Home / Ευφυή Ενεργειακά Δίκτυα και Διεσπαρμένη Παραγωγή

Ευφυή Ενεργειακά Δίκτυα και Διεσπαρμένη Παραγωγή

Κωδικός Μαθήματος:

EEE.9-1.9

Εξάμηνο:

Θ' Εξάμηνο - Ενέργεια- Α' ΚΥΚΛΟΣ

Κατηγορία:

ΜΕΕ

Ώρες:

3

Μονάδες ECTS:

5


Καθηγητές Μαθήματος

Βόκας Γεώργιος

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η φοιτητής/ήτρια αναμένεται να είναι σε θέση να:

  • Γνωρίζει και αναλύει τη δομή, τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τον τρόπο λειτουργίας των βασικών Μονάδων και Συστημάτων ΔΠ (π.χ. ΑΠΕ, Fuel Cells, Μικροτουρμπίνες, Συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας – ΣΗΘ, Ηλεκτρικά Αυτοκίνητα-EVs κ.τ.λ.) και να εξοικειωθεί με τα σύγχρονα και πρωτοποριακά πεδία εφαρμογής τους.
  • Γνωρίζει όλους τους βασικούς υπολογισμούς για την παρουσίαση μιας ολοκληρωμένης μελέτης εφαρμογής μιας οιασδήποτε Μονάδας Διεσπαρμένης Παραγωγής (ΔΠ).
  • Χρησιμοποιεί εργαλεία για τον υπολογισμό της αναμενόμενης ηλεκτρικής ενέργειας Μονάδων ΔΠ και να γνωρίζει μεθοδολογίες βελτιστοποίησης αυτής.
  • Κατανοεί τους βασικούς όρους ενός Ηλεκτρικού Δικτύου, να εξηγεί τη σημασία του και να περιγράφει επαρκώς την ενσωμάτωση σε αυτό των διαφόρων συστημάτων Διεσπαρμένης Παραγωγής Ενέργειας.
  • Επιδεικνύει εξειδικευμένες δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων, υιοθετεί καινοτομικές λύσεις και αναπτύσσει νέα γνώση στον τομέα της Ευφυούς Διεσπαρμένης Παραγωγής, ενσωματώνοντας γνώση από τα συναφή πεδία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, των ΣΗΕ, των Ηλεκτρονικών Ισχύος, της Αποθήκευσης Ενέργειας, ειδικών διατάξεων αυτοματισμού.
  • Περιγράφει σε block diagrams καθώς και να εξηγεί τη λειτουργία των βασικών μερών ενός Έξυπνου Δικτύου (Smart Grid ή Microgrid) και να μπορεί να ποσοτικοποιεί τα Τεχνικά, Λειτουργικά, Οικονομικά και Περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα του.
  • Γνωρίζει ολοκληρωμένα την έννοια του Ευφυούς Δικτύου της Τηλεπικοινωνιακής Υποδομής που απαιτείται, τη λειτουργία των Έξυπνων Μετρητών καθώς και την αναγκαιότητα επεξεργασίας πληροφοριακών δεδομένων από καταμετρήσεις σε διάφορα σημεία του δικτύου που ενσωματώνουν και Μονάδες ΔΠ.
  • Έχει τη δυνατότητα 1ου επιπέδου σχεδιασμού μιας μοντελοποίησης ενός έξυπνου δικτύου και να γνωρίζει τα διάφορα λογισμικά που υπάρχουν προς την κατεύθυνση αυτή.
  • Να κατανοεί την αναγκαιότητα της Ψηφιοποίησης στην σύγχρονη ενεργειακή εποχή.

 

Γενικές Ικανότητες

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον και κατανόηση των περιβαλλοντικών περιορισμών που συνδέονται με την διείσδυση των μονάδων ΔΠ και την υιοθέτηση των έξυπνων δικτύων

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Τα αντικείμενα που καλύπτονται στα πλαίσια του μαθήματος είναι:

  1. Μονάδες Διεσπαρμένη Παραγωγής (ΔΠ)
  2. Μελέτη Λειτουργίας και Υπολογισμός Ενεργειακών και Ηλεκτρικών Μεγεθών Συστημάτων:
    – Φωτοβολταϊκών,
    – Αιολικών,
    – Μικροτουρμπίνων,
    – Κυψελών Καυσίμου Υδρογόνου,
    – Μικρών Υδροηλεκτρικών,
    – Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης,
    – Γεωθερμίας,
    – Βιομάζας, Ηλιοθερμίας,
    – Ηλεκτρικών Αυτοκινήτων,
    – Υβριδικών και Μονάδων Αποθήκευσης (Αντλησιοταμίευση).
  3. Μελέτη για συνδυαστική χρήση μονάδων ΔΠ σε ένα Ευφυές Ενεργειακό Ηλεκτρικό Δίκτυο.
  4. Ανάλυση βασικών δομών και παρουσίαση βασικών εργαλείων ενός Smart Grid.
  5. Τεχνικά, Λειτουργικά, Οικονομικά και Περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά ενός Μικροδικτύου ως βασική δομή ενός Ευφυούς Δικτύου.

 

Πιο αναλυτικά οι ενότητες του μαθήματος είναι:

  1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΟΝΑΔΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ (ΔΠ) ΚΑΙ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ΣΗΕ)
    -Εισαγωγικές Έννοιες
    -Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας από Μονάδες ΔΠ
    -Δομή-Δίκτυα-Λειτουργία-Αξιοπιστία και Έλεγχος ΣΗΕ
    -Αρχές Ροής Φορτίου, Βραχυκυκλώματα, Ευστάθεια και Προστασία στα ΣΗΕ
    -Η Λειτουργία Του Συστήματος Ενεργειακής Διαχείρισης
    -Εποπτικός Έλεγχος και Συλλογή Πληροφοριών (SCADA: – Supervisory Control And Data Acquisition)
    -Παραγωγή (Generation)
    -Ηλεκτρικό Δίκτυο Μεταφοράς (Network)
    -Οργάνωση ΣΗΕ στο Πλαίσιο της Απελευθερωμένης Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας
    -Περιβαλλοντικές Πολιτικές και ΣΗΕ
  2. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΟΝΑΔΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ
    -Βασικές Τεχνολογίες Διανεμημένης ή Διεσπαρμένης Παραγωγής (ΔΠ) Ηλεκτρικής Ενέργειας
    -Αιολικά
    -Φωτοβολταϊκά
    -Ηλιοθερμικά
    -Μικρά Υδροηλεκτρικά
    -Υβριδικά-Αντλησιοταμίευση
    -Συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού-Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης (ΣΗΘΥΑ)
    -Μικροτουρμπίνες
    -Κυψέλες Καυσίμου Υδρογόνου
    -Γεωθερμία
    -Βιομάζα
    -Ηλεκτρικά Αυτοκίνητα
    -Τεχνολογίες Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας
  3. Η ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΔΠ ΣΤΑ ΣΗΕ
    -Διασύνδεση Μονάδων Διανεμημένης Παραγωγής στο Δίκτυο Διανομής
    -Εναλλακτικές Δυνατότητες Διασύνδεσης στο Δίκτυο
    -Σύγχρονα Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Ισχύος για Εφαρμογές ΑΠΕ
    -Τεχνικοί Περιορισμοί και Προϋποθέσεις
    -Μεθοδολογίες Ανάλυσης
    -Νομικό, Τιμολογιακό και Χρηματοδοτικό Πλαίσιο για τις Μονάδες ΔΠ
    -Οικονομική Αξιολόγηση Επενδύσεων ΔΠ
    -Η Νέα Δομή των ΣΗΕ Παρουσία των Μονάδων ΔΠ – Ενεργά Δίκτυα Διανομής – Αυτόνομα Συστήματα – Μικροδίκτυα)
    -Γενικά
    -Μεθοδολογία προσδιορισμού των ορίων διείσδυσης
    -Κριτήρια επιλογής
    -Μέθοδοι εκτιμήσεως των μακροχρόνιων επιπτώσεων
  4. ΤΑ ΜΙΚΡΟΔΙΚΤΥΑ (MICROGRIDS) ΩΣ ΒΑΣΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΩΝ ΕΥΦΥΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ / ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ
    -Εισαγωγή στα Μικροδίκτυα – Συντονισμένος Έλεγχος Παραγωγής Μονάδων ΔΠ
    -Δομή-Λειτουργία-Αρχιτεκτονική και Έλεγχος Μικροδικτύου
    -Αποκεντρωμένος και Κεντρικός Έλεγχος Μικροδικτύου
    -Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις από τη Λειτουργία του Μικροδικτύου
    -Επίδραση του Μικροδικτύου στην Ποιότητα και την Ευστάθεια του Δικτύου
    -Πολιτικές Συμμετοχής Μικροδικτύου σε Αγορά Ενέργειας
    -Δείκτες Αξιολόγησης Απόδοσης Μικροδικτύου
    -Εφαρμογή Ενεργειακών και Τιμολογιακών Πολιτικών στα Μικροδίκτυα
    -Οικονομικά Λειτουργικά Τεχνικά και Περιβαλλοντικά Πλεονεκτήματα Μικροδικτύου από την Αυξημένη Διείσδυση Μονάδων ΔΠ
  5. ΕΥΦΥΗ (ΕΞΥΠΝΑ) ΔΙΚΤΥΑ (SMART GRIDS)
    -Γενικά Χαρακτηριστικά Ευφυών Δικτύων
    -Παράγοντες Ανάπτυξης των Ευφυών Δικτύων
    -Η Παγκόσμια Πραγματικότητα των Ευφυών Δικτύων και η Μετάβαση στα Μελλοντικά Δίκτυα
    -Η Ανάγκη Χρήσης Έξυπνων Μετρητών
    -Περιγραφή και Ορισμός Υποδομών Μέτρησης
    -Μετρητικός Εξοπλισμός
    -Επικοινωνία Μετρητικού Εξοπλισμού
    -Πρωτόκολλα Επικοινωνίας
    -Σύστημα Συλλογής Μετρητικών Δεδομένων (ΑΜR)
    -Συστήματα Διαχείρισης Μετρητικών Δεδομένων (MDMS)
    -Λειτουργία Ευφυούς Δικτύου με Διαχείριση Ζήτησης Ενέργειας από Ευφυής Καταναλωτές
    -Εφαρμογή Ευφυών Συστημάτων Μέτρησης στην Ευρώπη
    -Επέκταση Μοντελοποίησης σε Μεγαλύτερα και Πολυπλοκότερα Δίκτυα
    -Τηλεπικοινωνιακές και Πληροφοριακές Υποδομές στα Ευφυή Ενεργειακά Δίκτυα
    -Η Ψηφιοποίηση στα Σύγχρονα Ευφυή Ενεργειακά και Ηλεκτρικά Δίκτυα

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Γραπτή τελική εξέταση επί του θεωρητικού μέρους του μαθήματος που περιλαμβάνει επίλυση ασκήσεων και προβλημάτων διαβαθμισμένης δυσκολίας. Σε κάθε ερώτημα αναφέρονται οι μονάδες που αξιολογείται. Η εξεταστέα ύλη του μαθήματος ανακοινώνεται στην αρχή του εξαμήνου στην ιστοσελίδα του μαθήματος και οι φοιτητές μπορούν να έχουν κατά τη διάρκεια της εξέτασης οποιοδήποτε σχετικό βιβλίο.
Προαιρετικά και σε συνεργασία με τον καθηγητή του μαθήματος μπορεί να εκτελείται εργασία με βαρύτητα 20%.
Θεωρία
Ο βαθμός του μικτού μαθήματος προκύπτει:
80% x Βαθμός θεωρίας + 20% x Βαθμός Εξαμηνιαίας εργασίας (προαιρετικά)

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1. Αναστασιάδης Αν. – Βόκας Γ., «Σημειώσεις Μαθήματος», 2018.
  2. N. Hatziargyriou, “Microgrids: Architectures and Control”, Wiley-IEEE Press, 1st Edition, 2014.
  3. Bernd M. Buchholz, Zbigniew Styczynski, “Smart Grids – Fundamentals and Technologies in Electricity Networks”, Springer Heidelberg New York Dordrecht London, 2014.
  4. N. Jenkins, R. Allan, P. Crossley, D. Kirschen and G. Strbac, “Embedded Generation,” London: The Institution of Electrical Engineers (IEE), 2000.
  5. H. A. Gil and G. Joos, “Models for Quantifying the Economic Benefits of Distributed Generation,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 23, no. 2, May 2008.
  6. R. Lasseter, A. Akhil, C. Marnay, J. Stephens, J. Dagle, R. Guttromson, A. Meliopoulos, R. Yinger and J. Eto, “White Paper on Integration of Distributed Energy Resources. The CERTS MicroGrid Concept”, Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS), CA, Tech. Rep. LBNL- 50829, Apr. 2002.
  7. “MORE MICROGRIDS – Advanced Architectures and Control Concepts for More Microgrids”, EU Contract No: SES6 -019864, Technical Annex, January 2006.
  8. Ασημακόπουλος Δ., Αραμπατζής Γ., Αγγελης Δημάκης Α., Καρταλίδης Α., Τσιλιγιριδης Γ., “Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας – Δυναμικό και Τεχνολογίες”, Εκδόσεις σοφί, 1η έκδοση, Θεσσαλονίκη 2015.