Αποσυναρμολογώντας τους μετασχηματισμούς παροχής-ενέργειας στα μικρά υδροηλεκτρικά έργα: από την αντίστροφη μηχανική στην εκτίμηση της αβεβαιότητας και τη βαθμονόμηση

G.-K. Sakki, Disentangling flow-energy transformations for small hydropower plants: from reverse engineering to uncertainty assessment and calibration, Diploma thesis, 98 pages, Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, Athens, Ιούλιος 2020.

[Αποσυναρμολογώντας τους μετασχηματισμούς παροχής-ενέργειας στα μικρά υδροηλεκτρικά έργα: από την αντίστροφη μηχανική στην εκτίμηση της αβεβαιότητας και τη βαθμονόμηση]

[doc_id=2053]

[Αγγλικά]

Λόγω της αμελητέας ικανότητας αποθήκευσης, τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΗΕ) δεν μπορούν να προσφέρουν ρύθμιση των ροών, καθιστώντας έτσι τον έλεγχο της παραγωγής ενέργειας πολύ δύσκολο έργο, ακόμη και για μικρούς χρονικούς ορίζοντες. Περαιτέρω αβεβαιότητες προκύπτουν λόγω περιορισμένης πληροφόρησης, που αφορά είτε σε δεδομένα εισροών είτε σε τεχνικά χαρακτηριστικά του έργου. Συνήθως, οι μοναδικές διαθέσιμες μετρήσεις αναφέρονται στην παραγωγή ενέργειας, η οποία είναι ένας μη γραμμικός μετασχηματισμός της απορροής του ποταμού. Σε αυτήν τη διπλωματική εργασία διερευνώνται τρεις εκδοχές του μετασχηματισμού αυτού, που διαμορφώνουν αντίστοιχα το ευθύ και το αντίστροφο πρόβλημα καθώς και το πρόβλημα της βαθμονόμησης. Το κύριο αποτέλεσμα είναι ένα γενικό στοχαστικό πλαίσιο για το λεγόμενο αντίστροφο πρόβλημα της υδροηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή η εξαγωγή χρονοσειρών εισροής από δεδομένα παρατηρημένης ενέργειας, εστιάζοντας σε δύο βασικές πιθανές πηγές αβεβαιότητας, συγκεκριμένα στην παραγωγή ενέργειας (σφάλματα παρατηρήσεων) και στην καμπύλη απόδοσης των στροβίλων (σφάλματα παραμέτρων). Βασικό ζήτημα αυτής της αντίστροφης προσέγγισης είναι ότι το μοντέλο σφάλματος επιτρέπει την ενσωμάτωση της αβεβαιότητας στους υπολογισμούς, δεδομένου ότι εκφράζεται με στοχαστικούς όρους. Ένα άλλο ενδιαφέρον ζήτημα είναι η συμπλήρωση του υδρογραφήματος, δηλαδή ο υπολογισμός των υψηλών και χαμηλών ροών, εκτός του εύρους λειτουργίας των ΜΥΕ, κάτι που επιτυγχάνεται με τη χρήση εμπειρικών κανόνων για την αναπαράσταση των ανοδικών και καθοδικών κλάδων ροής. Η μεθοδολογία δοκιμάζεται σε πληθώρα υποθετικών προβλημάτων, καθώς επίσης και σε μια πραγματική περίπτωση, αυτή του παλαιότερου (περίπου το 1926) μικρού υδροηλεκτρικού έργου της Ελλάδας, που βρίσκεται στον ποταμό Γλαύκο, στη Βόρεια Πελοπόννησο. Μεταξύ άλλων περιπλοκοτήτων, το έργο αυτό περιλαμβάνει δύο στροβίλους, έναν τύπου Pelton και έναν Francis, γεγονός που καθιστά τη συνολική διαδικασία μοντελοποίησης ακόμη πιο δύσκολη μιας και απαιτεί την εξαγωγή των καμπυλών απόδοσης των δύο στροβίλων μέσω βαθμονόμησης. Οι αναλύσεις μας υποδεικνύουν ότι το προτεινόμενο πλαίσιο μπορεί να αποτελέσει τη βάση για τον χειρισμό πολλών πρακτικών προβλημάτων και ανοιχτών ερευνητικών ερωτημάτων στον ευρύτερο τομέα της προσομοίωσης και βελτιστοποίησης μικρών υδροηλεκτρικών έργων.

PDF Πλήρες κείμενο:

Σχετικές εργασίες:

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, and A. Efstratiadis, A reverse engineering approach across small hydropower plants: a hidden treasure of hydrological data?, Hydrological Sciences Journal, 2021, (υπό έκδοση).