Υδροηλεκτρική Ενέργεια

Βασικοί στόχοι του μαθήματος είναι: (1) η παρουσίαση των βασικών εννοιών αξιοποίησης της υδροηλεκτρικής ενέργειας, (2) η παρουσίαση των βασικών διαμορφώσεων ενός υδροηλεκτρικού έργου, (3) η ανάλυση των βασικών έργων πολιτικού μηχανικού σε ένα ΥΗΕ και η παρουσίαση του ηλεκτρομηχανολογικού μέρους ενός ΥΗΕ, (4) η ανάλυση βασικών οικονομοτεχνικών στοιχείων και μεθοδολογίας βελτιστοποίησης διαστασιολόγησης ενός ΥΗΕ. Οι φοιτητές ολοκληρώνοντας την παρακολούθηση του μαθήματος θα είναι σε θέση και θα κληθούν να σχεδιάσουν και να διαστασιολογήσουν ένα μικρό υδροηλεκτρικό έργο.  

Το μάθημα αποτελείται από τις ακόλουθες διακριτές ενότητες:

• Εισαγωγή στις βασικές έννοιες αξιοποίησης της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Παρούσα κατάσταση και προοπτικές ανάπτυξης, στοιχεία και παραδείγματα από υφιστάμενα ΥΗΕ στην Ελλάδα και το εξωτερικό. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αξιοποίησης της υδροηλεκτρικής ενέργειας.
• Βασικές διαμορφώσεις και κατηγοριοποίηση συμβατικών υδροηλεκτρικών έργων, με βάση το μέγεθος (μικρά και μεγάλα ΥΗΕ), τον τύπο (με ή χωρίς ταμιευτήρα), τη χρήση, με τον υδροηλεκτρικό σταθμό ενσωματωμένο στο φράγμα ή σε θέση ανεξάρτητη από αυτό, το είδος των υδροστροβίλων. Αναστρέψιμο υδροηλεκτρικό. Διαδικασία αντλιοσταμίευσης.
• Πηγές ενέργειας και μεθοδολογίες εκτίμησης διαθέσιμου δυναμικού. Πρωτεύουσα υδρολογική πληροφορία, ο υδρολογικός κύκλος, υδρολογικά μοντέλα, καμπύλη διάρκειας παροχής, μέτρηση απορροής.
• Έργα πολιτικού μηχανικού. Φράγματα, υδροληψία, διώρυγες, θυροφράγματα, βασικές αρχές σχεδιασμού.
• Ηλεκτρομηχανολογικό τμήμα ΥΗΕ. Υδροστρόβιλοι: τύποι, περιοχές και περιορισμοί λειτουργίας, τυποποίηση για μικρά ΗΥΕ. Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός: ηλεκτρογεννήτριες, μετασχηματιστές, συντελεστής ισχύος, μετρητικά όργανα, αυτοματισμοί. Βοηθητικός εξοπλισμός υδροηλεκτρικού σταθμού. Κύριες υδροδυναμικές εγκαταστάσεις. Φαινόμενα σπηλαίωσης και υδραυλικού πλήγματος.
• Ενέργεια θαλάσσιων κυμάτων. Υδροδυναμική και ενεργειακό περιεχόμενο θαλάσσιων κυμάτων, βάσεις δεδομένων. Προτεινόμενες διατάξεις και μονάδες ανάκτησης κυματικής ενέργειας. Παραδείγματα μονάδων σε πιλοτική και κανονική λειτουργία. Καμπύλη διάρκειας και εκτίμηση του συντελεστή ενεργειακής αξιοποίησης.
• Ενέργεια παλίρροιας και θαλάσσιων ρευμάτων. Παγκόσμιο δυναμικό και βασικές διαμορφώσεις μονάδων παραγωγής. Τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά. Παραδείγματα μονάδων σε πιλοτική και κανονική λειτουργία. Καμπύλη διάρκειας και εκτίμηση του συντελεστή ενεργειακής αξιοποίησης.
• Οικονομοτεχνική ανάλυση ΥΗΕ και σταθμισμένο κόστος παραγωγής ενέργειας.
• Μεθοδολογία σχεδιασμού και βέλτιστης διαστασιολόγησης μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Γενική διάταξη μικρών υδροηλεκτρικών έργων (ΜΥΗΕ). Βασικές συνιστώσες (υδροληψίες, διώρυγες προσαγωγής, δεξαμενές φόρτισης, αγωγοί πτώσης). Υδρολογικός σχεδιασμός. Καμπύλες διάρκειας-παροχής. Υδρολογική αβεβαιότητα και επίδρασή της στον υδροενεργειακό σχεδιασμό. Τεχνικές προσομοίωσης και βελτιστοποίησης συστημάτων ταμιευτήρων. Στοχαστικά μοντέλα παραγωγής συνθετικών χρονοσειρών. Διάκριση πρωτεύουσας και δευτερεύουσας ενέργειας.
• Σχεδιασμός και διαστασιολόγηση ενός μικρού υδροηλεκτρικού έργου. 

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

1. Κατανοεί τις βασικές έννοιες αξιοποίησης της υδροηλεκτρικής ενέργειας και τις βασικές διαμορφώσεις ενός ΥΗΕ.
2. Κατανοεί τα βασικά έργα πολιτικού μηχανικού και του ηλεκτρομηχανολογικού μέρους ενός ΥΗΕ με έμφαση στους διαθέσιμους τύπους υδροστροβίλων.
3. Εφαρμόζει τη μεθοδολογία εκτίμησης διαθέσιμου δυναμικού μέσω υδρολογικής ανάλυσης.
4. Γνωρίζει τα βασικά οικονομοτεχνικά στοιχεία και τη μεθοδολογία βελτιστοποίησης διαστασιολόγησης υδροηλεκτρικού έργου.
5. Σχεδιάσει και να διαστασιολογήσει ένα μικρό υδροηλεκτρικό έργο.