Αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την κάλυψη υδατικών και ενεργειακών αναγκών - Καρταλίδης, Αβραάμ (Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2017)
Αντικείμενο της διατριβής είναι ο σχεδιασμός αυτόνομων, υβριδικών συστημάτων παραγωγής ισχύος, για τη συνδυασμένη κάλυψη των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας και νερού με χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) και αφαλάτωσης αντίστροφης ώσμωσης. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούνται οι τεχνολογίες φωτοβολταϊκών και αιολικών συστημάτων, μονάδες αποθήκευσης ενέργειας (συσσωρευτές) και ενέργεια από συμβατικό ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος με καύσιμο πετρέλαιο. Ο σχεδιασμός ενός συστήματος που ενσωματώνει δύο τεχνολογίες ΑΠΕ με ταυτόχρονη αποθήκευση, και ταυτόχρονα προσφέρει ενέργεια για την κάλυψη δύο διαφορετικών αναγκών, αποτελεί σχεδιαστική πρόκληση, η οποία, στα πλαίσια της διατριβής, αντιμετωπίζεται με την χρήση κανόνων σχεδιασμού και προτεραιοτήτων κάλυψης των επιμέρους αναγκών.Στόχος της διατριβής είναι η ανάπτυξη της κατάλληλης μεθοδολογίας που θα επιτρέπει τον καθορισμό των βασικών σχεδιαστικών παραμέτρων των επιμέρους συστημάτων και της αξιολόγησής τους, με βάση τη διαθεσιμότητα των δεδομένων. Η μεθοδολογία υλοποιείται μέσω κατάλληλου λογισμικού υποστήριξης απόφασης (Decision Support System), το οποίο είναι εύχρηστο, λειτουργικό, και παρέχει γρήγορα αποτελέσματα.Η μεθοδολογία επιλογής του κατάλληλου συστήματος αποτελείται από 7 βήματα:•Στο πρώτο βήμα πραγματοποιείται ο υπολογισμός των βασικών μεγεθών των ενεργειακών υποσυστημάτων χρησιμοποιώντας μετεωρολογικά δεδομένα (μέσες μηνιαίες τιμές) και σταθερά φορτία ζήτησης νερού και ενέργειας.•Στο δεύτερο βήμα πραγματοποιείται ανάλυση βιωσιμότητας των προτεινόμενων συστημάτων του πρώτου βήματος. Εκτιμώνται τα βασικά ενεργειακά μεγέθη σε ετήσια βάση.•Στο τρίτο βήμα γίνεται περαιτέρω αξιολόγηση των συστημάτων του πρώτου βήματος με ωριαία προσομοίωση αλλά λαμβάνονται υπόψη και κανόνες ενεργειακής διαχείρισης. •Στο τέταρτο βήμα πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας για τα συστήματα που έχουν προκύψει από το πρώτο και το τρίτο βήμα. Εξετάζεται η επίδραση στους δείκτες αξιολόγησης: της μεταβολής του δυναμικού ΑΠΕ, του φορτίου , της εγκατεστημένης ισχύος των φωτοβολταϊκών πλαισίων και των ανεμογεννητριών, της τιμής του καυσίμου και του μεγέθους του συσσωρευτή.•Στο πέμπτο βήμα πραγματοποιείται ανάλυση επικινδυνότητας για τα προτεινόμενα συστήματα με τη μέθοδο Monte Carlo με παραμέτρους αβεβαιότητας την τιμή του καυσίμου, την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας, την ταχύτητα ανέμου, τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και τη ζήτηση νερού. •Στο έκτο βήμα πραγματοποιείται η εύρεση των κυρίαρχων (dominant solutions) συστημάτων μεταξύ όλων των προτεινόμενων συστημάτων.•Στο έβδομο βήμα γίνεται η τελική επιλογή του συστήματος, με τη χρήση πολυκριτηριακής ανάλυσης ως προς επιλεγμένους 14 δείκτες αξιολόγησης.Η μεθοδολογία της διατριβής εφαρμόστηκε στο σχεδιασμό συστήματος για την κάλυψη των αναγκών νερού μιας απομονωμένης κοινότητας 60 ατόμων στην Τυνησία.