Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11629
Title: Τεχνοοικονομική μελέτη εγκατάστασης και λειτουργίας υδροστροβιλικής μικρογεννήτριας στο σημείο σύνδεσης ξενοδοχειακής μονάδας με το δίκτυο ύδρευσης
Authors: Τσιόλιας, Αλέξανδρος
Keywords: Χαμηλό κόστος
Pico-υδροηλεκτρικά συστήματα
Υδροστρόβιλοι
Γεννήτρια αξονικής ροής μονίμων μαγνητών
Σύστημα ύδρευσης
Εξοικονόμηση ενέργειας
Ξενοδοχεία
Keywords (translated): Low cost
Pico-hydroelectric system
Hydroturbines
Axial flux permanent magnet generators
Water supply system
Energy saving
Hotels
Abstract: Είναι αναμφίβολο ότι η ανάπτυξη των υδροστροβίλων έχει μεγάλη οικονομική, τεχνική και περιβαλλοντική σημασία. Η χρήση τους βρίσκει πρόσφορο έδαφος, κυρίως, για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, φιλική προς το περιβάλλον, με πολύ φθηνό λειτουργικό κόστος. Μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα έχουν κατασκευασθεί, και βρίσκονται σε λειτουργία σε όλο τον κόσμο, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη των κοινωνιών με περιβαλλοντική ευαισθησία. Ευνοούνται, φυσικά, οι κοινωνίες που διαθέτουν εδάφη με σημαντικό ανάγλυφο, πολλά ποτάμια και πολλές βροχοπτώσεις. Πάνω σε έναν υδροστρόβιλο βασίζεται και η παρούσα διπλωματική εργασία. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται μια μελέτη, σχεδίαση και κατασκευή ενός πολύ μικρού υδροηλεκτρικού συστήματος της τάξης των 100W, με σύγχρονη γεννήτρια αξονικής ροής μονίμων μαγνητών χωρίς πυρήνα για σύνδεση στο δίκτυο ηλεκτροδότησης ενός ξενοδοχείου. Το νερό που θα χρησιμοποιηθεί ως κύρια και μοναδική πηγή ενέργειας θα είναι το νερό ύδρευσης του ξενοδοχείου, δηλαδή το νερό που χρησιμοποιεί για τις λειτουργικές του ανάγκες, καθ’ όλη τη διάρκεια μιας ημέρας. Αρχικά η μελέτη παρουσιάζει τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είδη υδροστροβίλων, τα χαρακτηριστικά τους, τον τρόπο διαστασιολόγησής τους καθώς και τις ποικίλες εφαρμογές τους. Έπειτα, μετά από εκτεταμένη βιβλιογραφική έρευνα, γίνεται μία προσπάθεια για τον καθορισμό των κριτηρίων με βάση τα οποία μπορεί να γίνει η επιλογή του καταλληλότερου εξοπλισμού, δηλαδή των σωλήνων, του υδροστροβίλου, της γεννήτριας, αλλά και του τρόπου σύνδεσης ανάλογα με τις απαιτήσεις του ξενοδοχείου και τις συνθήκες στον τόπο εγκατάστασης του pico-υδροηλεκτρικού συστήματος. Ο υπολογισμός της ενέργειας που παράγεται από αυτό το pico-υδροηλεκτρικό σύστημα, αποτέλεσε βασικό σκοπό. Αφιερώνεται ένα ολόκληρο κεφάλαιο στο οποίο αναλύονται όλες οι υδραυλικές παράμετροι που επηρεάζουν την παραγωγή ενέργειας ενός υδροστροβίλου. Γίνονται οι κατάλληλες προσεγγίσεις που βασίζονται σε υποθέσεις εργασίας αλλά και σε έγκυρα στατιστικά στοιχεία ενώ τελικά αναφέρεται και σε μία προσπάθεια μεγιστοποίησης της παραγωγής και βελτιστοποίησης των αντίστοιχων παραμέτρων. Θα ήταν παράλειψη της εργασίας αν δεν αναφερθεί τόσο στο οικονομικό κόστος του τοποθετούμενου συστήματος όσο και το οικονομικό κέρδος που αποφέρει με την πάροδο του χρόνου. Στα πλαίσια αυτά γίνεται μια κοστολόγηση του έργου και εν συνεχεία ένας υπολογισμός της κερδοφορίας μετά την υλοποίηση του. Η τελευταία παρουσιάζεται αναλυτικά με μία καλοστημένη προσομοίωση στο χώρο του προγράμματος της Matlab υπό μορφή Simulink. Η προσομοίωση έχει σκοπό να προσεγγίσει το πρόβλημα με τον καλύτερο δυνατό τρόπο προσεγγίζοντας τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας του ξενοδοχείου στη διάρκεια του χρόνου. Τελικά παρουσιάζονται τα συνολικά συμπεράσματα εργασίας και τις σκέψεις για βελτιωτικές αλλαγές, τα οποία θα αποτελέσουν εναρκτήρια οδό για κάθε επόμενο ερευνητή, επιστήμονα, συνάδελφο που θα θελήσει να ασχοληθεί με το συγκεκριμένο θέμα.
Abstract (translated): There is no doubt that the development of turbines has great economic, technical and environmental significance. These are mostly used for electricity generation. Hydropower is a renewable energy source, environmentally friendly, with very low operating costs. Large hydroelectric projects have been built and are in operation worldwide, contributing in the development of societies with environmental sensitivity. The societies that have lots of rivers and rain are benefiting from these models of turbines for producing energy. The current study is also based on a water turbine. Specifically, the topic is the design of a micro-hydroelectric system (about 100W), with modern axial flow permanent magnet generator without kernel to be connected at the hydraulic grid of a hotel. The water that the hotel uses for its operational needs throughout the day also served as the energy source for the water turbine. Firstly, the current study presents the most commonly used types of turbines, their characteristics, the variety of their sizes and the way they used. Based on the available literature, we attempted to establish the criteria based on which we can make the choice of the most suitable equipment, namely pipes, hydro-turbine generator, as well as the connection mode. Furthermore, we attempted to find the most suitable type of connection based on the conditions prevailing in the place where the system is established as well as the hotel’s water requirements. The main purpose of the current paper was to calculate the energy produced by the micro-hydroelectric system. The hydraulic parameters influencing energy output of hydro-turbine were analyzed. All the appropriate statistical criteria and assumptions were met in an attempt to maximize production and optimize the respective parameters. Furthermore, we analyzed and measured the cost and the monthly and yearly profit gained after the implementation. Also a Matlab’s simulation of the hydro-system is presented in detail to establish this study. Finally, some propositions for further improvement are included, which can be used as a starting point for future research and as potential research projects for other scientists or researchers investigating the same topic.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Tsiolias(ele).pdf3.58 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.