάνειας – αποθέματος, Διπλωματική εργασία, 131 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2022.Drakaki, K.-K., Optimizing the management of small hydroelectric plants: from the synergetic operation of the turbine system to day-ahead energy forecasting, Diploma thesis, 88 p., Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, November 2021.
Ζαβραδινού, Μ.-Κ., Το σύγχρονο πλαίσιο αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας ως πρόβλημα προσομοίωσης: Βασικές αρχές και πιλοτική εφαρμογή στον ημερήσιο ενεργειακό προγραμματισμό συστήματος συμβατικών και ανανεώσιμων πηγών, Διπλωματική εργασία, 120 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2021.Σιαμπαρίνα, Π., Το πλέγμα νερού-τροφίμων-ενέργειας και η ανταγωνιστική σχέση των φωτοβολταϊκών συστημάτων με την αγροτική παραγωγή: Η περίπτωση της Θεσσαλίας, Διπλωματική εργασία, 118 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2021.
Μαντά, Ε., Αισθητική των ανεμογεννητριών, Διπλωματική εργασία, 117 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2021.Κυρίου, Μ., Ο ρόλος των βιοκαυσίμων στο πλέγμα νερού – τροφής – ενέργειας, Διπλωματική εργασία, 121 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2021.
Klousakou, E., Stochastic investigation of short-term predictability of basic renewable energy resources with application on the non-connected island of Astypalea, Diploma thesis, 91 p., Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, Athens, 2020.
Παπαλάμπρου, Β., Υδρολογικά μοντέλα στείρευσης ροής ως εργαλεία πρόγνωσης της ενεργειακής παραγωγής σε μικρά υδροηλεκτρικά έργα, Διπλωματική εργασία, 113 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2020.
Πέττας, Α.-Γ., Ανάπτυξη μεθοδολογίας αξιολόγησης προγνωστικών μοντέλων στην αιολική ενέργεια, Διπλωματική εργασία, 140 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2020.
Μπαϊρακτάρης, Ι., Το ζήτημα της κλίμακας στην υδροηλεκτρική ενέργεια: πολλά μικρά έργα ή ένα μεγάλο;, Διπλωματική εργασία, 124 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2020.
Ντεμίρογλου, Χ., Βελτιστοποίηση διαχείρισης θυροφραγμάτων υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων – Εφαρμογή στο φράγμα Αράχθου, Διπλωματική εργασία, 164 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2020.
Σπανού, Μ., Ο αναρρυθμιστικός ρόλος της αφαλάτωσης στο ισοζύγιο νερού-ενέργειας: Εφαρμογή στο υβριδικό σύστημα της Μήλου, Μεταπτυχιακή εργασία, 210 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2020.
Sakki, G.-K., Disentangling flow-energy transformations for small hydropower plants: from reverse engineering to uncertainty assessment and calibration, Diploma thesis, 98 p., Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, Athens, July 2020.
Μανούρη, Σ., Προσαρμογή μεθοδολογικού πλαισίου παραμετροποίηση - προσομοίωση - βελτιστοποίηση σε συστήματα υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων: Υπολογιστικές προκλήσεις, νέοι κανόνες λειτουργίας και υλοποίηση στο λογισμικό Υδρονομέας 2020, Μεταπτυχιακή εργασία, 132 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2020.
Mavritsakis, P., A stochastic simulation framework for representing water, energy and financial fluxes across a non-connected island, Diploma thesis, 150 pages, Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, Ιούλιος 2019.
Γκολέμης, Α., Στοχαστική διερεύνηση και προσομοίωση της ταχύτητας του ανέμου - Εφαρμογή στην διαχείριση αιολικής εγκατάστασης, Διπλωματική εργασία, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Φεβρουάριος 2019.
Ανυφαντή, Ι., Τα νευρωνικά δίκτυα ως υποκατάστατα μοντέλα για την προσομοίωση υβριδικού συστήματος νερού και ενέργειας, Μεταπτυχιακή εργασία, 140 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 2018.
Δανιήλ, Β., Διερεύνηση της χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο μη διασυνδεδεμένο νησί της Αστυπάλαιας, Διπλωματική εργασία, 112 σ., Μάρτιος 2018.
Κουντούρης, Γ., Στοχαστική διερεύνηση της χρονικής μεταβολής της ηλιακής ακτινοβολίας, Διπλωματική εργασία, 104 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Νοέμβριος 2017.
Καραναστάση, Μ., Διερεύνηση δυνατοτήτων βέλτιστης αξιοποίησης υδρο-ενεργειακών πόρων περιοχής Αχελώου-Θεσσαλίας, Μεταπτυχιακή εργασία, 240 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Φεβρουάριος 2017.
Δασκάλου, Ο., Μεθοδολογία βέλτιστης χωροθέτησης και διαστασιολόγησης φωτοβολταϊκών & αιολικών πάρκων με χρήση συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών: Εφαρμογή στην Περιφέρεια Θεσσαλίας, Διπλωματική εργασία, 161 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2016.
Τύραλης, Χ., Χωροχρονική διερεύνηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα, Μεταπτυχιακή εργασία, 95 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούλιος 2016.
Νικολόπουλος, Δ., Ανάπτυξη μοντέλου συνδυασμένης διαχείρισης λεκανών απορροής Αχελώου και Πηνειού, Διπλωματική εργασία, 214 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2015.
Δήμας, Π., Πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης για το βέλτιστο σχεδιασμό υβριδικού συστήματος υδροηλεκτρικής - αιολικής ενέργειας. Διερεύνηση με βάση το υδροσύστημα Αλιάκμονα, Διπλωματική εργασία, 237 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Δεκέμβριος 2013.
Γαλανού, Κ., Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: Χρονική εξέλιξη - σύγκριση, Μεταπτυχιακή εργασία, 225 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Νοέμβριος 2012.
Ιωάννου, Χ., Στοχαστική προσομοίωση και βελτιστοποίηση υβριδικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας, Διπλωματική εργασία, 122 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2012.
Τσεκούρας, Γ., Στοχαστική ανάλυση και προσομοίωση υδρομετεωρολογικών διεργασιών σχετικών με την αιολική και ηλιακή ενέργεια, Διπλωματική εργασία, 246 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2012.
Μπουζιώτας, Δ., Ανάπτυξη πλαισίου βελτιστοποίησης της υδροηλεκτρικής παραγωγής στο λογισμικό Υδρονομέας - Διερεύνηση στο υδροσύστημα Αχελώου-Θεσσαλίας, Διπλωματική εργασία, 162 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2012.
Αποστολίδου, Η., Η επίδραση του αναγλύφου στην εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, Μεταπτυχιακή εργασία, 131 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Ιούλιος 2007.
Δουρίδας, Χ., Ανάπτυξη συστήματος πληροφοριών για τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα στην Ελληνική επικράτεια, Μεταπτυχιακή εργασία, 85 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Οκτώβριος 2006.
Οικονόμου, Α., Αξιολόγηση της μεθόδου Παραμετροποίησης - Προσομοίωσης - Βελτιστοποίησης στη διαχείριση συστημάτων ταμιευτήρων, Μεταπτυχιακή εργασία, Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 2000.
Ευστρατιάδης, Α., και Ν. Ζερβός, Βέλτιστη διαχείριση συστημάτων ταμιευτήρων - Εφαρμογή στο σύστημα Αχελώου-Θεσσαλίας, Διπλωματική εργασία, 181 σ., Τομέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Μάρτιος 1999.
-
-