Η παρούσα ενότητα περιλαμβάνει μια εισαγωγή στην ανάγκη αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, στις αρχές και στα υπάρχοντα συστήματα αντλησιοταμίευσης. Αναλύονται τα απαιτούμενα έργα Πολιτικού Μηχανικού. Δίνεται έμφαση στα υπάρχοντα έργα αντλησιοταμίευσης και παρουσιάζονται οι προοπτικές ανάπτυξης παρόμοιων έργων στη χώρα μας.

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Η έννοια της αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας.
2. Βασικές αρχές υδροηλεκτρικής ενέργειας και αντλησιοταμίευσης. Συστήματα ανοιχτού και κλειστού κύκλου.
3. Προσθήκες σε συστήματα υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων.
4. Υβριδικά συστήματα αντλησιοταμίευσης και ΑΠΕ.
5. Μη τυπικές διατάξεις (αξιοποίηση ορυχείων, άντληση θαλασσινού νερού).
6. Βασικά στοιχεία σχεδιασμού έργων Πολιτικού Μηχανικού.
7. Χωροθέτηση και διαστασιολόγηση έργων αποθήκευσης νερού (ταμιευτήρες, λιμνοδεξαμενές).
8. Χαρακτηριστικά παραδείγματα (Σφηκιά-Ασώματα, υβριδικό Ικαρίας, σύστημα Αμφιλοχίας).
9. Προοπτικές ανάπτυξης έργων αντλησιοταμίευσης στην Ελλάδα.

Η παρούσα ενότητα ασχολείται με την τεχνολογία των φραγμάτων καθώς και με τη σχεδίαση, την κατασκευή και τη διαχείριση υπέργειων και υπόγειων ταμιευτήρων, σηράγγων και θαλάμων.

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Εισαγωγικά στοιχεία φραγμάτων και συνοδών έργων (έργα υδροληψίας, συστήματα υπερχείλισης, θυροφράγματα, σταθμοί παραγωγής, εκκενωτές).
2. Χαρακτηριστικά μεγέθη υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων και κριτήρια σχεδιασμού (υδρολογία, ανάγλυφο, γεωλογία).
3. Τύποι φραγμάτων και βασικές κατασκευαστικές αρχές.
4. Έργα ασφαλείας.
5. Σχεδιασμός και κατασκευή υδραυλικών σηράγγων και υπόγειων θαλάμων υδροηλεκτρικών έργων (τεχνική γεωλογία, κριτήρια χωροθέτησης, μέθοδοι όρυξης και διάνοιξης, μηχανικός εξοπλισμός, κλπ.).
6. Διαχείριση υπέργειων και υπόγειων ταμιευτήρων, σηράγγων και θαλάμων (στάδιο κατασκευής και λειτουργίας).

Υδροδυναμικές μηχανές και εξαρτήματα (ανάλυση σχεδιασμού και λειτουργίας, τύποι αντλιών και υδροστροβίλων, νέες τεχνολογίες και υλικά, αναστρέψιμες μηχανές  κλπ.)

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1        Ροή της ενέργειας

1.1       Εισαγωγή στην μετατροπή της ενέργειας

1.2       Αρχή της μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε υδραυλική και το αντίστροφο

1.3        Ορισμός του ολικού βαθμού απόδοσης της ενεργειακής μετατροπής

1.4        Θεμελιώδης εξίσωση των στροβιλομηχανών και διερεύνηση αυτής.

1.5        Βαθμός αντιδράσεως

1.6        Τρίγωνα ταχυτήτων Συσχέτιση της μορφής των πτερυγίων του δρομέα-

πτερωτής με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά.

1.7        Πολυβάθμιες στροβιλομηχανές, υδροστρόβιλοι μερικής προσβολής

1.7        Άεργη ροή

1.8         Διαμόρφωση και κύρια μέρη των σροβιλομηχανών

2        Φυγόκεντρες αντλίες και αντλητική εγκατάσταση

2.1        Ανάλυση της ροής στην πτερωτή και συσχέτιση με τα λειτουργικά

χαρακτηριστικά

α)   Ιδεατή και θεωρητική χαρακτηριστική

β) Optimum παροχή

γ) Βαθμοί απόδοσης (υδραυλικός, ογκομετρικός, μηχανικός, ολικός)

δ)  Πραγματική χαρακτηριστική υπό σταθερές στροφές

2.2         Νόμοι ομοιότητας, σχέσεις αναγωγής του βαθμού απόδοσης, ειδικός αριθμός

στροφών

2.3         Λειτουργία αντλίες υπό μεταβλητές στροφές

2.4         Στοιχεία για την διαστασιολόγηση φυγόκεντρης αντλίας

2.5         Η αντλητική εγκατάσταση, σημείο λειτουργίας αντλίας

2.6         Αντλίες παράλληλα και αντλίες εν σειρά

2.7         Η σπηλαίωση στις αντλίες (ανάλυση και αντιμετώπιση)

2.8         Ευστάθεια λειτουργίας αντλητικής εγκατάστασης

3       Υδροστρόβιλοι και υδροηλεκτρική εγκατάσταση

3.1        Ροή της ενέργειας στην υδροηλεκτρική εγκατάσταση

3.2        Περιγραφή των υδροστροβίλων δράσεως και των υδροστροβίλων δράσεως

3.3        Η ανάπτυξη της ροπής και συσχέτιση με την μορφή των πτερυγίων

υδροστροβίλου αντιδράσεως

3.4         Θεωρητική χαρακτηριστική υδροστροβίλου

3.5        Βαθμοί απόδοσης και πραγματική χαρακτηριστική υδροστροβίλου

3.6        Σημείο λειτουργίας υδροστροβίλου και μεταβολή αυτού

3.7        Ομοιότητα, ειδικός αριθμός στροφών και αναγωγή του βαθμού απόδοσης

Υδροστροβίλου

3.8        Η σπηλαίωση στους υδροστροβίλους (ανάλυση και αντιμετώπιση)

3.9        Συσχετίσεις για τον αρχικό προσδιορισμό των κύριων διαστάσεων

υδροστροβίλων

4        Εγκαταστάσεις αντλησιοταμίευσης

4.1        Οικονομικό ενδιαφέρον, περιγραφή της λειτουργίας, συνολικές απώλειες

4.2        Ο εξοπλισμός εγκαταστάσεως αντλησιοταμίευσης

α)      Με αναστρέψιμη υδροδυναμική μηχανή

β)      Με χωριστή αντλία και υδροστρόβιλο σε κοινό άξονα με την γεννήτρια-

κινητήρα

γ)      Με χωριστά συγκροτήματα άντλησης και υδροηλεκτρικής παραγωγής

4.3       Διαμόρφωση και λειτουργία αναστρέψιμης μηχανής και πλήρεις

χαρακτηριστικές λειτουργίας

4.4       Προσδιορισμός του σημείου λειτουργίας για την αποθήκευση και την

παραγωγή ενέργειας

4.5        Μεταβολή της παραγόμενης και αποθηκευόμενης ισχύος με παράλληλες

αντλίες ή μέσω μεταβολής της ταχύτητας περιστροφής

4.6       Συσχετίσεις για τον αρχικό προσδιορισμό των κύριων διαστάσεων

αναστρέψιμων υδροδυναμικών μηχανών

Μεταλλικές κατασκευές και λοιπές υδραυλικές διατάξεις (σωληνώσεις, βάνες, λοιπά στοιχεία μηχανών, θυροφράγματα, κλπ, έλεγχοι, προστασία).  Νέα υλικά στις κατασκευές. Αρχές υδραυλικής. Υδραυλικό πλήγμα και προστασία κλπ.

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1        Σωληνώσεις

1.1       Υλικό των αγωγών και τυποποιήσεις

1.2        Υπολογισμός των γραμμικών υδραυλικών απωλειών

1.3        Υπολογισμός του πάχους του τοιχώματος

1.4        Επιλογή της βέλτιστης διαμέτρου

1.5        Εξαρτήματα του αγωγού

1.6        Όργανα διακοπής (βάννες, θυροφραγματα)

1.6        Διάταξη του αγωγού

2        Διαμόρφωση του θαλάμου αναρρόφησης αντλητικής εγκατάστασης

3       Ιδιαίτερες καταστάσεις λειτουργίας

3.1        Εκκίνηση και σταμάτημα αντλητικής εγκατάστασης

3.2        Εκκίνηση και σταμάτημα υδροστροβίλου

3.3        Εκκίνηση και σταμάτημα αναστρέψιμης υδραυλικής εγκατάστασης

4        Μεταβατικά φαινόμενα

4.1        Αργές μεταβολές-Θεωρία της συμπαγούς στήλης υγρού

α)     Πύργος ανάπαλσης, αριθμητική προσομοίωση της λειτουργίας

β)      Περιπτώσεις χειρισμών σε αγωγό

4.2        Το υδραυλικό πλήγμα

α)      Εισαγωγή στο φαινόμενο του υδραυλικού πλήγματος

β)       Βασικές εξισώσεις, αρχή της θεωρίας των χαρακτηριστικών

γ)       Ταχύτητα της διαταραχής

δ)       Αριθμητική μέθοδος για την εφαρμογή της μεθόδου των χαρακτηριστικών,

οριακές συνθήκες

ε)       Το υδραυλικό πλήγμα στις αντλητικές εγκαταστάσεις και μέθοδοι

αντιπληγματικής προστασίας

ζ)        Το υδραυλικό πλήγμα στις υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις και μέθοδοι

αντιπληγματικής προστασίας

η)       Συσχετίσεις για την προσεγγιστική εκτίμηση της έντασης του υδραυλικού

πλήγματος σε υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις

H ενότητα στοχεύει να παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση α) των διαφόρων τύπων ηλεκτρικών μηχανών που χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις αντλησιοταμίευσης (Pumped Huydro Storage, PHS) και β) των τύπων ηλεκτρονικών συστημάτων ισχύος που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις μονάδες. Στη συνέχεια, περιγράφει τα διάφορα συστήματα ελέγχου που χρησιμοποιούνται σε PHS, τόσο σε επίπεδο μηχανής όσο και σε επίπεδο μετατροπέα, καθώς και τις στρατηγικές διαχείρισης ενέργειας που χρησιμοποιούνται.

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Ηλεκτρικές Μηχανές για σταθμούς αντλησιοταμίευσης (4 ώρες)
   1. Σύγχρονες μηχανές
   2. Επαγωγικές μηχανές διπλής τροφοδότησης
   3. Σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη
   4. Mηχανές μόνιμων μαγνητών αξονικής ροής
2. Σταθμοί αντλησιοταμίευσης με σταθερή και μεταβλητή ταχύτητα (0,5 ώρα)
3. Μετατροπείς ηλεκτρονικών ισχύος για σταθμούς αντλησιοταμίευσης (6 ώρες)
   1. Ημιαγωγοί και διακόπτες
   2. Τοπολογία γέφυρας διόδων
   3. Ομαλοί εκκινητές
   4. Κυκλομετατροπείς
   5. Αντιστροφείς πηγής τάσης (VSI)
      1. VSI δύο επιπέδων
      2. VSI πολλαπλών επιπέδων
4. Τεχνικές ελέγχου (4 ώρες)
   1. Έλεγχος μετατροπέα από την πλευρά της μηχανής
      1. Διανυσματικός έλεγχος
      2. Έλεγχος με προσανατολισμό πεδίου
      3. Άμεσος έλεγχος
   2. Έλεγχος μετατροπέα από την πλευρά του δικτύου
      1. Έλεγχος με προσανατολισμό τάσης
   3. Έλεγχος ισχύος
      1. Εύρεση σημείο μέγιστης ισχύος
      2. Μοντέλο προγνωστικού ελέγχου
5. Στρατηγικές διαχείρισης ενέργειας, συμβατικές και προηγμένες (0.5 ώρα)

Η ενότητα καλύπτει τη συνεργασία της αντλησιοταμίευσης σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, ευελιξία και ρόλος αντλησιοταμίευσης, υπηρεσίες στο δίκτυο, μετασχηματιστές και σύνδεση, τρόποι λειτουργίας, υβριδικά συστήματα αντλησιοταμίευσης, μεταβατική ευστάθεια και ο ρόλος της αντλησιοταμίευσης

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Εισαγωγή (1 ώρα)

• Μετασχηματισμός Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) με την παρουσία μεταβλητών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ιστορική αναδρομή, τρέχουσα κατάσταση και μελλοντικές προοπτικές για ολοκληρωμένα ενεργειακά συστήματα

2. Ευελιξία στα ΣΗΕ και αξία της υδροηλεκτρικής ενέργειας (1.5 ώρες)

• Ορισμοί και είδη υπηρεσιών ευελιξίας
• Χαρακτηριστικά ευελιξίας
• Διαχείριση ευελιξίας
• Ο σημερινός και μελλοντικός ρόλος της υδροηλεκτρικής

3. Ο ρόλος της αντλησιοταμίευσης στα ΣΗΕ (3 ώρες)

• Η αντλησιοταμίευση ως μέσο αποθήκευσης υψηλών ποσοτήτων ενέργειας και σχετική της αξία
• Εξισορρόπηση ισχύος και παρακολούθηση φορτίου
• Υπηρεσίες απόκρισης συχνότητας και ευστάθειας
• Λειτουργία εφεδρείας και γρήγορη εκκίνηση
• Παροχή αδράνειας
• Διαχείριση τάσης
• Αποκατάσταση και ανακούφιση των περιορισμών του συστήματος μεταφοράς
• Παροχή ευελιξίας σε συστήματα μεταβλητής ταχύτητας

4. Μετασχηματιστές και μεταφορά ισχύος (1.5 ώρες)

• Συνδέσεις υψηλής τάσης
• Διακοπτικός εξοπλισμός
• Καλωδίωση και μόνωση
• Τυπική δομή και συνδεσιμότητα

5. Τρόποι λειτουργίας και επιπτώσεις στο δίκτυο (1 ώρα)

• Άντληση
• Παραγωγή
• Στασιμότητα
• Στρεφόμενος πυκνωτής

6. Υβριδικά συστήματα αντλησιοταμίευσης (2 ώρες)

• Ανάγκη υβριδοποίησης με άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης και παραγωγής
• Αντλησιοταμίευση και μπαταρίες
• Αντλησιοταμίευση και συστήματα αποθήκευσης ταχείας δράσης
• Αντλησιοταμίευση μαζί με ηλιακή και αιολική ενέργεια
• Αντλησιοταμίευση σε εφαρμογές μικροδικτύων
• Σχετικά συστήματα ελέγχου

7.  Μεταβατική ευστάθεια στα ΣΗΕ και ο ρόλος της αντλησιοταμίευσης                                                                                                                                    (5 ώρες)

• Μεταβατική ευστάθεια στα ΣΗΕ
• Επίδραση σταθερής και μεταβλητής ταχύτητας σε σταθμούς αντλησιοταμίευσης στη μεταβατική ευστάθεια
• Μοντελοποίηση και μελέτες περιπτώσεων

Συμμετοχή μονάδων αντλησιοταμίευσης στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Παροχή βοηθητικών υπηρεσιών και συμπληρωματικών μηχανισμών συμμετοχής στην αγορά. Κανόνες σύνδεσης αντλησιοταμίευσης με το δίκτυο. Νομοθετικό και κανονιστικό πλαίσιο για αντλησιοταμιευτήρες.

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Νομοθετικό και ρυθμιστικό πλαίσιο (1 ώρα)
   1. Εθνική νομοθεσία και κανονισμοί (Ν. 2773/1999, 3468/2006, 3851/2010, 4001/2011, 4414/2016, 4736/2020, Κανονισμός Αγοράς Επόμενης Ημέρας και Ενδοημερήσιας Αγοράς, Κανονισμός Αγοράς Εξισορρόπησης, Κανονισμοί Δικτύου)
   2. Ευρωπαϊκή νομοθεσία και Ευρωπαϊκό κανονιστικό πλαίσιο (ΕΕ Κανονισμοί Regulations 2019/943, 2016/631, 2016/1388, 2017/2196)
2. Όροι σύνδεσης δικτύου (4 ώρες)
   1. Τεχνικές απαιτήσεις ανά επίπεδο τάσης – ΜΤ, ΥΤ (low-voltage& high-voltage ride-through, δυνατότητα ρύθμισης αέργου ισχύος, συγχρονισμός δικτύου, ευαισθησία στις μεταβολές της συχνότητας, προστασία έναντι βραχυκυκλωμάτων)
   2. Σύνδεση με το σύστημα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (νέοι/υφιστάμενοι υποσταθμοί, νέες γραμμές μεταφοράς, μετρητικά στοιχεία)
   3. Περιεχόμενο όρων σύνδεσης με τον Διαχειριστή Συστήματος Μεταφοράς
3. Υπάρχοντες και νέοι μηχανισμοί αγοράς για αντλησιοταμίευση (4 ώρες)
   1. Υφιστάμενες αγορές (ενεργειακή χρηματοπιστωτική αγορά ως αγορά παραγώγων, αγορά επόμενης ημέρας, ενδοημερήσια αγορά, αγορά εξισορρόπησης)
   2. Αγορές ευελιξίας
   3. Μηχανισμοί ισχύος
   4. Αγορές επικουρικών υπηρεσιών
4. Παροχή υπηρεσιών (3 ώρες)
   1. Στήριξη συχνότητας (ΕΔΣ, ΕΑΣ)
   2. Άλλες υπηρεσίες (ρύθμιση τάσης)
   3. Νέες επικουρικές υπηρεσίες (π.χ. στρεφόμενη αδράνεια, black start, ράμπες μεταβολής, συμφόρηση)
5. Προτάσεις, προκλήσεις και ευκαιρίες για νέες μονάδες αντλησιοταμίευσης (3 ώρες)
   1. Ρυθμιζόμενη ταχύτητα και επιπρόσθετη αξία
   2. Επίδραση αποθήκευσης στις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας
   3. Επίδραση αγοράς για υβριδοποίηση με άλλα συστήματα αποθήκευσης
   4. Θέματα αβεβαιότητας αγοράς (εφεδρείες πραγματικού χρόνου, αβεβαιότητα εξισορρόπησης)

Λειτουργία υδραντλητικών σταθμών στη χονδρεμπορική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας, παροχή εφεδρειών και Ενέργειας Εξισορρόπησης, προσφορές έγχυσης στην Αγορά Επόμενης Ημέρας και στην Ενδοημερήσια Αγορά, υπολογιστικά μοντέλα μεσοπρόθεσμου ενεργειακού προγραμματισμού με υδραντλητικές μονάδες, μοντελοποίηση λειτουργίας μονάδων αντλησιοταμίευσης ημερήσιου κύκλου, πρόβλεψη αναγκών υδραντλητικών μονάδων στο μελλοντικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, κατάρτιση επιχειρηματικού πλάνου υδραντλητικού σταθμού

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Λειτουργία υδραντλητικών σταθμών στη χονδρεμπορική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας και στην Αγορά Εξισορρόπησης
2. Μοντελοποίηση λειτουργίας μονάδων αντλησιοταμίευσης ημερήσιου κύκλου
3. Προσομοίωση λειτουργίας αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας με υδραντλητικές μονάδες
4. Πρόβλεψη αναγκών υδραντλητικών μονάδων στο μελλοντικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας
5. Κατάρτιση επιχειρηματικού πλάνου υδραντλητικού σταθμού

Τεχνο-οικονομικός σχεδιασμός και ανάπτυξη αντλησιοταμιευτικών μονάδων (ανεξάρτητες και μη μονάδες, νέα έργα ή προσθήκη σε υπάρχοντα, κλπ.).

Διαχείριση σταθμών αντλησιοταμίευσης (project management: σχεδιασμός έργου, προδιαγραφές, διαγωνισμοί, construction management, πρόγραμμα λειτουργίας κλπ.)

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Στάδια εξέλιξης έργων
2. Διερεύνηση εφικτότητας κατασκευής έργων
3. Βασικά στοιχεία έργου – κριτήρια καταλληλότητας
4. Κριτήρια σχεδιασμού έργων
5. Τεχνικές προδιαγραφές έργων
6. Συμβάσεις κατασκευής έργου

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις με έμφαση σε Αντλησιοταμιευτικούς Υδροηλεκτρικούς Σταθμούς (ΑΥΗΣ).  Περιβαλλοντικές παράμετροι σχεδιασμού έργων, εκτίμηση επιπτώσεων, τεχνολογίες παρακολούθησης, ελέγχου και μείωσης επιπτώσεων στα οικοσυστήματα και το περιβάλλον, διαχείριση και βελτιστοποίηση χρήσης υδάτων κλπ.).  Κοινωνικές επιπτώσεις ΑΥΗΣ, κοινωνική συμμετοχή και αποδοχή έργων, τουριστική εκμετάλλευση κλπ. Πλαίσιο κυκλικής οικονομίας

ΔΟΜΗ – ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Μελέτες Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΜΠΕ): Γενικό Πλαίσιο
2. Βασικές Προδιαγραφές ΜΠΕ
3. Περιβαλλοντική Αδειοδότηση; Κατάταξη/Κατηγοριοποίηση Έργων; Ειδικές Απαιτήσεις; Νομικό Πλαίσιο
4. Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις: Αλλοιώσεις κατά την κατασκευή, μετατροπή ποτάμιου σε λιμναίο υδατικό σύστημα, διαλείπουσα ροή, οικολογική παροχή, γεωμορφολογικές αλλαγές, διαχείριση φερτών, μικροκλίμα, χλωρίδα, πανίδα, ιχθυόδρομοι.
5. Επιπτώσεις στο ανθρωπογενές περιβάλλον, κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις
6. Υπολογισμός Επιπτώσεων- Ανάλυση Κύκλου Ζωής, Παρουσίαση περιπτωσιολογικής ΜΠΕ