Μοντελοποίηση νερού-ενέργειας βάσει ροής έναντι βάσει ζήτησης

Η ροή νερού στα συστήματα παραγωγής υδροηλεκτρικής ισχύος χρησιμοποιείται συχνά κατάντη για να καλύψει άλλου είδους ζήτησης, όπως η άρδευση και ύδρευση. Ωστόσο, η κλασσική περίπτωση είναι ότι η ζήτηση ενέργειας (λειτουργία του εργοστασίου υδροηλεκτρικής ενέργειας) και η ζήτηση του νερού δεν συμπίπτουν χρονικά. Επιπλέον, η εισροή του νερού μέσα σε μία δεξαμενή είναι μια στοχαστική διεργασία. Τα πράγματα γίνονται πιο περίπλοκα αν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ανεμογεννήτριες ή φωτοβολταϊκά πάνελ) περιλαμβάνονται στο σύστημα. Για το λόγο αυτό, η αξιολόγηση και βελτιστοποίηση της λειτουργίας των συστημάτων υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι δύσκολες εργασίες που απαιτούν υπολογιστικά μοντέλα. Αυτή η μοντελοποίηση δεν θα πρέπει να προσομοιώνει μόνο το ισοζύγιο του νερού των δεξαμενών και την παραγωγή/ κατανάλωση ενέργειας (αντλησιοταμίευση), αλλά θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τους περιορισμούς που επιβάλλονται από το φυσικό ή τεχνητό δίκτυο νερού με τη χρήση αλγορίθμου δρομολόγησης ροή. Ο ΥΔΡΟΝΟΜΕΑΣ, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί μια κομψή μαθηματική προσέγγιση (γράφο) για τον υπολογισμό της ροής σε ένα δίκτυο νερού με βάση: τις απαιτήσεις (χρονοσειρές εισροών), τη διαθεσιμότητα του νερού (προσομοιώνεται) και την ικανότητα των συστατικών μετάδοσης (ιδιότητες των καναλιών, ποταμών , αγωγών, κλπ). Οι χρονοσειρές εισόδου της ζήτησης πρέπει να εκτιμηθούν από ένα άλλο μοντέλο και να συνδεθούν με τους αντίστοιχους κόμβους του δικτύου. Ένα μοντέλο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση αυτών των χρονοσειρών είναι το UWOT. Το UWOT είναι ένα bottom up μοντέλο αστικού κύκλου του νερού που προσομοιώνει την γέννηση, συνάθροιση και δρομολόγηση των σημάτων ζήτησης νερού. Σε αυτή τη μελέτη, διερευνούμε τις δυνατότητες του UWOT στην προσομοίωση της λειτουργίας των πολύπλοκων συστημάτων υδραυλικών έργων που περιλαμβάνουν παραγωγή ενέργειας. Το προφανές πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι η χρήση ενός απλού μοντέλου αντί ενός για την εκτίμηση των απαιτήσεων και ενός άλλου για την προσομοίωση του συστήματος. Μια εφαρμογή του UWOT σε ένα σύστημα μεγάλης κλίμακας επιχειρείται στην ηπειρωτική Ελλάδα σε μια περιοχή έκτασης πάνω από 130x170 km2. Οι προκλήσεις, οι ιδιαιτερότητες και τα πλεονεκτήματα της προσέγγισης μελετώνται και εξετάζονται κριτικά.