Γεωργία-Κωνσταντίνα Σακκή

Πολιτικός Μηχανικός, MSc Οικονομικά & Δίκαιο στις Ενεργειακές Αγορές, Υποψήφια Δρ.

Συμμετοχή σε ερευνητικά έργα

Συμμετοχή ως ερευνητής

  1. Συντήρηση, αναβάθμιση και επέκταση του Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων για την διαχείριση του υδροδοτικού συστήματος της ΕΥΔΑΠ

Δημοσιευμένο έργο

Publications in scientific journals

  1. E. Dimitriou, A. Efstratiadis, I. Zotou, A. Papadopoulos, T. Iliopoulou, G.-K. Sakki, K. Mazi, E. Rozos, A. Koukouvinos, A. D. Koussis, N. Mamassis, and D. Koutsoyiannis, Post-analysis of Daniel extreme flood event in Thessaly, Central Greece: Practical lessons and the value of state-of-the-art water monitoring networks, Water, 16 (7), 980, doi:10.3390/w16070980, 2024.
  2. A. Zisos, 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.
  3. A. Roxani, A. Zisos, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Multidimensional role of agrovoltaics in era of EU Green Deal: Current status and analysis of water-energy-food-land dependencies, Land, 12 (5), 1069, doi:10.3390/land12051069, 2023.
  4. G. Moraitis, G.-K. Sakki, G. Karavokiros, D. Nikolopoulos, P. Kossieris, I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, Exploring the cyber-physical threat landscape of water systems: A socio-technical modelling approach, Water, 15 (9), 1687, doi:10.3390/w15091687, 2023.
  5. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, Revisiting the management of water–energy systems under the umbrella of resilience optimization, Environmental Sciences Proceedings, 21 (1), 72, doi:10.3390/environsciproc2022021072, 2022.
  6. G.-K. Sakki, 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.
  7. A. Efstratiadis, P. Dimas, G. Pouliasis, I. Tsoukalas, P. Kossieris, V. Bellos, G.-K. Sakki, C. Makropoulos, and S. Michas, Revisiting flood hazard assessment practices under a hybrid stochastic simulation framework, Water, 14 (3), 457, doi:10.3390/w14030457, 2022.
  8. K.-K. Drakaki, G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, and A. Efstratiadis, Day-ahead energy production in small hydropower plants: uncertainty-aware forecasts through effective coupling of knowledge and data, Advances in Geosciences, 56, 155–162, doi:10.5194/adgeo-56-155-2022, 2022.
  9. 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, 67 (1), 94–106, doi:10.1080/02626667.2021.2000992, 2022.
  10. G.-F. Sargentis, P. Siamparina, G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, M. Chiotinis, and D. Koutsoyiannis, Agricultural land or photovoltaic parks? The water–energy–food nexus and land development perspectives in the Thessaly plain, Greece, Sustainability, 13 (16), 8935, doi:10.3390/su13168935, 2021.

Book chapters and fully evaluated conference publications

  1. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, The water-energy nexus as sociotechnical system under uncertainty, Elgar Encyclopedia of Water Policy, Economics and Management, edited by P. Kountouri and A. Alamanos, Chapter 64, 279–283, doi:10.4337/9781802202946.00071, 2024.
  2. C. Ntemiroglou, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Flood control across hydropower dams: The value of safety, Role of Dams and Reservoirs in a Successful Energy Transition - Proceedings of the 12th ICOLD European Club Symposium 2023, edited by R. Boes, P. Droz, and R. Leroy, 187–198, doi:10.1201/9781003440420-22, International Commission on Large Dams, Interlaken, Switzerland, 2023.
  3. P. Dimas, G.-K. Sakki, P. Kossieris, I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, C. Makropoulos, N. Mamassis, and K. Pipili, Outlining a master plan framework for the design and assessment of flood mitigation infrastructures across large-scale watersheds, 12th World Congress on Water Resources and Environment (EWRA 2023) “Managing Water-Energy-Land-Food under Climatic, Environmental and Social Instability”, 75–76, European Water Resources Association, Thessaloniki, 2023.
  4. G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Stress-testing for water-energy systems by coupling agent-based models, Proceedings of 7th IAHR Europe Congress "Innovative Water Management in a Changing Climate”, Athens, 402–403, International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR), 2022.
  5. V.-E. K. Sarantopoulou, G. J. Tsekouras, A. D. Salis, D. E. Papantonis, V. Riziotis, G. Caralis, K.-K. Drakaki, G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, and K. X. Soulis, Optimal operation of a run-of-river small hydropower plant with two hydro-turbines, 2022 7th International Conference on Mathematics and Computers in Sciences and Industry (MCSI), Marathon Beach, Athens, 80–88, doi:10.1109/MCSI55933.2022.00020, 2022.
  6. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, Revisiting the management of water-energy systems under the umbrella of resilience optimization, e-Proceedings of the 5th EWaS International Conference, Naples, 596–603, 2022.

Conference publications and presentations with evaluation of abstract

  1. G.-K. Sakki, A. Castelletti, C. Makropoulos, and A. Efstratiadis, Trade-offs in hydropower reservoir operation under the chain of uncertainty, European Geosciences Union General Assembly 2024, Vienna, Austria & Online, EGU24-3487, doi:10.5194/egusphere-egu24-3487, 2024.
  2. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, Driving energy systems with synthetic electricity prices, European Geosciences Union General Assembly 2024, Vienna, Austria & Online, EGU24-3165, doi:10.5194/egusphere-egu24-3165, 2024.
  3. P. Pagotelis, Κ. Tsilipiras, Α. Lyras, Α. Koutsovitis, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Design of small hydropower plants under uncertainty: from the hydrological cycle to energy conversion, European Geosciences Union General Assembly 2023, Vienna, Austria & Online, EGU23-15407, doi:10.5194/egusphere-egu23-15407, 2023.
  4. A. Zisos, M.-E. Pantazi, Μ. Diamanta, Ι. Koutsouradi, Α. Kontaxopoulou, I. Tsoukalas, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Towards energy autonomy of small Mediterranean islands: Challenges, perspectives and solutions, EGU General Assembly 2022, Vienna, Austria & Online, EGU22-5468, doi:10.5194/egusphere-egu22-5468, European Geosciences Union, 2022.
  5. K.-K. Drakaki, G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, and A. Efstratiadis, Setting the problem of energy production forecasting for small hydropower plants in the Target Model era, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-3168, doi:10.5194/egusphere-egu21-3168, European Geosciences Union, 2021.
  6. K. Risva, G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, and N. Mamassis, Hydropower potential assessment made easy via the unit geo-hydro-energy index, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-4462, doi:10.5194/egusphere-egu21-4462, European Geosciences Union, 2021.
  7. G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, and A. Efstratiadis, A dilemma of small hydropower plants: Design with uncertainty or uncertainty within design?, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-2398, doi:10.5194/egusphere-egu21-2398, European Geosciences Union, 2021.
  8. G.-K. Sakki, V. Papalamprou, I. Tsoukalas, N. Mamassis, and A. Efstratiadis, Stochastic modelling of hydropower generation from small hydropower plants under limited data availability: from post-assessment to forecasting, European Geosciences Union General Assembly 2020, Geophysical Research Abstracts, Vol. 22, Vienna, EGU2020-8129, doi:10.5194/egusphere-egu2020-8129, 2020.

Educational notes

  1. A. Efstratiadis, G.-K. Sakki, and A. Zisos, Lecture notes on "Renewable Energy & Hydroelectric Works", Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, 2024.

Academic works

  1. G.-K. Sakki, Exploring the management policy of hydropower plants in the era of the uncertain energy market, Postgraduate Thesis, 61 pages, Athens University of Economics and Business - Department of International European Economic Studies, Σεπτέμβριος 2023.
  2. Γ. Αντωνογιαννάκης, Β. Παπαλάμπρου, Α.-Γ. Πέττας, Α. Πυθαρούλιου, και Γ.-Κ. Σακκή, Σχέδιο Διαχείρισης Υδατικών Πόρων Νομού Αργολίδας, Εργασία μαθήματος, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 2020.
  3. 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.

Research reports

  1. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Αναλύσεις υδατικών ισοζυγίων και απολογιστική έκθεση υδρολογικού έτους 2022-23, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, 30 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιανουάριος 2024.
  2. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Ειδική διαχειριστική μελέτη ταμιευτήρα Μαραθώνα, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 80 pages, Ιούνιος 2023.
  3. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Επικαιροποίηση σεναρίων διαχείρισης υδροδοτικού συστήματος περιόδου Μαρτίου-Σεπτεμβρίου 2023, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 64 pages, Μάρτιος 2023.
  4. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Διερεύνηση σεναρίων διαχείρισης υδροδοτικού συστήματος περιόδου Ιανουαρίου-Σεπτεμβρίου 2023, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 49 pages, Ιανουάριος 2023.
  5. Α. Ευστρατιάδης, Ν. Μαμάσης, Γ.-Κ. Σακκή, Ι. Τσουκαλάς, Π. Κοσσιέρης, Π. Δήμας, και Ν. Πελεκάνος, Σχέδιο Διαχείρισης του Υδροδοτικού Συστήματος της Αθήνας – Υδρολογικό έτος 2021-22, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, 141 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούνιος 2022.
  6. Α. Ευστρατιάδης, Ι. Τσουκαλάς, και Γ.-Κ. Σακκή, Διερεύνηση σεναρίων διαχείρισης υδροδοτικού συστήματος περιόδου Μαρτίου-Σεπτεμβρίου 2022, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 49 pages, Απρίλιος 2022.

Ανάλυση ερευνητικών έργων

Συμμετοχή ως ερευνητής

  1. Συντήρηση, αναβάθμιση και επέκταση του Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων για την διαχείριση του υδροδοτικού συστήματος της ΕΥΔΑΠ

    Περίοδος εκτέλεσης: Οκτώβριος 2008–Νοέμβριος 2011

    Προϋπολογισμός: €72 000

    Project director: Ν. Μαμάσης

    Κύριος ερευνητής: Δ. Κουτσογιάννης

    Το ερευνητικό έργο περιλαμβάνει την αναβάθμιση, συντήρηση και επέκταση του Συστήματος Υποστήριξης Αποφάσεων (ΣΥΑ) που ανέπτυξε το ΕΜΠ για την ΕΥΔΑΠ στα πλαίσια του ερευνητικού έργου Εκσυγχρονισμός της εποπτείας και διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας (1999-2003). Οι εργασίες αφορούν (α) στη Βάση Δεδομένων (αναβάθμιση λογισμικού, διαχείριση χρονοσειρών ποιοτικών παραμέτρων), (β) στο μετρητικό δίκτυο (επέκταση-βελτίωση- συντήρηση, εκτίμηση απωλειών υδραγωγείων), (γ) στην αναβάθμιση λογισμικού διαχείρισης δεδομένων και την προσθήκη αυτόματης επεξεργασίας τηλεμετρικών δεδομένων, (δ) στο λογισμικό Υδρονομέας (επικαιροποίηση του μοντέλου του υδροσυστήματος, επέκταση του μοντέλου προσομοίωσης και βελτιστοποίησης, αναβάθμιση λειτουργικών χαρακτηριστικών λογισμικού), (ε) σε υδρολογικές αναλύσεις (συλλογή και επεξεργασία δεδομένων, επικαιροποίηση χαρακτηριστικών υδρολογικών μεγεθών) και (στ) στα ετήσια διαχειριστικά σχέδια (υποστήριξη στην εκπόνηση).

Ανάλυση δημοσιευμένου έργου

Publications in scientific journals

  1. E. Dimitriou, A. Efstratiadis, I. Zotou, A. Papadopoulos, T. Iliopoulou, G.-K. Sakki, K. Mazi, E. Rozos, A. Koukouvinos, A. D. Koussis, N. Mamassis, and D. Koutsoyiannis, Post-analysis of Daniel extreme flood event in Thessaly, Central Greece: Practical lessons and the value of state-of-the-art water monitoring networks, Water, 16 (7), 980, doi:10.3390/w16070980, 2024.

    [Μετα-ανάλυση του συμβάντος ακραίας πλημμύρας Daniel στη Θεσσαλία, Κεντρική Ελλάδα: Πρακτικά μαθήματα και η αξία των σύγχρονων δικτύων παρακολούθησης του νερού]

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2451/1/documents/water-16-00980.pdf (9512 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/16/7/980

  1. A. Zisos, 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.

    [Μίξη ανανεώσιμης ενέργειας με αντλησιοταμίευση: Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υπό αβεβαιότητα και άλλες προκλήσεις]

    Τα υβριδικά συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας, που συμπληρώνονται από έργα αντλησιοταμίευσης, έχουν καταστεί όλο και πιο δημοφιλή στο πλαίσιο της αυξημένης διείσδυσης της ανανεώσιμης ενέργειας. Αυτή η διάταξη είναι ακόμα πιο ευνοϊκή σε απομακρυσμένες περιοχές που συνήθως δεν είναι συνδεδεμένες με το ηλεκτρικό δίκτυο της ενδοχώρας, στις οποίες η πρόκληση της ενεργειακής ανεξαρτησίας εντείνεται. Η παρούσα έρευνα εστιάζει στο σχεδιασμό τέτοιων συστημάτων, από την οπτική της διαμόρφωσης ενός βέλτιστου μίγματος ανανεώσιμων πηγών που επωφελούνται από τις συμπληρωματικότητες και συνέργειές τους, σε συνδυασμό με την ευελιξία της αντλησιοταμίευσης. Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός υπόκειται σε σημαντικές πολυπλοκότητες, αφενός λόγω των πολλαπλών στόχων και περιορισμών που πρέπει να εκπληρωθούν, και αφετέρου των εγγενών αβεβαιοτήτων, που διατρέχουν όλες τις σχετικές διεργασίες, εξωτερικές και εσωτερικές. Σε αυτό το πνεύμα, χρησιμοποιούμε μια προτεινόμενη διάταξη για ένα νησί του Αιγαίου, ήτοι τη Σίφνο, για να αναπτύξουμε και να αξιολογήσουμε ένα ολοκληρωμένο σχήμα προσομοίωσης-βελτιστοποίησης σε ντετερμινιστικό και, τελικά, στοχαστικό πλαίσιο, αναδεικνύοντας το πρόβλημα σχεδιασμού κάτω από την ομπρέλα της αβεβαιότητας. Συγκεκριμένα, λαμβάνουμε υπόψη τρία κύρια αβέβαια στοιχεία, ήτοι την ταχύτητα ανέμου (φυσική διεργασία), τη ζήτηση ενέργειας (ανθρωπογενής διεργασία) και τη μετατροπή της ταχύτητας ανέμου σε ηλεκτρική ισχύ (εσωτερική διεργασία, εκφρασμένη ως μια πιθανοτική καμπύλη ισχύος). Έμφαση δίνεται επίσης στη διαδικασία λήψης αποφάσεων, η οποία απαιτεί ενδελεχή ερμηνεία των αποτελεσμάτων της βελτιστοποίησης, με επίγνωση της αβεβαιότητας. Τέλος, καθώς το προτεινόμενο έργο αντλησιοταμίευσης χρησιμοποιεί ως κάτω ταμιευτήρα τη θάλασσα, αντιμετωπίζονται πρόσθετες τεχνικές προκλήσεις.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2307/1/documents/sustainability-15-13313.pdf (4191 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2071-1050/15/18/13313

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Ayed, Y., R. Al Afif, P. Fortes, and C. Pfeifer, Optimal design and techno-economic analysis of hybrid renewable energy systems: A case study of Thala city, Tunisia, Energy Sources, Part B: Economics, Planning, and Policy, 19(1), 2308843, doi:10.1080/15567249.2024.2308843, 2024.

  1. A. Roxani, A. Zisos, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Multidimensional role of agrovoltaics in era of EU Green Deal: Current status and analysis of water-energy-food-land dependencies, Land, 12 (5), 1069, doi:10.3390/land12051069, 2023.

    [Ο πολυδιάστατος ρόλος των αγροβολταϊκών στην εποχή της Πράσινης Συμφωνίας: Τρέχον καθεστώς και ανάλυση των συσχετίσεων μεταξύ νερού-ενέργειας-τροφής-γης]

    Η Ευρωπαϊκή Πράσινη Συμφωνία έχει θέσει στόχους για το κλίμα και την ενέργεια για το 2030 και στόχο την επίτευξη καθαρών μηδενικών εκπομπών αερίων θερμοκηπίου έως το 2050, υποστηρίζοντας παράλληλα την ενεργειακή ανεξαρτησία και την οικονομική ανάπτυξη. Ακολουθώντας αυτούς τους στόχους, και όπως αναμενόταν, η μετάβαση στην «πράσινη» ανανεώσιμη ενέργεια αυξάνεται και θα ενταθεί στο εγγύς μέλλον. Ένας από τους βασικούς πυλώνες αυτής της μετάβασης, ιδιαίτερα για τις μεσογειακές χώρες, είναι η ηλιακή φωτοβολταϊκή (Φ/Β) ενέργεια. Ωστόσο, αυτή είναι η λιγότερο αποδοτική, ως προς την εδαφική κάλυψη, πηγή ενέργειας, ενώ είναι επίσης ιδιαίτερα ανταγωνιστική με την παραγωγή τροφίμων, καθώς τα ηλιακά πάρκα αναπτύσσονται συχνά σε πρώην γεωργικές περιοχές, με αποτέλεσμα τη συστηματική μείωση των καλλιεργήσιμων εκτάσεων. Ως εκ τούτου, στο πλαίσιο του ενεργειακού σχεδιασμού των φωτοβολταϊκών συστημάτων, η προστασία και διατήρηση των καλλιεργήσιμων εκτάσεων θα πρέπει να θεωρείται βασικό ζητούμενο. Η αναδυόμενη τεχνολογία των αγροβολταϊκών προσφέρει μια ισορροπημένη λύση τόσο για την αγροτική ανάπτυξη όσο και για την ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η βιώσιμη «συμβίωση» τροφίμων και ενέργειας σε κοινά εδάφη υποστηρίζει επίσης τον ειδικό στόχο της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής μετά το 2020, σχετικά με τον μετριασμό και την προσαρμογή στο μεταβαλλόμενο κλίμα, καθώς και στο εξαιρετικά αβέβαιο κοινωνικο-οικονομικό και γεωπολιτικό περιβάλλον. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι διπλός, δηλαδή: (α) να προσδιορίσει το τρέχον τεχνολογικό καθεστώς και τα μέτρα ενεργειακής απόδοσης των αγροβολταϊκών, και (β) να παρουσιάσει μια περιεκτική ανάλυση των αλληλεπιδράσεών τους με το πλέγμα νερού-ενέργειας-τροφής-γης. Ως απόδειξη της ιδέας, θεωρούμε τον κάμπο της Άρτας, που είναι μια τυπική αγροτική περιοχή της Ελλάδας, όπου υλοποιείται μια παραμετρική ανάλυση για να αξιολογήσουμε βασικά χαρακτηριστικά της ανάπτυξης αγροβολταϊκών σε σχέση με την παραγωγή ενέργειας, έναντι της παραγωγής τροφίμων, καθώς και την εξοικονόμηση νερού, ως αποτέλεσμα της μειωμένης εξατμοδιαπνοής.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2290/1/documents/land-12-01069.pdf (656 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-445X/12/5/1069

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Zhong, T., Q. Zuo, J. Ma, Q. Wu, and Z. Zhang, Relationship identification between water-energy resource utilization efficiency and ecological risk in the context of assessment-decoupling two-stage framework—A case study of Henan Province, China, Water, 15(19), 3377, doi:10.3390/w15193377, 2023.
    2. Mohammedi, S., G. Dragonetti, N. Admane, and A. Fouial, The impact of agrivoltaic systems on tomato crop: A case study in Southern Italy, Processes, 11(12), 3370, doi:10.3390/pr11123370, 2023.
    3. Petrakis, T., V. Thomopoulos, A. Kavga, and A. A. Argyriou, An algorithm for calculating the shade created by greenhouse integrated photovoltaics, Energy, Ecology and the Environment, doi:10.1007/s40974-023-00306-4, 2023.
    4. Floroian, L., An innovative and sustainable solution – The agrovoltaic panels, Journal of EcoAgriTourism, 19(2), 44, 2023.
    5. Zhang, X., X. Wang, D. Si, H. Zhang, M. M. Ageli, and G. Mentel, Natural resources, food, energy and water: Structural shocks, food production and clean energy for USA in the view of COP27, Land Degradation & Development, doi:10.1002/ldr.5085, 2024.

  1. G. Moraitis, G.-K. Sakki, G. Karavokiros, D. Nikolopoulos, P. Kossieris, I. Tsoukalas, and C. Makropoulos, Exploring the cyber-physical threat landscape of water systems: A socio-technical modelling approach, Water, 15 (9), 1687, doi:10.3390/w15091687, 2023.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2289/1/documents/water-15-01687.pdf (2852 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/15/9/1687

  1. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, Revisiting the management of water–energy systems under the umbrella of resilience optimization, Environmental Sciences Proceedings, 21 (1), 72, doi:10.3390/environsciproc2022021072, 2022.

    [Επανεξέταση της διαχείρισης συστημάτων νερού-ενέργειας κάτω από την ομπρέλα της βελτιστοποίησης της ανθεκτικότητας]

    Η βέλτιστη διαχείριση των κοινωνικοτεχνικών συστημάτων σε όλο το πλέγμα νερού-ενέργειας είναι ένα κρίσιμο ζήτημα ως προς τον γενικό στόχο της αειφόρου ανάπτυξης. Ωστόσο, οι νέες προκλήσεις που προκαλούνται από παγκόσμιες κρίσεις και ξαφνικές αλλαγές απαιτούν μια αλλαγή υποδείγματος προκειμένου να διασφαλιστεί η ανοχή τους έναντι τέτοιων ειδών διαταραχών που είναι πέρα από τα «κανονικά» λειτουργικά τους πρότυπα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την ενσωμάτωση της έννοιας της ανθεκτικότητας στη διαδικασία εξαγωγής βέλτιστων πολιτικών διαχείρισης και την αξιολόγηση της απόδοσής τους μέσω καλά σχεδιασμένων προσομοιώσεων ακραίων καταστάσεων. Η προτεινόμενη προσέγγιση διερευνάται χρησιμοποιώντας ως απόδειξη της ιδέας το πολύπλοκο και εξαιρετικά εκτεταμένο σύστημα υδατικών πόρων της Αθήνας.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2252/1/documents/environsciproc-21-00072.pdf (2203 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2673-4931/21/1/72

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Wang, S., P. Zhong, F. Zhu, B. Xu, C. Xu, L. Yang, and m. Ben, Multi-objective optimization operation of multiple water sources under inflow-water demand forecast dual uncertainties, Journal of Hydrology, 130679, doi:10.1016/j.jhydrol.2024.130679, 2024.

  1. G.-K. Sakki, 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.

    [Πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης-βελτιστοποίησης για τον σχεδιασμό και την αποτίμηση συστημάτων ανανεώσιμης ενέργειας υπό αβεβαιότητα]

    Καθώς η συμμετοχή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο ηλεκτρικό μίγμα αυξάνει ραγδαία, η αναγνώριση, αναπαράσταση, ποσοτικοποίηση και, εν τέλει, ερμηνεία των αβεβαιοτήτων τους καθίσταται σημαντική. Σε αυτή την κατεύθυνση, προτείνουμε ένα γενικό πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης-βελτιστοποίησης, προσαρμοσμένο σε συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας (ΣΑΕ), ικανό να αντιμετωπίσει τις πολλαπλές πτυχές της αβεβαιότητας, εξωτερικές και εσωτερικές. Αυτές αφορούν στις φορτίσεις (υδρομετεωρολογικές είσοδοι) και καταστάσεις (μέσω των παραμέτρων των μοντέλων μετατροπής του καυσίμου σε ενέργεια, καθώς και των τιμών αγοράς ενέργειας) του συστήματος, που και οι δύο εκφράζονται σε πιθανοτικούς όρους, μέσω μιας καινοτόμου σύζευξης του τρίπτυχου στατιστική, στοχαστική και συζεύξεις. Καθώς οι πιο διαδεδομένες πηγές (άνεμος, ήλιος, νερό) παρουσιάζουν αρκετά κοινά χαρακτηριστικά, εισάγουμε αρχικά τη διατύπωση του καθολικού πλαισίου μοντελοποίησης υπό αβεβαιότητα, και στη συνέχεια προσφέρουμε εργαλεία ποσοτικοποίησης της αβεβαιότητας, προκειμένου να αξιοποιήσουμε στην πράξη την πληθώρα των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης και μέτρων επίδοσης που προκύπτουν (επενδυτικά κόστη, παραγωγή ενέργειας, κέρδη). Το προτεινόμενο πλαίσιο εφαρμόζεται σε δύο χαρακτηριστικές μελέτες περίπτωσης, ήτοι τον σχεδιασμό ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού (ειδικότερα, το βέλτιστο μίγμα των υδροστροβίλων του), και τη μακροχρόνια αποτίμηση ενός σχεδιασμένου αιολικού πάρκου. Και οι δύο περιπτώσεις αναδεικνύουν ότι η άγνοια ή υποεκτίμηση της αβεβαιότητας μπορεί να αποκρύψει σε σημαντικό βαθμό την κατανόησή μας περί της πραγματικής λειτουργίας και επίδοσης των ΣΑΕ. Αντίθετα, το πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης-βελτιστοποίησης επιτρέπει την εκτίμηση της τεχνικο-οικονομικής αποδοτικότητας έναντι ενός μεγάλου εύρους αβεβαιοτήτων, και με τον τρόπο αυτό παρέχει ένα κρίσιμο εργαλείο λήψη αποφάσεων, στην κατεύθυνση της ανάπτυξης βιώσιμων και οικονομικά εφικτών ΣΑΕ.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2229/1/documents/stochasticRES.pdf (6011 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032122007687

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Woon, K. S., Z. X. Phuang, J. Taler, P. S. Varbanov, C. T. Chong, J. J. Klemeš, and C. T. Lee, Recent advances in urban green energy development towards carbon neutrality, Energy, 126502, doi:10.1016/j.energy.2022.126502, 2022.
    2. Angelakis, A., Reframing the high-technology landscape in Greece: Empirical evidence and policy aspects, International Journal of Business & Economic Sciences Applied Research, 15(2), 58-70, doi:10.25103/ijbesar.152.06, 2022.
    3. Kim, J., M. Qi, J. Park, and I. Moon, Revealing the impact of renewable uncertainty on grid-assisted power-to-X: A data-driven reliability-based design optimization approach, Applied Energy, 339, 121015, doi:10.1016/j.apenergy.2023.121015, 2023.
    4. Yin, S., L. Chen, and H. Qin, Reduced space optimization-based evidence theory method for response analysis of space-coiled acoustic metamaterials with epistemic uncertainty, Mathematical Problems in Engineering, 2023, 9937158, doi:10.1155/2023/9937158, 2023.
    5. Qu, K., H. Zhang, X. Zhou, F. Causone, X. Huang, X. Shen, and X. Zhu, Optimal design of building integrated energy systems by combining two-phase optimization and a data-driven model, Energy and Buildings, 295, 113304, doi:10.1016/j.enbuild.2023.113304, 2023.
    6. Wang, Z., W. Zhang, H. Fan, C. Zhang, Y. Zhao, and Z. Huang, An uncertainty-tolerant robust distributed control strategy for building cooling water systems considering measurement uncertainties, Journal of Building Engineering, 76, 107162, doi:10.1016/j.jobe.2023.107162, 2023.
    7. Caputo, A. C., A. Federici, P. M. Pelagagge, and P. Salini, Offshore wind power system economic evaluation framework under aleatory and epistemic uncertainty, Applied Energy, 350, 121585, doi:10.1016/j.apenergy.2023.121585, 2023.
    8. Liu, J., Y. Li, Y. Ma, R. Qin, X. Meng, and J. Wu, Two-layer multiple scenario optimization framework for integrated energy system based on optimal energy contribution ratio strategy, Energy, 285, 128673, doi:10.1016/j.energy.2023.128673, 2023.
    9. Wang, Q., and L. Zhao, Data-driven stochastic robust optimization of sustainable utility system, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 188, 113841, doi:10.1016/j.rser.2023.113841, 2023.
    10. Ahmed, S., T. Li, P. Yi, and R. Chen, Environmental impact assessment of green ammonia-powered very large tanker ship for decarbonized future shipping operations, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 188, 113774, doi:10.1016/j.rser.2023.113774, 2023.
    11. Maitra, S., V. Mishra, and S. Kundu, A novel approach with Monte-Carlo simulation and hybrid optimization approach for inventory management with stochastic demand, arXiv e-prints, 2023.
    12. Al Hasibi, R. A., and A. Haris, An analysis of the implementation of a hybrid renewable-energy system in a building by considering the reduction in electricity price subsidies and the reliability of the grid, Clean Energy, 7(5), 1125-1135, doi:10.1093/ce/zkad053, 2023.
    13. Caputo, A. C., A. Federici, P. M. Pelagagge, and P. Salini, Scenario analysis of offshore wind-power systems under uncertainty, Sustainability, 15(24), 16912, doi:10.3390/su152416912, 2023.
    14. Li, Y., F. Wu, X. Song, L. Shi, K. Lin, and F. Hong, Data-driven chance-constrained schedule optimization of cascaded hydropower and photovoltaic complementary generation systems for shaving peak loads, Sustainability, 15(24), 16916, doi:10.3390/su152416916, 2023.
    15. Kim, S., Y. Choi, J. Park, D. Adams, S. Heo, and J. H. Lee, Multi-period, multi-timescale stochastic optimization model for simultaneous capacity investment and energy management decisions for hybrid Micro-Grids with green hydrogen production under uncertainty, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 190(A), 114049, doi:10.1016/j.rser.2023.114049, 2024.
    16. García-Merino, J. C., C. Calvo-Jurado, and E. García-Macías, Sparse polynomial chaos expansion for universal stochastic kriging, Journal of Computational and Applied Mathematics, 444, 115794, doi:10.1016/j.cam.2024.115794, 2024.
    17. Hasanien, H. M., I. Alsaleh, Z. Ullah, and A. Alassaf, Probabilistic optimal power flow in power systems with Renewable energy integration using Enhanced walrus optimization algorithm, Ain Shams Engineering Journal, doi:10.1016/j.asej.2024.102663, 2024.

  1. A. Efstratiadis, P. Dimas, G. Pouliasis, I. Tsoukalas, P. Kossieris, V. Bellos, G.-K. Sakki, C. Makropoulos, and S. Michas, Revisiting flood hazard assessment practices under a hybrid stochastic simulation framework, Water, 14 (3), 457, doi:10.3390/w14030457, 2022.

    [Αναθεωρώντας τις πρακτικές εκτίμησης του πλημμυρικού κινδύνου υπό ένα πλαίσιο υβριδικής στοχαστικής προσομοίωσης]

    Προτείνουμε μια νέα πιθανοτική προσέγγιση για την εκτίμηση του κινδύνου πλημμύρας, με στόχο την αντιμετώπιση των βασικών αδυναμιών των καθημερινών ντετερμινιστικών πρακτικών τεχνομηχανικής με έναν υπολογιστικά αποδοτικό τρόπο. Σε αυτό το πλαίσιο, καθορίζονται οι κύριες πηγές αβεβαιότητας στη συνολική διαδικασία μοντελοποίησης, ήτοι η στατιστική αβεβαιότητα κατά την επαγωγή των μέγιστων ετήσιων βροχοπτώσεων μέσω μοντέλων κατανομής που προσαρμόζονται σε εμπειρικά δεδομένα και η εγγενώς στοχαστική φύση των υποκείμενων υδρομετεωρολογικών και υδροδυναμικών διεργασιών. Η εργασία μας επικεντρώνεται σε τρεις βασικές πτυχές, συγκεκριμένα το χρονικό προφίλ των καταιγίδων, την εξάρτηση των μηχανισμών γέννησης πλημμυρών από τις προηγούμενες συνθήκες υγρασίας του εδάφους και την εξάρτηση της διόδευσης της απορροής στο έδαφος και το υδρογραφικό δίκτυο από την ένταση της πλημμύρας. Αυτά αντιμετωπίζονται με την υλοποίηση μιας σειριακής διαδικασίας, που βασίζεται σε λογισμικό ανοιχτού κώδικα, το οποίο είναι ελεύθερα διαθέσιμο στο κοινό. Επιπλέον, οι υδροδυναμικές διεργασίες προσομοιώνονται με μια υβριδική προσέγγιση 1D/2D μοντελοποίησης, η οποία προσφέρει έναν καλό συμβιβασμό μεταξύ του υπολογιστικού φόρτου και της ακρίβειας. Το προτεινόμενο πλαίσιο επιτρέπει την εκτίμηση της αβεβαιότητας όλων των μεγεθών που σχετίζονται με τις πλημμύρες, μέσω εμπειρικά εκτιμώμενων ποσοστημορίων για δεδομένες περιόδους επαναφοράς. Τέλος, εισάγεται ένα σύνολο από εύκολα εφαρμόσιμα μέτρα για την ποσοτικοποίηση του κινδύνου πλημμύρας.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2170/1/documents/water-14-00457.pdf (6083 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2073-4441/14/3/457

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Tegos, A., A. Ziogas, V. Bellos, and A. Tzimas, Forensic hydrology: a complete reconstruction of an extreme flood event in data-scarce area, Hydrology, 9(5), 93, doi:10.3390/hydrology9050093, 2022.
    2. Afzal, M. A., S. Ali, A. Nazeer, M. I. Khan, M. M. Waqas, R. A. Aslam, M. J. M. Cheema, M. Nadeem, N. Saddique, M. Muzammil, and A. N. Shah, Flood inundation modeling by integrating HEC–RAS and satellite imagery: A case study of the Indus river basin, Water, 14(19), 2984, doi:10.3390/w14192984, 2022.
    3. Vangelis, H., I. Zotou, I. M. Kourtis, V. Bellos, and V. A. Tsihrintzis, Relationship of rainfall and flood return periods through hydrologic and hydraulic modeling, Water, 14(22), 3618, doi:10.3390/w14223618, 2022.
    4. Maranzoni, A., M. D’Oria, and C. Rizzo, Quantitative flood hazard assessment methods: A review, Journal of Flood Risk Management, 16(1), e12855, doi:10.1111/jfr3.12855, 2022.
    5. Szeląg, B., P. Kowal, A. Kiczko, A. Białek, D. Majerek, P. Siwicki, F. Fatone, and G. Boczkaj, Integrated model for the fast assessment of flood volume: Modelling – management, uncertainty and sensitivity analysis, Journal of Hydrology, 625(A), 129967, doi:10.1016/j.jhydrol.2023.129967, 2023.
    6. Rozos, E., V. Bellos, J. Kalogiros, and K. Mazi, efficient flood early warning system for data-scarce, karstic, mountainous environments: A case study, Hydrology, 10(10), 203, doi:10.3390/hydrology10100203, 2023.

  1. K.-K. Drakaki, G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, and A. Efstratiadis, Day-ahead energy production in small hydropower plants: uncertainty-aware forecasts through effective coupling of knowledge and data, Advances in Geosciences, 56, 155–162, doi:10.5194/adgeo-56-155-2022, 2022.

    [Ημερήσια παραγωγή ενέργειας σε μικρά υδροηλεκτρικά έργα: πρόγνωσεις υπό αβεβαιότητα μέσω αποτελεσματικής σύζευξης γνώσης και δεδομένων]

    Με κίνητρο τις προκλήσεις που αναδύονται από το λεγόμενο Target Model και τις σχετικές αλλαγές στην τρέχουσα δομή της αγοράς ενέργειας, επανεξετάζουμε το πρόβλημα της πρόβλεψης της ενεργειακής παραγωγής της επόμενης ημέρας από Μικρούς Υδροηλεκτρικούς Σταθμούς (ΜΥΗΣ) χωρίς δυνατότητα αποθήκευσης. Χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα έναν τυπικό ΜΥΗΣ εκτροπής στη Δυτική Ελλάδα, δοκιμάζουμε εναλλακτικά σχήματα πρόβλεψης (από παλινδρόμηση έως μηχανική μάθηση) που εκμεταλλεύονται διαφορετικά επίπεδα πληροφοριών. Από αυτή την άποψη, διερευνούμε εάν είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσουμε ως επεξηγηματική μεταβλητή τη γνωστή παραγωγή ενέργειας των προηγούμενων ημερών ή να προβλέψουμε τις εισροές της επόμενης ημέρας και στη συνέχεια να εκτιμήσουμε την προκύπτουσα παραγωγή ενέργειας μέσω προσομοίωσης. Οι αναλύσεις μας υποδεικνύουν ότι η δεύτερη προσέγγιση γίνεται σαφώς πιο συμφέρουσα όταν η εξειδικευμένη γνώση σχετικά με το υδρολογικό καθεστώς και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του ΜΥΗΣ ενσωματώνεται στη διαδικασία εκπαίδευσης του μοντέλου. Πέρα από αυτά, εστιάζουμε επίσης στην προγνωστική αβεβαιότητα που χαρακτηρίζει τέτοιες προβλέψεις, με πρωταρχικό στόχο να προχωρήσουμε πέρα από τις τυπικές, αλλά επισφαλείς, μεθόδους σημειακής πρόβλεψης, που παρέχουν μια μοναδική αναμενόμενη τιμή παραγωγής ενέργειας. Τέλος, συζητάμε τη χρήση της προτεινόμενης διαδικασίας πρόβλεψης υπό αβεβαιότητα, στην πραγματική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας.

    Σημείωση:

    Τα μοντέλα προσομοίωσης και πρόγνωσης αναπτύχθηκαν σε περιβάλλον R environment και είναι διαθέσιμα στην ακόλουθη διεύθυνση: https://github.com/corinadrakaki/Day-ahead-energy-production-in-small-hydropower-plants

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2165/1/documents/adgeo-56-155-2022.pdf (217 KB)

    Βλέπε επίσης: https://adgeo.copernicus.org/articles/56/155/2022/

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Krechowicz, A., M. Krechowicz, and K. Poczeta, Machine learning approaches to predict electricity production from renewable energy sources, Energies, 15(23), 9146, doi:10.3390/en15239146, 2022.
    2. Ghobadi, F., and D. Kang, Application of machine learning in water resources management: A systematic literature review, Water, 15(4), 620, doi:10.3390/w15040620, 2023.
    3. Chen, B., Y. Long, H. Wei, B. Li, Y. Zhang, W. Deng, and C. Li, A weak-coupling flow-power forecasting method for small hydropower station group, International Journal of Energy Research, 2023, 1214269, doi:10.1155/2023/1214269, 2023.
    4. Karakuş, M. O., Impact of climatic factors on the prediction of hydroelectric power generation: A deep CNN-SVR approach, Geocarto International, doi:10.1080/10106049.2023.2253203, 2023.
    5. #Chauhan, R., N. Batra, S. Goyal, and A. Kaur, Optimizing water resources with IoT and ML: A water management system, Innovations in Machine Learning and IoT for Water Management, A. Kumar, A. Lal Srivastav, A. Kumar Dubey, V. Dutt, N. Vyas (editors), Chapter 4, 94-109, doi:10.4018/979-8-3693-1194-3.ch005, 2024.

  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, 67 (1), 94–106, doi:10.1080/02626667.2021.2000992, 2022.

    [Η προσέγγιση της αντίστροφης μηχανοτεχνικής σε μικρά υδροηλεκτρικά έργα: ένας κρυμμένος θησαυρός υδρολογικών δεδομένων;]

    Η περιορισμένη διαθεσιμότητα υδρολογικών δεδομένων καθιστά τον σχεδιασμό, διαχείριση και λειτουργία των υδατικών συστημάτων σε πραγματικό χρόνο, ένα δύσκολο εγχείρημα. Εδώ προτείνουμε ένα γενικό στοχαστικό πλαίσιο για το αποκαλούμενο αντίστροφο πρόβλημα της υδροηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιώντας δεδομένα παραγωγής ενέργειας από μικρά υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΗΕ) για την ανάκτηση των ανάντη εισροών. Σε αυτό το πλαίσιο, διερευνούμε τις εναλλακτικές διαμορφώσεις των μετασχηματισμών νερού-ενέργειας σε ΜΥΗΕ με αμελητέα αποθηκευτική ικανότητα, που διέπονται από πολλαπλές αβεβαιότητες. Εστιάζουμε σε δύο βασικές πηγές, ήτοι τα σφάλματα παρατηρήσεων στην ενεργειακή παραγωγή και τις αβέβαιες καμπύλες απόδοσης των υδροστροβίλων. Ακόμη, προκειμένου να εξαχθεί το πλήρες υδρογράφημα, επεκτείνουμε τις υψηλές και χαμηλές ροές εκτός του εύρους λειτουργίας των στροβίλων, εφαρμόζοντας εμπειρικούς κανόνες για την αναπαράσταση των ανοδικών και καθοδικών κλάδων των προσομοιωμένων υδρογραφημάτων. Το πλαίσιο επιδεικνύεται σε ένα πραγματικό σύστημα στη λεκάνη απορροής του Ευήνου, στην Ελλάδα. Αξιοποιώντας την προτεινόμενη μεθοδολογία, τα ΜΥΗΕ μπορούν να δράσουν ως δυνητικοί υδρομετρικοί σταθμοί και να βελτιώσουν την τρέχουσα πληροφορία σε περιοχές με φτωχές μετρητικές υποδομές.

    Συμπληρωματικό υλικό:

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Garrett, K. P., R. A. McManamay, and A. Witt, Harnessing the power of environmental flows: Sustaining river ecosystem integrity while increasing energy potential at hydropower dams, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 173(1), 113049, doi:10.1016/j.rser.2022.113049, 2023.

  1. G.-F. Sargentis, P. Siamparina, G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, M. Chiotinis, and D. Koutsoyiannis, Agricultural land or photovoltaic parks? The water–energy–food nexus and land development perspectives in the Thessaly plain, Greece, Sustainability, 13 (16), 8935, doi:10.3390/su13168935, 2021.

    [Αγροτική γη ή φωτοβολταϊκά πάρκα; Το πλέγμα νερού-ενέργειας-τροφής και οι προοπτικές χωρικής ανάπτυξης στην πεδιάδα της Θεσσαλίας, Ελλάδα]

    Το νερό, η ενέργεια, το έδαφος και η τροφή είναι ζωτικά στοιχεία με πολλαπλές αλληλεπιδράσεις. Σε αυτό το πλαίσιο, η έννοια του πλέγματος νερού-ενέργειας-τροφής (WEF) αναδείχθηκε ως μια προσέγγιση διαχείρισης φυσικών πόρων, με στόχο την προώθηση της αειφόρου ανάπτυξης σε διεθνές, εθνικό ή τοπικό επίπεδο και την εξάλειψη των αρνητικών επιπτώσεων που προκύπτουν από τη χρήση καθενός από τους τέσσερις πόρους έναντι των άλλων τριών. Ταυτόχρονα, η μετάβαση στην πράσινη ενέργεια μέσω της εφαρμογής τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αλλάζει και περιπλέκει τις σχέσεις μεταξύ των συστατικών στοιχείων του πλέγματος, εισάγοντας νέες συγκρούσεις, κυρίως όσων σχετίζονται με τη δέσμευση εδαφών για παραγωγή ενέργειας έναντι τροφίμων. Ειδικότερα, μια από τις πιο διαδεδομένες «πράσινες» τεχνολογίες είναι η φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια, που αποτελεί πλέον την τρίτη κυριότερη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας από άποψη παγκόσμιας εγκατεστημένης ισχύος. Ωστόσο, η αυξανόμενη ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών συστημάτων έχει ως αποτέλεσμα τη διαρκώς αυξανόμενη κατάληψη γεωργικών εκτάσεων, οι οποίες είναι πιο συμφέρουσες για εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάρκων. Χρησιμοποιώντας ως περιοχή μελέτης τον Θεσσαλικό κάμπο, τη μεγαλύτερη γεωργική περιοχή στην Ελλάδα, διερευνούμε τη σχέση μεταξύ της ανάπτυξης φωτοβολταϊκών σταθμών και της παραγωγής τροφίμων, σε μια απόπειρα να αποκαλύψουμε τόσο τις συγκρούσεις όσο και τις συνέργειές τους.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2136/1/documents/sustainability-13-08935.pdf (2709 KB)

    Βλέπε επίσης: https://www.mdpi.com/2071-1050/13/16/8935

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. Abouaiana, A., and A. Battisti, Multifunction land use to promote energy communities in Mediterranean region: Cases of Egypt and Italy, Land, 11(5), 673, doi:10.3390/land11050673, 2022.
    2. Reasoner, M., and A. Ghosh, Agrivoltaic engineering and layout optimization approaches in the transition to renewable energy technologies: a review, Challenges, 13(2), 43, doi:10.3390/challe13020043, 2022.
    3. Bhambare, P. S., and S. C. Vishweshwara, Design aspects of a fixed focus type Scheffler concentrator and its receiver for its utilization in thermal processing units, Energy Nexus, 7, 100103, doi:10.1016/j.nexus.2022.100103, 2022.
    4. Padilla, J., C. Toledo, and J. Abad, Enovoltaics: Symbiotic integration of photovoltaics in vineyards, Frontiers in Energy Research, 10, 1007383, doi:10.3389/fenrg.2022.1007383, 2022.
    5. Garcia, J. A., and A. Alamanos, Integrated modelling approaches for sustainable agri-economic growth and environmental improvement: Examples from Greece, Canada and Ireland, Land, 11(9), 1548, doi:10.3390/land11091548, 2022.
    6. Dias, I. Y. P., L. L. B. Lazaro, and V. G. Barros, Water–energy–food security nexus—estimating future water demand scenarios based on nexus thinking: The watershed as a territory, Sustainability, 15(9), 7050, doi:10.3390/su15097050, 2023.
    7. Goldberg, G. A., Solar energy development on farmland: Three prevalent perspectives of conflict, synergy and compromise in the United States, Energy Research & Social Science, 101, 103145, doi:10.1016/j.erss.2023.103145, 2023.
    8. Lucca, E., J. El Jeitany, G. Castelli, T. Pacetti, E. Bresci, F. Nardi, and E. Caporali, A review of water-energy-food-ecosystems nexus research in the Mediterranean: Evolution, gaps and applications, Environmental Research Letters, 18, 083001, doi:10.1088/1748-9326/ace375, 2023.
    9. Zavahir, S., T. Elmakki, M. Gulied, H. K. Shon, H. Park, K. K. Kakosimos, and D. S. Han, Integrated photoelectrochemical (PEC)-forward osmosis (FO) system for hydrogen production and fertigation application, Journal of Environmental Chemical Engineering, 11(5), 110525, doi:10.1016/j.jece.2023.110525, 2023.
    10. Karasmanaki, E., S. Galatsidas, K. Ioannou, and G. Tsantopoulos, Investigating willingness to invest in renewable energy to achieve energy targets and lower carbon emissions, Atmosphere, 14(10), 1471, doi:10.3390/atmos14101471, 2023.
    11. Zhou, Z., H. Liao, H. Li, X. Gu, and M. M. Ageli, The trilemma of food production, clean energy, and water: COP27 perspective of global economy, Land Degradation and Development, doi:10.1002/ldr.4996, 2024.

Book chapters and fully evaluated conference publications

  1. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, The water-energy nexus as sociotechnical system under uncertainty, Elgar Encyclopedia of Water Policy, Economics and Management, edited by P. Kountouri and A. Alamanos, Chapter 64, 279–283, doi:10.4337/9781802202946.00071, 2024.

    [Το πλέγμα νερού-ενέργειας ως κοινωνικοτεχνικό σύστημα υπό αβεβαιότητα]

    Αν και οι ρίζες της έννοιας της βιωσιμότητας και οι σχετικές ανησυχίες είναι πολύ βαθιές, οι τεράστιες αλλαγές σε όλες τις κλίμακες (παγκόσμια και τοπική) αναγκάζουν την επιστήμη να επιλύσει τον αλληλένδετο και εξαιρετικά αβέβαιο δεσμό μεταξύ νερού και ενέργειας. Οι τέσσερις πυλώνες της βιωσιμότητας βασίζονται σε τεχνικούς, κοινωνικούς, οικονομικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες, οι οποίοι είναι εγγενώς αλληλεξαρτώμενοι. Κατά συνέπεια, αυτοί οι παράγοντες δημιουργούν πολλαπλές πτυχές αβεβαιότητας που καλύπτουν όλες τις εξωτερικές και εσωτερικές διεργασίες, σχετικά με τις διεργασίες εισόδου του συστήματος (περιβαλλοντικές και κοινωνικές), τις ροές, καθώς και τις μετατροπές τους στο πλέγμα νερού-ενέργειας. Από καθαρά τεχνική άποψη, η αβεβαιότητα των εισερχόμενων περιβαλλοντικών διεργασιών εκφράζεται συνήθως μέσω πιθανοτικών και στοχαστικών μοντέλων, ως τα κατάλληλα μέσα για την περιγραφή μεταβαλλόμενων συστημάτων, ενώ το βασικό ερώτημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί είναι εάν τέτοιες προσεγγίσεις μπορούν επίσης να επεκταθούν σε ακόμη πιο σύνθετες τομείς των κοινωνικών συστημάτων. Σε αυτό το πλαίσιο, η εστίαση αυτού του άρθρου είναι να εισαγάγει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση του συνδέσμου νερού-ενέργειας ως δυναμικού κοινωνικοτεχνικού συστήματος, να τονίσει τις επιπτώσεις των διασυνδεδεμένων αβεβαιοτήτων μορφής καταρράκτη, και τελικά να παράσχει μια κριτική ανασκόπηση των λύσεων αιχμής.

    Βλέπε επίσης: https://www.elgaronline.com/display/book/9781802202946/chapter64.xml

  1. C. Ntemiroglou, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Flood control across hydropower dams: The value of safety, Role of Dams and Reservoirs in a Successful Energy Transition - Proceedings of the 12th ICOLD European Club Symposium 2023, edited by R. Boes, P. Droz, and R. Leroy, 187–198, doi:10.1201/9781003440420-22, International Commission on Large Dams, Interlaken, Switzerland, 2023.

    [Έλεγχος πλημμυρών σε υδροηλεκτρικά φράγματα: Η αξία της ασφάλειας]

    Οι υδροηλεκτρικοί ταμιευτήρες που εγγενώς λειτουργούν ως μείζονες υποδομές αντιπλημμυρικής προστασίας, είναι συνήθως εξοπλισμένοι με εκχειλιστές και θυροφράγματα, προκειμένου να αυξηθεί τόσο η χωρητικότητά τους όσο και το ύψος πτώσης. Από επιχειρησιακή άποψη, κατά τη διάρκεια σοβαρών πλημμυρικών γεγονότων, αυτό το χαρακτηριστικό εγείρει σύνθετες συγκρούσεις σε σχέση με τη συνδυασμένη διαχείριση υδροστροβίλων και θυροφραγμάτων. Από την αντίληψη της ασφάλειας, μια πλήρως συντηρητική πολιτική που στοχεύει στη μείωση της πιθανότητας υπερπήδησης του φράγματος, επιβάλλει τη λειτουργία των στροβίλων στη μέγιστη δυναμικότητά τους και, ταυτόχρονα, το άνοιγμα των θυροφραγμάτων ώστε να επιτραπεί η ανεξέλεγκτη ροή πάνω από τον υπερχειλιστή. Ωστόσο, αυτή η πρακτική μπορεί να έχει αρνητικές οικονομικές επιπτώσεις ως προς τρεις πτυχές. Πρώτον, χάνονται σημαντικές ποσότητες νερού που θα μπορούσαν να αποθηκευτούν για την παραγωγή ενέργειας αλλά και για την ικανοποίηση άλλων χρήσεων. Δεύτερον, η ενεργοποίηση των στροβίλων μπορεί να είναι σε αντίθεση με τον σχετικό προγραμματισμό της υδροηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. παραγωγή σταθερής ενέργειας μόνο κατά τις ώρες αιχμής, όταν η αγοραία αξία της ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλή). Τέλος, το πλημμυρικό κύμα μέσω του υπερχειλιστή μπορεί να προκαλέσει περιττές ζημιές στις κατάντη περιοχές. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία στοχεύει να αποκαλύψει το πρόβλημα της εξασφάλισης μιας ισορροπίας για τον καλύτερο συμβιβασμό μεταξύ του γενικού στόχου της μεγιστοποίησης των οφελών από την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας και της ελαχιστοποίησης του πλημμυρικού κινδύνου. Προκειμένου να διερευνήσουμε τις πολλαπλές μεθοδολογικές και πρακτικές προκλήσεις υπό τις προοπτικές του πραγματικού κόσμου, λαμβάνουμε ως παράδειγμα ένα από τα μεγαλύτερα υδροηλεκτρικά φράγματα της Ελλάδας, ήτοι το Πουρνάρι στον ποταμό Άραχθο στην Ήπειρο (ωφέλιμη χωρητικότητα 310 hm³, ισχύς 300 MW). Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό το φράγμα βρίσκεται ακριβώς ανάντη της πόλης της Άρτας, επομένως ο έλεγχός του είναι απολύτως κρίσιμος για περίπου 25 000 κατοίκους. Με βάση ιστορικά γεγονότα πλημμύρας, καθώς και υποθετικές πλημμύρες (π.χ. που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό υπερχειλιστών), αναζητούμε μια γενική πολιτική διαχείρισης των πλημμυρών, για την εκπλήρωση των δύο προαναφερθέντων στόχων. Η προτεινόμενη πολιτική αντιπαραβάλλεται με τους καθιερωμένους κανόνες και τους πραγματικούς χειρισμούς από τους λειτουργούς του φράγματος.

    Πλήρες κείμενο:

    Βλέπε επίσης: https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781003440420-22/flood-control-across-hydropower-dams-value-safety-christin

  1. P. Dimas, G.-K. Sakki, P. Kossieris, I. Tsoukalas, A. Efstratiadis, C. Makropoulos, N. Mamassis, and K. Pipili, Outlining a master plan framework for the design and assessment of flood mitigation infrastructures across large-scale watersheds, 12th World Congress on Water Resources and Environment (EWRA 2023) “Managing Water-Energy-Land-Food under Climatic, Environmental and Social Instability”, 75–76, European Water Resources Association, Thessaloniki, 2023.

    Στις 16 Σεπτεμβρίου 2020, το Υπουργείο Υποδομών ανέθεσε στον παραχωρησιούχο του Αυτοκινητόδρομου Στερεάς Ελλάδας Ε65 τη μελέτη και κατασκευή συμπληρωματικών εργασιών για την επείγουσα αντιπλημμυρική προστασία περιοχών κατά μήκος της χάραξης του αυτοκινητόδρομου, συμπεριλαμβανομένης της Περιφέρειας Δυτικής Θεσσαλίας (Ελλάδα). Λαμβάνοντας υπόψη τις ζημιές και τις απώλειες που προκάλεσε το ο Μεσογειακός κυκλώνας Ιανός στην ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλίας, ο ανάδοχος, με δική του πρωτοβουλία, διακήρυξε την ανάγκη ανάπτυξης ενός Γενικού Στρατηγικού Σχεδίου (Master Plan) για την αντιπλημμυρική προστασία της Δυτικής Θεσσαλίας. Η τελική περιοχή ενδιαφέροντος, που εδώ αναφέρεται ως λεκάνη απορροής της Δυτικής Πηνειού, καταλαμβάνει έκταση περίπου 6400 km2, αποτελώντας έτσι μια υδρολογική, υδραυλική και διαχειριστική μελέτης μεγάλης κλίμακας, που θέτει πολλαπλές εννοιολογικές και υπολογιστικές προκλήσεις. Το συνολικό ζητούμενο του σχεδίου είναι να παρέχει μια σύνθεση ήδη προτεινόμενων και νέων έργων (φράγματα, αναχώματα, τάφροι) και να τα ιεραρχήσει κάτω από ένα πρίσμα πολλαπλού σκοπού. Το μεθοδολογικό πλαίσιο αποτελείται από τρεις άξονες: (i) μια προκαταρκτική αξιολόγηση συγκεκριμένων περιοχών όπου αναμένεται υψηλός κίνδυνος λόγω φαινομένων πλημμύρας, με τη χρήση μιας προσέγγισης πολυκριτηριακής ανάλυσης αποφάσεων που βασίζεται σε ΣΓΠ, (ii) μια ημικατανεμημένη αναπαράσταση των μετασχηματισμών βροχής-απορροής και των διεργασιών διόδευσης της πλημμύρας σε ολόκληρη τη λεκάνη απορροής, και (iii) μια συζευγμένη 1D/2D υδροδυναμική προσομοίωση του ευάλωτου σε πλημμύρες ποτάμιου συστήματος, που περιλαμβάνει επίσης ένα εξαιρετικά πολύπλοκο σύστημα τεχνητών καναλιών. Ο τελικός σχεδιασμός δίνει προτεραιότητα στην ενίσχυση της αντιπλημμυρικής προστασίας στην περιοχή μελέτης μέσω της συνδυασμένης επίδρασης μιας σειράς έργων μεγάλης κλίμακας, δηλαδή αναχώματα, φράγματα πολλαπλών χρήσεων (μόνιμοι ταμιευτήρες) και λεκάνες συγκράτησης ελεγχόμενης πλημμύρας (προσωρινοί ταμιευτήρες). Ο στόχος είναι να σκιαγραφηθεί ένα πλαίσιο για την αντιμετώπιση παρόμοιων μελετών με ολιστικό τρόπο, διατηρώντας παράλληλα ένα υψηλό επίπεδο υπολογιστικής αποτελεσματικότητας και επεξηγηματικότητας.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2306/1/documents/EWRA2023-dimas.pdf (232 KB)

    Συμπληρωματικό υλικό:

  1. G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Stress-testing for water-energy systems by coupling agent-based models, Proceedings of 7th IAHR Europe Congress "Innovative Water Management in a Changing Climate”, Athens, 402–403, International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR), 2022.

    [Ελέγχοντας τα συστήματα νερού-ενέργειας με σύζευξη μοντέλων ευφυών πρακτόρων]

    Προτείνουμε την ενσωμάτωση του ανθρώπινου παράγοντα στη μακροπρόθεσμη πολιτική διαχείρισης των συστημάτων νερού-ενέργειας, δεδομένου ότι το κοινωνικό και το τεχνικό σύστημα είναι άρρηκτα συνδεδεμένα. Για να αξιολογήσουμε τη διαχείριση τέτοιων συστημάτων, προσπαθούμε να τα δοκιμάσουμε κάτω από διαφορετικές διαταραχές, οι οποίες οδηγούνται τόσο από αναμενόμενες όσο και από εξαιρετικά απρόβλεπτες αλλαγές, π.χ. κοινωνικοοικονομικές και υδρομετεωρολογικές διακυμάνσεις και συμβάντα «μαύρου κύκνου», αντίστοιχα. Συνδυάζοντας τα δύο κύρια ερευνητικά πεδία, δηλαδή το πλέγμα νερού-ενέργειας και την κοινωνική συμπεριφορά, σε ένα πλαίσιο με επίγνωση της αβεβαιότητας, εισάγουμε την έννοια των στοχαστικών κοινωνικο-υδρολογικών συστημάτων. Στο πλαίσιο αυτό, η ανταπόκριση και η προσαρμογή της κοινωνίας παίζει το ρόλο της μουσικής, ενώ η πληθώρα των διαταραχών το ρόλο του μαέστρου.

    Πλήρες κείμενο:

  1. V.-E. K. Sarantopoulou, G. J. Tsekouras, A. D. Salis, D. E. Papantonis, V. Riziotis, G. Caralis, K.-K. Drakaki, G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, and K. X. Soulis, Optimal operation of a run-of-river small hydropower plant with two hydro-turbines, 2022 7th International Conference on Mathematics and Computers in Sciences and Industry (MCSI), Marathon Beach, Athens, 80–88, doi:10.1109/MCSI55933.2022.00020, 2022.

    [Βέλτιστη λειτουργία μικρού υδροηλεκτρικού έργου εκτροπής με δύο υδροστροβίλους]

    Η λειτουργία ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού με δύο υδροστροβίλους διαφορετικού τύπου, διαφορετικής ισχύος γίνεται συνήθως με μία ιεραρχική μέθοδο, η οποία δεν είναι αναγκαία και η πιο αποδοτική. Εναλλακτικά έχουν προταθεί και άλλοι συνεργατικοί μέθοδοι που βελτιώνουν την αποδιδόμενη ενέργεια. Στο παρόν άρθρο γίνεται η συστηματικοποίηση της λειτουργίας των δύο στροβίλων με εξέταση όλων των πιθανών συνδυασμών λειτουργίας των στροβίλων ανάλογα με το επίπεδο παροχής, την κατανομή της παροχής στην περίπτωση λειτουργίας και των δύο υδροστροβίλων κατά το βέλτιστο ενεργειακό τρόπο στη διαμόρφωση ενός κατάλληλου πίνακα αναφοράς τρόπου λειτουργίας. Η υλοποίηση της μεθόδου επιτυγχάνεται εύκολα με τη χρήση καμπύλης απόδοσης-παροχής δευτεροβάθμιας εξίσωσης. Με αυτόν τον τρόπο βελτιστοποιείται η απόδοση ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού δύο υδροστροβίλων. Για τρία σενάρια που εξετάστηκαν διαπιστώθηκε ότι η προτεινόμενη μέθοδος βελτιώνει ή διατηρεί σταθερή την παραγόμενη ισχύ από την πλευρά του υδροηλεκτρικού σταθμού σε σχέση με τις δύο προϋπάρχουσες μεθόδους, ειδικά στην περίπτωση χρήσης δύο όμοιων υδροστροβίλων.

    Πλήρες κείμενο:

    Βλέπε επίσης: https://ieeexplore.ieee.org/document/10066102

    Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

    1. #Moschoudis, A. P., G. J. Tsekouras, F. D. Kanellos, and A. G. Kladas, Generator and transformer efficiency study for the design of a run-of-river small hydropower plant with one hydro-turbine, 2022 7th International Conference on Mathematics and Computers in Sciences and Industry (MCSI), Athens, Greece, 71-79, doi:10.1109/MCSI55933.2022.00019, 2022.

  1. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, Revisiting the management of water-energy systems under the umbrella of resilience optimization, e-Proceedings of the 5th EWaS International Conference, Naples, 596–603, 2022.

    [Αναθεωρώντας τη διαχείριση συστημάτων νερού-ενέργειας κάτω από τη ομπρέλλα της βελτιστοποίησης ανθεκτικότητας]

    Πλήρες κείμενο:

Conference publications and presentations with evaluation of abstract

  1. G.-K. Sakki, A. Castelletti, C. Makropoulos, and A. Efstratiadis, Trade-offs in hydropower reservoir operation under the chain of uncertainty, European Geosciences Union General Assembly 2024, Vienna, Austria & Online, EGU24-3487, doi:10.5194/egusphere-egu24-3487, 2024.

    [Αντισταθμίσεις στη λειτουργία υδροηλεκτρικού ταμιευτήρα υπό την αλυσίδα της αβεβαιότητας]

    Το πλέγμα Νερό-Ενέργεια-Τροφή-Οικοσυστήματα χαρακτηρίζεται από συνέργειες, συμπληρωματικότητες και συγκρούσεις, και ως εκ τούτου η διαχείρισή του είναι μια απαιτητική διαδικασία. Αυτό γίνεται πιο δύσκολο όταν ενσωματώνονται κοινωνικοοικονομικές επιρροές. Βασικά στοιχεία αυτού του πλέγματος είναι οι ταμιευτήρες πολλαπλού σκοπού που παρέχουν πόσιμο νερό, ηλεκτρισμό, αρδευτικό νερό για την παραγωγή τροφίμων και υπηρεσίες οικοσυστημάτων. Αυτά τα συστήματα καθοδηγούνται από εγγενώς αβέβαιες διεργασίες, τόσο υδροκλιματικές όσο και ανθρωπογενείς (π.χ. νομικοί κανονισμοί, πολιτικές στρατηγικής διαχείρισης, έλεγχοι σε πραγματικό χρόνο και κανόνες αγοράς), και επομένως η διαχείρισή τους θα πρέπει να τις λαμβάνει υπόψη. Στο πλαίσιο αυτό, η έρευνα αυτή προτείνει μια μεθοδολογία με επίγνωση της αβεβαιότητας για την αξιολόγηση της μακροπρόθεσμης απόδοσης των υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων. Συγκεκριμένα, διερευνούμε και περιγράφουμε με στοχαστικούς όρους τους κύριους αβέβαιους παράγοντες, ήτοι τις βροχοπτώσεις, τις απαιτήσεις σε νερό και τον ενεργειακό προγραμματισμό και, τελικά, να διερευνήσουν τις αλυσωτές επιδράσεις της αβεβαιότητας. Το πλαίσιο μοντελοποίησης δοκιμάζεται σε έναν υδροηλεκτρικό ταμιευτήρα Πλαστήρα στην Ελλάδα, που έχει βρεθεί υπό σημαντικές κοινωνικοοικονομικές συγκρούσεις σε όλη την 65χρονη ιστορία του. Για την εκτίμηση των υδατικών στόχων, εφαρμόζουμε μια στατιστική ανάλυση των ιστορικών απολήψεων, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η αρδευτική ζήτηση συσχετίζεται ισχυρά με τη στάθμη του ταμιευτήρα, ενώ συσχετίζεται αρνητικά με τις προηγούμενες βροχοπτώσεις. Για την εκτίμηση του ενεργειακού στόχου του σταθμού παραγωγής, υιοθετούμε μια προσέγγιση βασισμένη σε συναρτήσεις σύζευξης, στην οποία οι επιθυμητές εκροές για την παραγωγή ενέργειας εξαρτώνται από τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας της επόμενης ημέρας. Συγκεκριμένα, υιοθετούμε τρεις πολιτικές, δηλαδή, συντηρητική, ενδιάμεση και ενεργοκεντρική, που αναφέρονται σε ποσοστημόρια 95%, 50% και 5% της σύζευξης. Τέλος, για να ληφθούν υπόψη οι αβεβαιότητες των υδροκλιματικών διεργασιών και αυτών της αγοράς, αξιοποιούμε στοχαστικά μοντέλα για την παραγωγή δεδομένων συνθετικής βροχόπτωσης και τιμών ηλεκτρικής ενέργειας, αντίστοιχα. Τα ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι οι διαδοχικές επιδράσεις των από κοινού αβεβαιοτήτων είναι κρίσιμες για όλες τις πολιτικές λειτουργίας. Συγκεκριμένα, από πλευράς κερδοφορίας, η ενεργοκεντρική και η ενδιάμεση είναι παρόμοιες, ενώ από πλευράς αξιοπιστίας των χρήσεων ύδρευσης και άρδευσης, το εύρος αβεβαιότητας αυτής της πολιτικής είναι ευρύτερο, καθιστώντας την μη αποδεκτή για ορισμένα σενάρια. Κατά συνέπεια, η συμβατική προσέγγιση της παράβλεψης της αβεβαιότητας στην επιλογή της διαχειριστικής πολιτικής μπορεί να οδηγήσει σε παραπλανητικές αντιλήψεις για τον λειτουργό του έργου, οδηγώντας τελικά σε υποβέλτιστη διαχείριση του ταμιευτήρα.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2446/1/documents/EGU24-3487-print.pdf (289 KB)

    Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU24/EGU24-3487.html

  1. A. Efstratiadis, and G.-K. Sakki, Driving energy systems with synthetic electricity prices, European Geosciences Union General Assembly 2024, Vienna, Austria & Online, EGU24-3165, doi:10.5194/egusphere-egu24-3165, 2024.

    [Τροφοδοτώντας τα ενεργειακά συστήματα με συνθετικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας]

    Η αγορά ηλεκτρικής ενέργειας σε όλη την Ευρώπη, η οποία είναι ο βασικός μοχλός των ενεργειακών συστημάτων, έχει υποστεί διαρθρωτικές αλλαγές τα τελευταία χρόνια, προκειμένου να ευνοηθεί η διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και να προωθηθεί η απανθρακοποίηση. Μια ουσιαστική κατευθυντήρια αρχή ήταν η καθιέρωση του Μοντέλου-Στόχου (Target Model), που διαμορφώνει μια νέα εποχή της ενέργειας ως εμπορικού προϊόντος. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα η τιμή της αγοράς να εξαρτηθεί περισσότερο από κοινωνικοοικονομικές διαταραχές και εξαιρετικά απρόβλεπτα γεγονότα, όπως οικονομικές, γεωπολιτικές και υγειονομικές κρίσεις. Κατά συνέπεια, η μεταβλητότητα των τιμών της ηλεκτρικής ενέργειας έχει αυξηθεί σημαντικά σε όλες τις κλίμακες (ενδοημερήσια, εποχιακή και μακροπρόθεσμη). Προκειμένου να ενσωματωθεί αυτή η μείζονα πτυχή αβεβαιότητας στη μοντελοποίηση των ενεργειακών συστημάτων, εισάγουμε ένα γενικό πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης για να αναπαραστήσουμε τη δυναμική της αγοράς ως μια τυχαία διεργασία σε όλες τις κλίμακες. Βασική πρόκληση είναι η αποτύπωση της συμπεριφοράς των τιμών της ηλεκτρικής ενέργειας που χαρακτηρίζονται από σημαντικές ιδιαιτερότητες, όπως η μεταβλητότητα και οι αιχμές, καθώς και η διπλή περιοδικότητα, μεταξύ των εποχών και εντός του ενδοημερήσιου κύκλου. Περαιτέρω προκλήσεις προκαλούνται από την περιορισμένη στατιστική πληροφορία στο πλαίσιο της δομής του Target Model και την ανάγκη εφαρμογής στα συνθετικά δεδομένα μη αναμενόμενων αλλά έμμονων αλλαγών, όπως παρατηρήθηκε κατά την πρόσφατη ενεργειακή κρίση. Για να δοκιμάσουμε τη μεθοδολογία μας, προσομοιώνουμε την αρκετά διαφορετική στατιστική απόκριση των τιμών ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα και την Πορτογαλία – δύο χώρες με παρόμοιες οικονομικές συνθήκες, δημοσιονομική συμμόρφωση και ανάπτυξη του χρηματοπιστωτικού τομέα.

    Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2445/1/documents/EGU24-3165-print.pdf (287 KB)

    Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU24/EGU24-3165.html

  1. P. Pagotelis, Κ. Tsilipiras, Α. Lyras, Α. Koutsovitis, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Design of small hydropower plants under uncertainty: from the hydrological cycle to energy conversion, European Geosciences Union General Assembly 2023, Vienna, Austria & Online, EGU23-15407, doi:10.5194/egusphere-egu23-15407, 2023.

    [Σχεδιασμός μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών υπό αβεβαιότητα: από τον υδρολογικό κύκλο στη μετατροπή ενέργειας]

    Διερευνούμε τον σχεδιασμό μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών κάτω από πολλαπλές πηγές αβεβαιότητας και τον αντιπαραβάλλουμε με τη συμβατική ντετερμινιστική πρακτική που οδηγεί σε μια μοναδική λύση. Ειδικότερα, δίνουμε έμφαση σε τρεις πηγές αβεβαιότητας, που αναφέρονται: (α) στη διεργασία της βροχόπτωσης, (β) στον μετασχηματισμό βροχής-απορροής, και (γ) στη μετατροπή της παροχής σε ηλεκτρική ενέργεια. Η πρώτη οφείλεται στη φυσική (δηλαδή, υδροκλιματική) μεταβλητότητα και αναπαρίσταται μέσω στοχαστικών προσεγγίσεων. Όσον αφορά την αβεβαιότητα των διεργασιών βροχής-απορροής, αυτή προκύπτει από εγγενείς δομικές ελλείψεις και κακή προσδιοριστικότητα των παραμέτρων σε όλη τη διαδικασία βαθμονόμησης. Στην πραγματικότητα, οι παραμετροποιήσεις των υδρολογικών μοντέλων που χρησιμοποιούν μόνο ιστορικά δεδομένα είναι συχνά ανεπαρκείς για την ακριβή πρόβλεψη της συμπεριφοράς της λεκάνης απορροής μακροπρόθεσμα, καθώς ενδέχεται να μην καταγράφουν το πλήρες φάσμα των υδροκλιματικών συνθηκών στις οποίες μπορεί να υποβληθεί η λεκάνη απορροής. Για να αντιμετωπίσουμε αυτό το ζήτημα, χρησιμοποιούμε συνθετικές χρονοσειρές ως οδηγούς για την παραμετροποίηση του μοντέλου και την επαλήθευσή του έναντι των παρατηρούμενων δεδομένων. Αυτή η προσέγγιση διατηρεί τις πιθανολογικές ιδιότητες και τη δομή εξάρτησης των παρατηρημένων δεδομένων, ενώ παρέχει επίσης ένα πολύ ευρύτερο φάσμα υδροκλιματικών συνθηκών για την εκπαίδευση του μοντέλου. Επιπλέον, επιτρέπει την αξιολόγηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό της συνολικής αβεβαιότητας του μοντέλου. Η τελική πηγή αβεβαιότητας απεικονίζεται μέσω πιθανοτικών καμπυλών απόδοσης. Αυτό το πλαίσιο προσομοίωσης-βελτιστοποίησης Monte Carlo διαμορφώνεται ως μια αρθρωτή διαδικασία, στην οποία ελέγχονται οι διαφορετικές πηγές αβεβαιότητας, καθώς και το πλήρες πλαίσιο, μέσω του σχεδιασμού ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού στην Ήπειρο της Δυτικής Ελλάδας.

    Πλήρες κείμενο:

    Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU23/EGU23-15407.html

  1. A. Zisos, M.-E. Pantazi, Μ. Diamanta, Ι. Koutsouradi, Α. Kontaxopoulou, I. Tsoukalas, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Towards energy autonomy of small Mediterranean islands: Challenges, perspectives and solutions, EGU General Assembly 2022, Vienna, Austria & Online, EGU22-5468, doi:10.5194/egusphere-egu22-5468, European Geosciences Union, 2022.

    [Προς την ενεργειακή αυτονομία των μικρών Μεσογειακών νησιών: Προκλήσεις, προοπτικές και λύσεις]

    Η ενεργειακή αυτονομία των μικρών μη διασυνδεδεμένων νησιών στη Μεσόγειο, εκμεταλλευόμενη το υψηλό δυναμικό των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ήταν ένας μακροχρόνιος στόχος των τοπικών κοινωνιών και των ομάδων ενδιαφέροντος. Αυτό είναι επίσης ευθυγραμμισμένο με την πρόσφατα εφαρμοσμένη Ευρωπαϊκή Πράσινη Συμφωνία, η οποία έχει θέσει ως στόχο την αύξηση της διείσδυσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας των ευρωπαϊκών χωρών. Ωστόσο, τα νησιά έχουν περισσότερες προκλήσεις από τη μεγάλη κλίμακα της ενδοχώρας. Από τη μια πλευρά, ο πληθυσμός τους παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις μεταξύ των εποχών, ως αποτέλεσμα του τουρισμού, που αποτελεί τη βασική οικονομική τους δραστηριότητα. Το αποτύπωμα του τουρισμού είναι μια σημαντική πίεση σε όλους τους σχετικούς πόρους και υποδομές κατά τη θερινή περίοδο. Από την άλλη πλευρά, οι περισσότερες από αυτές τις περιοχές υποφέρουν τόσο από λειψυδρία όσο και από έλλειψη χώρου. Αυτά τα χαρακτηριστικά εγείρουν πολλές προκλήσεις σχετικά με την ανάπτυξη πραγματικά αυτόνομων ενεργειακών συστημάτων, βασισμένων σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε βασικά έργα αποθήκευσης για τη ρύθμιση των ενεργειακών πλεονασμάτων και ελλειμμάτων, μακροπρόθεσμα. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το κυκλαδίτικο νησί της Σίφνου, ερευνούμε τον σχεδιασμό ενός υβριδικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, που συνδυάζει αιολική, ηλιακή και υδροηλεκτρική ενέργεια. Μια σημαντική συνιστώσα της προτεινόμενης διάταξης είναι το σύστημα αντλησιοταμίευσης. Λόγω των περιορισμένων επιφανειακών υδατικών πόρων του νησιού, διαμορφώνουμε μια άνω δεξαμενή σε υψόμετρο 320 m, ανακυκλώνοντας θαλασσινό νερό. Αυτή η ιδιαιτερότητα εισάγει ένα σημαντικό επίπεδο αβεβαιότητας στους υδραυλικούς υπολογισμούς, καθώς και διάφορες τεχνικές προκλήσεις, όπως η διάβρωση των σωλήνων και του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού και η στεγανοποίηση της δεξαμενής. Μια πρόσθετη πρόκληση εγείρεται από το ιδιόμορφο αιολικό καθεστώς του νησιού, που καθιστά απαραίτητη την επιλογή ενός ύψους πτερωτής των ανεμογεννητριών για την ελαχιστοποίηση της συχνότητας διακοπής της παραγωγής ισχύος. Η βάση μιας ορθολογικής διαδικασίας σχεδιασμού για τα κύρια στοιχεία του συστήματος είναι η οικονομική βελτιστοποίηση που εξασφαλίζει ένα επιθυμητό επίπεδο αξιοπιστίας. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας προσέγγισης στοχαστικής προσομοίωσης που λαμβάνει υπόψη τη στοχαστική φύση των υποκείμενων υδρομετεωρολογικών διεργασιών εισόδου (ταχύτητα ανέμου και ηλιακή ακτινοβολία) και τη ζήτηση ενέργειας.

    Πλήρες κείμενο:

  1. K.-K. Drakaki, G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, and A. Efstratiadis, Setting the problem of energy production forecasting for small hydropower plants in the Target Model era, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-3168, doi:10.5194/egusphere-egu21-3168, European Geosciences Union, 2021.

    [Θέτοντας το πρόβλημα της πρόγνωσης της ενεργειακής παραγωγής από μικρά υδροηλεκτρικά έργα στην εποχή του Target Model]

    Η έντονα ανταγωνιστική αγορά ενέργειας της ΕΕ και οι προκλήσεις που έχει επιφέρει το λεγόμενο “Target Model”, εισάγουν σημαντικές αβεβαιότητες στις ημερήσιες συναλλαγές που αφορούν στην ανανεώσιμη ενέργεια, καθώς οι περισσότερες από αυτές τις πηγές καθοδηγούνται από μη ελεγχόμενες μεταβλητές καιρού (άνεμος, ήλιος, νερό). Εδώ διερευνούμε την περίπτωση των μικρών υδροηλεκτρικών έργων που έχουν αμελητέα ικανότητα αποθήκευσης, συνεπώς η παραγωγή τους είναι μόνο ένας μη γραμμικός μετασχηματισμός των εισροών. Συζητάμε διαφορετικές προσεγγίσεις πρόγνωσης, που αξιοποιούν εναλλακτικές πηγές πληροφορίας, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα των δεδομένων. Μεταξύ άλλων, εξετάζουμε αν είναι προτιμότερο να κάνουμε προγνώσεις ημέρας με βάση τα παρελθόντα δεδομένα ενεργειακής παραγωγής από μόνα τους, ή να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα δεδομένα για να ανακτήσουμε τις παρελθούσες εισροές, το οποίο επιτρέπει να εισάγουμε την υδρολογική γνώση στις προβλέψεις. Ο απώτερος στόχος είναι να πάμε πέραν της καθιερωμένης, πλην όμως επικίνδυνης, μεθόδου των σημειακών προγνώσεων, που παρέχουν μια μοναδική αναμενόμενη τιμή της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας, προκειμένου να ποσοτικοποιήσουμε την ολική αβεβαιότητα κάθε μεθόδου πρόγνωσης. Οι προγνώσεις ενέργειας αξιολογούνται σε όρους οικονομικής αποδοτικότητας, που λαμβάνουν υπόψη τις επιπτώσεις της υπερ- και υποεκτίμησης στην πραγματική αγορά ενέργειας.

    Πλήρες κείμενο:

  1. K. Risva, G.-K. Sakki, A. Efstratiadis, and N. Mamassis, Hydropower potential assessment made easy via the unit geo-hydro-energy index, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-4462, doi:10.5194/egusphere-egu21-4462, European Geosciences Union, 2021.

    [Εύκολη εκτίμηση του θεωρητικού υδροδυναμικού μέσω του γεω-υδρο-ενεργειακού δείκτη]

    Ο τυπικός σχεδιασμός των υδροηλεκτρικών έργων ακολουθεί μια προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω, ξεκινώντας από μια μακροσκοπική εξέταση της ευρύτερης περιοχής ενδιαφέροντος, έως την επιλογή υποσχόμενων συστάδων για υδροηλεκτρική εκμετάλλευση, με βάση εύκολα ανακτήσιμες πληροφορίες. Οι χειροκίνητες προσεγγίσεις είναι πολύ επίπονες και μπορεί να αποτύχουν να ανιχνεύσουν τοποθεσίες με σημαντικό υδροηλεκτρικό δυναμικό. Προκειμένου να διευκολυνθούν αυτού του είδους οι μελέτες, παρέχουμε μια νέα γεωμορφολογική προσέγγιση για την αξιολόγηση του υδροδυναμικού κατά μήκος των υδρογραφικών δικτύων. Η μέθοδος βασίζεται στη διακριτοποίηση του δικτύου ροής σε τμήματα ίσου μήκους, παρέχοντας έτσι ένα χωρικό υπόβαθρο υψομετρικών διαφορών μεταξύ των δυνητικών σημείων υδροληψίας και παραγωγής ενέργειας. Στη συνέχεια, σε κάθε σημείο υδροληψίας, εκτιμούμε τον λεγόμενο μοναδιαίο γεω-υδρο-ενεργειακό δείκτη (unit geo-hydro-energy index, UGHE), που αποτελεί βασική έννοια της προσέγγισής μας. Ο δείκτης UGHE ορίζεται ως ο λόγος της ετήσιας δυνητικής υδροδυναμικής ενέργειας διαιρεμένος με την έκταση της ανάντη λεκάνης απορροής, την υψομετρική διαφορά (ακαθάριστο ύψος πτώσης) και τη μοναδιαία ετήσια απορροή της λεκάνης, η οποία ορίζεται ίση με 1000 mm. Η μέθοδος επεκτείνεται περαιτέρω, για να εκτιμηθεί το πραγματικό υδροδυναμικό, εάν υπάρχουν διαθέσιμα χωρικά κατανεμημένα δεδομένα απορροής. Όλες οι αναλύσεις αυτοματοποιούνται αξιοποιώντας την υψηλού επιπέδου ερμηνευμένη γλώσσα προγραμματισμού Python και το εργαλείο ανοιχτού κώδικα QGIS. Το προτεινόμενο πλαίσιο επιδεικνύεται σε περιφερειακή κλίμακα, που περιλαμβάνει τη χωροθέτηση υδροηλεκτρικών έργων εκτροπής στη λεκάνη απορροής του Πηνειού.

    Πλήρες κείμενο:

  1. G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, P. Kossieris, and A. Efstratiadis, A dilemma of small hydropower plants: Design with uncertainty or uncertainty within design?, EGU General Assembly 2021, online, EGU21-2398, doi:10.5194/egusphere-egu21-2398, European Geosciences Union, 2021.

    [Ένα δίλημμα των μικρών υδροηλεκτρικών έργων: Σχεδιασμός με αβεβαιότητα ή αβεβαιότητα στον σχεδιασμό;]

    Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΗΕ) διέπονται από πολλαπλές αβεβαιότητες και πολυπλοκότητες, παρά την περιορισμένη τους κλίμακα. Οι αβεβαιότητες αυτές συχνά αγνοούνται στις τυπικές πρακτικές των μηχανικών, το οποίο οδηγεί σε επικίνδυνο σχεδιασμό. Καθώς αυτός ο τύπος της ανανεώσιμης ενέργειας διεισδύει γρήγορα στο ηλεκτρικό μίγμα, οι επιπτώσεις των αβεβαιοτήτων της, εξωγενών και ενδογενών, καθίστανται κρίσιμες. Για τον λόγο αυτό, αναπτύσσουμε ένα πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης-βελτιστοποίησης, ραμμένο για μικρά υδροηλεκτρικά έργα. Αρχικά, διερευνούμε το υποκείμενο πρόβλημα πολυκριτηριακού σχεδιασμού και τις ιδιαιτερότητές του, προκειμένου να προσδιορίσουμε ένα συμβιβαστικό μέτρο επίδοσης που εξασφαλίζει αποδοτικές και αποτελεσματικές βελτιστοποιήσεις. Στη συνέχεια, προσαρμόζουμε στο πρόβλημα βέλτιστου σχεδιασμού μια αρθρωτή διαδικασία εκτίμησης της αβεβαιότητας. Αυτή συνδυάζει στατιστικές και στοχαστικές προσεγγίσεις για την ποσοτικοποίηση των αβεβαιοτήτων της ιδίας της διεργασίας της απορροής, των σχετιζόμενων δεδομένων εισόδου, της αρχικής επιλογής των καμπυλών απόδοσης των στροβίλων στη φάση του σχεδιασμού, καθώς και τη μείωση του βαθμού απόδοσης λόγω των επιπτώσεων της γήρανσης. Τελικά, προτείνουμε ένα ολιστικό πλαίσιο βέλτιστου σχεδιασμού ΜΥΗΕ, δίνοντας έμφαση στην προστιθέμενη αξία της θεώρησης της στοχαστικότητας στις διεργασίες εισόδου και παραμέτρους. Η καινοτομία της προσέγγισης αυτής είναι η μετάβαση από τον συμβατικό σχεδιασμό στον σχεδιασμό υπό αβεβαιότητα, από τη μοναδική λύση στην έννοια του Pareto, και τέλος στην αξιοπιστία της αναμενόμενης επίδοσης, σε όρους κόστους επένδυσης, υδροηλεκτρικής παραγωγής και σχετιζόμενων εσόδων.

    Πλήρες κείμενο:

  1. G.-K. Sakki, V. Papalamprou, I. Tsoukalas, N. Mamassis, and A. Efstratiadis, Stochastic modelling of hydropower generation from small hydropower plants under limited data availability: from post-assessment to forecasting, European Geosciences Union General Assembly 2020, Geophysical Research Abstracts, Vol. 22, Vienna, EGU2020-8129, doi:10.5194/egusphere-egu2020-8129, 2020.

    [Στοχαστική μοντελοποίηση της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας από μικρά υδροηλεκτρικά έργα με περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων: από την εκτίμηση του παρελθόντος στην πρόγνωση]

    Εξαιτίας της αμελητέας αποθηκευτικής τους ικανότητας, τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα δεν μπορούν να παρέχουν αναρρύθμιση των ροών, κάνοντας έτσι το πρόβλημα πρόγνωσης της παραγωγής ενέργειας ένα πολύ δύσκολο εγχείρημα, ακόμα και για μικρούς χρονικούς ορίζοντες. Επιπρόσθετες αβεβαιότητες προκύπτουν λόγω της περιορισμενης υδρολογικής πληροφορίας, σε όρους ανάντη παροχής εισροής, καθώς συχνά οι μοναδικές διαθέσιμες μετρήσεις αναφέρονται στην ενεργειακή παραγωγή, που είναι μη γραμμικός μετασχηματισμός της παροχής. Στο πλαίσιο αυτό, αναπτύσσουμε ένα πλαίσιο στοχαστικής μοντελοποίησης που περιλαμβάνει δύο βήματα. Αρχικά, εξάγουμε τις παρελθούσες εισροές με βάση δεδομένα ενέργειας, που μπορεί να αναφερθεί και ως το αντίστροφο πρόβλημα της υδροηλεκτικής ενέργειας. Βασικό ζήτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι το σφάλμα του μοντέλου διατυπώνεται σε στοχαστικούς όρους, το οποίο επιτρέπει την ενσωμάτωση των αβεβαιοτήτων στους υπολογισμούς. Ακολούθως, γεννάμε σενάρια στοχαστικών προγνώσεων των μελλοντικών παροχών και της σχετιζόμενης παραγωγής ενέργειας, που εκείνονται από μικρούς (ημερήσιους έως εβδομαδιαίους) έως μεγάλους (μηνιαίους έως εποχιακούς) χρονικούς ορίζοντες. Η μεθοδολογία ελέγχεται στον παλαιότερο (1926) μικρό υδροηλεκτρικό σταθμό της Ελλάδας, που βρίσκεται στον ποταμό Γλαύκο στη Βόρεια Πελοπόννησο. Μεταξύ άλλων πολοπλοκοτήτων, ο σταθμός περιλαμβάνει μίγμα στροβίλων Pelton και Francis, που καθιστά την όλη διαδικασία μοντελοποίησης ακόμα πιο προκλητική.

    Σχετικές εργασίες:

    • [28] Διπλωματική εργασία της Γ.-Κ. Σακκή

    Πλήρες κείμενο:

    Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2020/EGU2020-8129.html

Educational notes

  1. A. Efstratiadis, G.-K. Sakki, and A. Zisos, Lecture notes on "Renewable Energy & Hydroelectric Works", Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, 2024.

    [Σημειώσεις μαθήματος "Ανανεώσιμη Ενέργεια & Υδροηλεκτρικά Έργα"]

    Σημείωση:

    Σημειώσεις ακαδημαϊκού έτους 2023-24 (υπό κατασκευή).

    Πλήρες κείμενο:

Academic works

  1. G.-K. Sakki, Exploring the management policy of hydropower plants in the era of the uncertain energy market, Postgraduate Thesis, 61 pages, Athens University of Economics and Business - Department of International European Economic Studies, Σεπτέμβριος 2023.

    [Διερεύνηση της πολιτικής διαχείρισης των υδροηλεκτρικών έργων υπό το πρίσμα της αβεβαιότητας της αγοράς ενέργειας]

    Το πλέγμα νερού-ενέργειας χαρακτηρίζεται από συνέργειες, συμπληρωματικότητες και συγκρούσεις και ως εκ τούτου η διαχείριση και λειτουργία του το καθιστά ένα απαιτητικό έργο. Ακόμα πιο δύσκολο γίνεται όταν ενσωματώνονται οι κοινωνικοοικονομικές αβεβαιότητες. Υπό αυτό το πρίσμα, η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στις αλληλεπιδράσεις των υδροηλεκτρικών σταθμών μεγάλης κλίμακας υπό την έννοια του σχήματος νερού-ενέργειας-κοινωνίας. Ειδικότερα, προτείνεται μια μεθοδολογία, με επίκεντρο την αβεβαιότητα, για τη βελτιστοποίηση της διαχείρισης των ταμιευτήρων πολλαπλού σκοπού, καθώς και την αξιολόγησή τους. Κύρια συστατικά αυτού του πλαισίου είναι η εκτίμηση της ζήτησης του νερού για ύδρευση, οι απαιτήσεις άρδευσης καθώς και ο εξαιρετικά αβέβαιος ενεργειακός στόχος σε κάθε χρονική στιγμή. Για την εκτίμηση των δύο πρώτων στοιχείων, χρησιμοποιούμε μια στατιστική ανάλυση, ενώ για το δεύτερο υιοθετούμε μια προσέγγιση βασισμένη στις συναρτήσεις σύζευξης, στην οποία ο ενεργειακός στόχος συσχετίζεται με την τιμή της ενέργειας την επόμενη μέρα. Επιπρόσθετα, για την υλοποίηση της ανάλυσης αβεβαιότητας, δημιουργείται ένα σύνολο τιμών ενέργειας, με τη χρήση στοχαστικού μοντέλου. Ως έργο μελέτης, θεωρείται ο υδροηλεκτρικός ταμιευτήρας του πλαστήρα, στην Ελλάδα, ο οποίος είναι ένα απαιτητικό έργο, λόγω των κοινωνικοοικονομικών συγκρούσεων. Τέλος, το προτεινόμενο πλαίσιο εξετάζεται σε δύο αγορές ενέργεια, ήτοι της Ελλάδας και της Πορτογαλίας, ώστε να αξιολογηθεί η λειτουργία και η απόδοση του υπό διαφορετικές συνθήκες.

    Βλέπε επίσης: http://www.pyxida.aueb.gr/index.php?op=view_object&object_id=10733

  1. Γ. Αντωνογιαννάκης, Β. Παπαλάμπρου, Α.-Γ. Πέττας, Α. Πυθαρούλιου, και Γ.-Κ. Σακκή, Σχέδιο Διαχείρισης Υδατικών Πόρων Νομού Αργολίδας, Εργασία μαθήματος, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 2020.

    Πλήρες κείμενο:

  1. 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]

    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.

    Σχετικές εργασίες:

    • [24] Πρόδρομα αποτελέσματα της έρευνας που παρουσιάστηκαν στο διεθνές συνέδριο της Ευρωπαϊκής Ένωσης Γεωεπιστημών

    Πλήρες κείμενο:

Research reports

  1. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Αναλύσεις υδατικών ισοζυγίων και απολογιστική έκθεση υδρολογικού έτους 2022-23, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, 30 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιανουάριος 2024.

    Η παρούσα έκθεση εντάσσεται στο ετήσιο σχέδιο διαχείρισης των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας για το υδρολογικό έτος 2023-24, το οποίο εκπονείται από τη Διεύθυνση Υδροληψίας, σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ. Ειδικότερα, στην έκθεση γίνεται ο απολογισμός του διαρρεύσαντος υδρολογικού έτους (2022-23), όσον αφορά στις υδρολογικές εισροές, απολήψεις, καταναλώσεις και απώλειες κατά μήκος του εξωτερικού υδροδοτικού συστήματος (ΕΥΣ). Λόγω της περιορισμένης προγνωσιμότητας που παρέχεται από τη στατιστική πληροφορία των απορροών του πρώτου τριμήνου του υδρολογικού έτους, στην παρούσα έκθεση δεν περιέχονται σενάρια πρόγνωσης των εισροών και αποθεμάτων, καθώς αυτά διέπονται από υψηλή αβεβαιότητα. Οι σχετικές εκτιμήσεις, και οι προτάσεις μας που αφορούν στη διαχείριση του ΕΥΣ για το διάστημα ως το πέρας του υδρολογικού έτους 2023-24, θα οριστικοποιηθούν σε επικείμενη αναθεώρηση της παρούσας, με βάση και τα δεδομένα του διμήνου Ιανουαρίου-Φεβρουαρίου 2024.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση

  1. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Ειδική διαχειριστική μελέτη ταμιευτήρα Μαραθώνα, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 80 pages, Ιούνιος 2023.

    Στην παρούσα έκθεση διερευνάται η διαχειριστική πολιτική του ταμιευτήρα Μαραθώνα, σε σχέση και με τον πολυδιάστατο ρόλο που έχει στο όλο υδροδοτικό σύστημα, εστιάζοντας στο κρίσιμο ζήτημα της ανάσχεσης των πλημμυρών που παράγονται στη λεκάνη απορροής του. Στο πλαίσιο αυτό, εξετάζεται το ιστορικό λειτουργίας του ταμιευτήρα και αναλύονται τα υδρολογικά δεδομένα της λεκάνης απορροής, με ζητούμενο την πιθανοτική εκτίμηση των όγκων πλημμύρας που δύνανται να παραχθούν από τη λεκάνη απορροής του, σε τρεις χρονικές κλίμακες και για διάφορες περιόδους επαναφοράς. Στη συνέχεια, διαμορφώνονται εναλλακτικές πολιτικές διαχείρισης των αποθεμάτων του, που αντιστοιχούν σε διαφορετικά επίπεδα πλημμυρικού ρίσκου, οι οποίες ενσωματώνονται στο μοντέλο προσομοίωσης του υδροσυστήματος, προκειμένου να αξιολογηθούν σε σχέση και με την επίδρασή τους στη μακροχρόνια λειτουργία του ΕΥΣ. Οι εν λόγω πολιτικές αντιπαραβάλλονται με την τρέχουσα διαχειριστική πρακτική της ΕΥΔΑΠ, τόσο για την υφιστάμενη κατάσταση του ΕΥΣ όσο και ως προς τη μεσοπρόθεσμη εξέλιξη του.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση

  1. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Επικαιροποίηση σεναρίων διαχείρισης υδροδοτικού συστήματος περιόδου Μαρτίου-Σεπτεμβρίου 2023, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 64 pages, Μάρτιος 2023.

    Η παρούσα έκθεση αποτελεί επικαιροποίηση της αντίστοιχης που υποβλήθηκε τον Ιανουάριο του 2023 (Παραδοτέο 12), και εντάσσεται στο ετήσιο σχέδιο διαχείρισης των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας για το υδρολογικό έτος 2022-23, το οποίο εκπονείται από τη Διεύθυνση Υδροληψίας, σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ. Ειδικότερα, η αρχική έκθεση εμπεριείχε δύο τμήματα. Το πρώτο είχε ως αντικείμενο τον απολογισμό του προηγούμενου υδρολογικού έτους (2021-22) ως προς τις υδρολογικές εισροές, απολήψεις, καταναλώσεις και απώλειες κατά μήκος του εξωτερικού υδροδοτικού συστήματος (ΕΥΣ). Στο δεύτερο μέρος της έκθεσης διερευνήθηκε η διαχειριστική πολιτική του για την περίοδο Ιανουαρίου-Σεπτεμβρίου 2023. Οι εκτιμήσεις βασίστηκαν στην κατάρτιση σεναρίων βραχυπρόθεσμης (σε χρονικό ορίζοντα 9μήνου) στοχαστικής πρόγνωσης των υδρολογικών εισροών των ταμιευτήρων και προσομοίωσης της λειτουργίας του ΕΥΣ, με υπόβαθρο την εξέλιξη των εισροών και αποθεμάτων κατά το πρώτο τρίμηνο του υδρολογικού έτους. Με βάση τα αποτελέσματα των αναλύσεων, εκτιμήθηκε η πιθανοτική εξέλιξη των αποθεμάτων και διατυπώθηκαν προτάσεις για την πλέον πρόσφορη διαχειριστική πολιτική.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση

  1. Α. Ευστρατιάδης, και Γ.-Κ. Σακκή, Διερεύνηση σεναρίων διαχείρισης υδροδοτικού συστήματος περιόδου Ιανουαρίου-Σεπτεμβρίου 2023, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 49 pages, Ιανουάριος 2023.

    Η παρούσα έκθεση εντάσσεται στο ετήσιο σχέδιο διαχείρισης των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας για το υδρολογικό έτος 2022-23, το οποίο εκπονείται από τη Διεύθυνση Υδροληψίας, σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ. Ειδικότερα, στην έκθεση γίνεται ο απολογισμός του προηγούμενου υδρολογικού έτους (2021-22), όσον αφορά στις υδρολογικές εισροές, απολήψεις, καταναλώσεις και απώλειες κατά μήκος του εξωτερικού υδροδοτικού συστήματος (ΕΥΣ), και διερευνάται η διαχειριστική πολιτική του για την περίοδο Ιανουαρίου-Σεπτεμβρίου 2023. Οι εκτιμήσεις βασίζονται στην κατάρτιση σεναρίων βραχυπρόθεσμης (ήτοι σε χρονικό ορίζοντα 9μήνου) στοχαστικής πρόγνωσης των υδρολογικών εισροών των ταμιευτήρων και προσομοίωσης της λειτουργίας του ΕΥΣ. Με βάση τα αποτελέσματα των αναλύσεων, εκτιμάται η πιθανοτική εξέλιξη των αποθεμάτων και διατυπώνονται προτάσεις για την πλέον πρόσφορη διαχειριστική πολιτική.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση

  1. Α. Ευστρατιάδης, Ν. Μαμάσης, Γ.-Κ. Σακκή, Ι. Τσουκαλάς, Π. Κοσσιέρης, Π. Δήμας, και Ν. Πελεκάνος, Σχέδιο Διαχείρισης του Υδροδοτικού Συστήματος της Αθήνας – Υδρολογικό έτος 2021-22, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, 141 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ιούνιος 2022.

    Στην έκθεση αυτή παρουσιάζεται το αναλυτικό ετήσιο σχέδιο διαχείρισης των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας για το υδρολογικό έτος 2021-22, το οποίο εκπονείται σε συνεργασία με τη Διεύθυνση Υδροληψίας.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση

  1. Α. Ευστρατιάδης, Ι. Τσουκαλάς, και Γ.-Κ. Σακκή, Διερεύνηση σεναρίων διαχείρισης υδροδοτικού συστήματος περιόδου Μαρτίου-Σεπτεμβρίου 2022, Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση, Ανάδοχος: Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 49 pages, Απρίλιος 2022.

    Η παρούσα έκθεση εντάσσεται στο ετήσιο σχέδιο διαχείρισης των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας για το υδρολογικό έτος 2021-22, το οποίο εκπονείται από τη Διεύθυνση Υδροληψίας, σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ. Ειδικότερα, στην έκθεση διερευνάται η διαχειριστική πολιτική του υδροσυστήματος για την περίοδο Μαρτίου-Σεπτεμβρίου 2022. Οι εκτιμήσεις βασίζονται στην κατάρτιση σεναρίων βραχυπρόθεσμης (ήτοι σε χρονικό ορίζοντα επταμήνου) στοχαστικής πρόγνωσης των υδρολογικών εισροών των ταμιευτήρων και προσομοίωσης της λειτουργίας του υδροδοτικού συστήματος. Με βάση τα αποτελέσματα των αναλύσεων, εκτιμάται η εξέλιξη των αποθεμάτων και διατυπώνονται προτάσεις για την πλέον πρόσφορη διαχειριστική πολιτική.

    Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση