Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων υπό το πρίσμα της ανθεκτικότητας

Χ. Σοφιός, Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων υπό το πρίσμα της ανθεκτικότητας, Διπλωματική εργασία, 86 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Νοέμβριος 2022.

[doc_id=2254]

[Ελληνικά]

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η βελτιστοποίηση ενός υδροηλεκτρικού έργου υπό το πρίσμα της ανθεκτικότητας. Με στόχο την οικονομική βιωσιμότητα της επένδυσης του έργου διερευνάται αν η μακροπρόθεσμη διαχείρισή του θα αποδειχτεί ανθεκτική σε μια σειρά αλλαγών που δυσχεραίνουν τη λειτουργία του, συγκρίνοντας με έναν συμβατικά βέλτιστο σχεδιασμό που βασίζεται σε ένα δεδομένο σενάριο υποθέσεων. Η σύγκριση των συμπεριφορών του έργου των δύο αυτών αναλύσεων καθορίζει την έκβαση της ερευνητικής αυτής προσπάθειας. Αφού πραγματοποιηθεί η εισαγωγή στην υδροηλεκτρική ενέργεια και αποσαφηνιστούν οι βασικές έννοιες των υδροηλεκτρικών έργων, παρουσιάζονται οι προκλήσεις στον σύγχρονο σχεδιασμό τους. Οι συνεχείς αλλαγές στις διεθνείς εξελίξεις που επηρεάζουν την οικονομία και την πολιτική, οι κοινωνικές τάσεις αλλά και κλιματικά φαινόμενα, οδηγούν στην απαίτηση σχεδιασμού ανθεκτικότερων συστημάτων που να μπορούν να ανταποκρίνονται σε δυναμικές αλλαγές. Υπό το πρίσμα της ανθεκτικότητας, λοιπόν, εξετάζεται ένας νέος τρόπος σχεδιασμού που επικεντρώνεται περισσότερο στην αβεβαιότητα κρίσιμων υποθέσεων του μοντέλου σχεδιασμού που αναφέρονται στο μέλλον, απορροφώντας αποτελεσματικότερα τις αλλαγές αυτές. Σε πρώτο στάδιο, ορίζεται ο στόχος της βελτιστοποίησης, ως ένα οικονομικό μέγεθος που αντιπαραβάλλει τα έσοδα του έργου από την πώληση νερού και ενέργειας, με τις δαπάνες της κατασκευής και λειτουργίας του σε ετήσια βάση. Για να προσδιοριστούν τα ιδιαίτερα πολύπλοκα κατασκευαστικά κόστη, διατυπώνονται εμπειρικές σχέσεις, με αναζήτηση στοιχείων από προϋπολογισμούς Ελληνικών φραγμάτων. Παράλληλα, διατυπώνεται το μοντέλο προσομοίωσης του υδροηλεκτρικού ταμιευτήρα, με βάση το ισοζύγιο εισροών, ζητήσεων, εκροών και υπερχειλίσεων, σε μηνιαίο βήμα, με το οποίο εκτιμάται η διαχειριστική πολιτική (σε όρους στόχων ενεργειακής παραγωγής) που ικανοποιεί τις οικολογικές, ενεργειακές και άλλες πιθανές χρήσεις. Τα έσοδα από την παραγωγή ενέργειας εκτιμώνται με βάση τις τιμές πώλησης της αγοράς και ρήτρες που τίθενται για τα ελλείμματα. Οι ανεξάρτητες μεταβλητές του προβλήματος σχεδιασμού του έργου είναι το ύψος του φράγματος, η διάμετρος του αγωγού προσαγωγής και ο στόχος ετήσιας παραγωγής ενέργειας. Με βάση αυτές, γίνεται η βελτιστοποίηση της οικονομικής επίδοσης του έργου. Η παραπάνω μεθοδολογία, που συνιστά μια πρώτη απόπειρα τυποποίησης του σχεδιασμού υδροηλεκτρικών συστημάτων υπό ανθεκτικότητα, υλοποιείται στο προγραμματιστικό περιβάλλον R. Η μεθοδολογία αξιολογείται με βάση ένα πραγματικό έργο που είναι υπό σχεδιασμό, ήτοι το χωμάτινο φράγμα της Πύλης. Αρχικά, ο σχεδιασμός του ταμιευτήρα βελτιστοποιείται με βάση ένα αρχικό σύνολο υποθέσεων (σενάριο βάσης), ενώ σε επόμενο στάδιο διερευνώνται εναλλακτικά σενάρια που είναι πιο δυσμενή ως προς τη λειτουργία του έργου. Τελικά, πραγματοποιείται η συνδυαστική βελτιστοποίηση του έργου ως προς τα δέκα, συνολικά, σενάρια, που διατυπώθηκαν. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι με μια μικρή σχετικά μείωση της οικονομικής απόδοσης του έργου σε σχέση με το σενάριο βάσης, εξασφαλίζεται ένα ανθεκτικότερο σύστημα έναντι επερχόμενων προκλήσεων.

PDF Πλήρες κείμενο: