Βέλτιστη διαμόρφωση μικρών υδροηλεκτρικών μονάδων

Abstract

Με την πάροδο των ετών η ζήτηση για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας συνεχώς αυξάνει. Αυτό, σε συνδυασμό με την περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση, έχει οδηγήσει στην κατασκευή μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Συγκεκριμένα, τα υδροηλεκτρικά έργα που απασχολούν την παρούσα εργασία, βασίζονται στην εκμετάλλευση του υδροδυναμικού. Χωρίζονται σε μικρά και μεγάλα, ανάλογα με την ισχύ της εγκατάστασής τους και είναι δυνατό να σταθούν αυτόνομα ως μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ή ως τμήμα ενός υβριδικού σταθμού, είτε ως μέσο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, είτε ως μέσο αποθήκευσης με τη χρήση ταμιευτήρα. Μέσω της βιβλιογραφικής ανασκόπησης που πραγματοποιήθηκε, η συνεισφορά των υδροηλεκτρικών έργων στο παγκόσμιο ενεργειακό ισοζύγιο παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον. Για την έναρξη λειτουργίας ενός τέτοιου σταθμού είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθούν πολλές διαφορετικές μελέτες για το κάθε επιμέρους τμήμα που τον απαρτίζει, ξεχωριστά. Σε αυτήν την εργασία πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη εφαρμογής τόσο σε θεωρητικό, όσο και πρακτικό επίπεδο για τη βελτιστοποίηση ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού κατά το ρου του ποταμού σε μία περιοχή όμοια με το Γοργογύρι Τρικάλων. Συγκεκριμένα, παρουσιάστηκε η υδρολογική ανάλυση του υδατορεύματος, το οποίο πρόκειται να τον τροφοδοτήσει. Στη συνέχεια, αναλύθηκε η αρχή της αξιοποίησης της υδραυλικής ενέργειας και η περιγραφή των κυριότερων συνιστωσών ενός μικρού υδροηλεκτρικού. Ιδιαίτερα μεγάλη σημασία δόθηκε στη μελέτη του πολιτικού μηχανικού που αφορά σε όλα τα έργα που απαιτούνται, προκειμένου να ολοκληρωθεί με επιτυχία το υδροηλεκτρικό έργο. Ακόμα, η σωστή επιλογή του κατάλληλου ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού είναι πολύ σημαντική για τη βιωσιμότητα του σταθμού. Έτσι, εφαρμόστηκε αναλυτική τεχνοοικονομική μελέτη, υπολογίζοντας όλες τις απαραίτητες παραμέτρους που αναλύθηκαν εκτενώς στα παρακάτω θεωρητικά κεφάλαια και λαμβάνοντας υπόψη τον βαθμό ενεργειακής αξιοποίησης. Αυτό που επιχειρήθηκε σε αυτήν την εργασία αρχικά, ήταν η εξαντλητική αναζήτηση του κατάλληλου σημείου υδροληψίας – απόληξης του αγωγού φυγής κατά την κοίτη του ποταμού και η βέλτιστη χάραξη του κλειστού αγωγού προσαγωγής, λαμβάνοντας υπόψη τους διαφορετικούς χαρακτηρισμούς των περιοχών και του κόστους τοποθέτησης. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε εξαντλητική αναζήτηση για κάθε ζεύγος υδροληψίας – απόληξης αγωγού φυγής για την εύρεση του κατάλληλου ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού, δηλαδή τη διατομή του αγωγού, την επιλογή του στροβίλου, της γεννήτριας και του μετασχηματιστή, λαμβάνοντας υπόψη την υπό εξέταση ονομαστική παροχή και το δεδομένο μεικτό ύψος υδροληψίας – απόληξης, βελτιστοποιώντας τον σχεδιασμό του μικρού υδροηλεκτρικού με έναν υδροστρόβιλο. Τέλος, στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η βέλτιστη λειτουργία μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού με δύο υδροστροβίλους.