Πολιτικός Μηχανικός, Υποψήφια Δρ.
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).
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.
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
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. |
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]
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. |
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]
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. |
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. |
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 Θασσαλίας, Ελλάδα]
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. |
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, International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR), 2022.
Πλήρες κείμενο:
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, Proceedings of 7th International Conference on Mathematics and Computers in Sciences and Industry (MCSI), Marathon Beach, Athens, 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
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:
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.
Πλήρες κείμενο: http://www.itia.ntua.gr/el/getfile/2272/1/documents/EGU23-15407-print.pdf (288 KB)
Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU23/session/45335
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]
Πλήρες κείμενο:
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:
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]
Πλήρες κείμενο:
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:
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:
Πλήρες κείμενο:
Βλέπε επίσης: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2020/EGU2020-8129.html
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:
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:
Πλήρες κείμενο:
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
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
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.
Σχετικό έργο: Εκσυγχρονισμός της διαχείρισης του συστήματος των υδατικών πόρων ύδρευσης της Αθήνας – Αναθεώρηση