Μεθοδολογικό πλαίσιο αξιοπιστίας και αποδοτικότητας θαλασσίων κατασκευών για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Abstract

The climate change, with future consequences which may cause, the threat of environment which must protected, and due to the reduction of conventional fuel energy reserves the rational management of energy resources, are areas of international interest where set goals that must be achieved. To those objectives achievement and to exploit the enormous potential of Renewable Energy Sources (RES) new technologies contribute. The technologies, and particularly these which are developed for the exploitation of offshore wind potential and for wave energy, constitute to the researching subject of this thesis. The development of these technologies has been particularly important to be explored because their development and operation is subject to uncertainty and concerns are presented which are synthesizes complex and multidimensional issues. These issues relate to reliability in system development, efficiency, environmental impact, safety and the social acceptance, which should be evaluated with corresponding technological, economic, environmental and social criteria. The research was carried out by utilizing and transforming tools available in the theoretical background of reliability and multicriteria methods, which have not been exploited for exploration of offshore structures. Therefore, by examining the scientific scope of reliability assessment and multicriteria analysis, the FMEA, AHP, TOPSIS tools are chosen as well as their combinations with modifications and improvements in order to be properly implemented in a structured methodological framework and provide the basis for the implementation of the proposed toolbox. The Toolbox can model, evaluate and optimize offshore RES utilization structures, considering qualitative and quantitative data of available alternatives.The contribution of this thesis is a methodological framework for the identification of all the parameters of the problem, the thorough analysis of the interactions between them and finally the formation of a transparent and consistent tool for supporting the decision makers. In summary, the development of the proposed toolbox is valuable, because it contributes to the introduction of new tools in assessments of offshore RES systems and enhances analysis in decision making as well as the final proposals based on the characteristics of the involved and offshore constructions.

Η κλιματική αλλαγή με τις μελλοντικές συνέπειες που μπορεί να προκαλέσει, η προστασία του περιβάλλοντος που απειλείται και η ορθολογική διαχείριση των ενεργειακών πόρων λόγω της μείωσης των ενεργειακών αποθεμάτων των συμβατικών καυσίμων, αποτελούν πεδία που παρουσιάζουν διεθνώς ενδιαφέρον και τίθενται στόχοι που απαιτείται να επιτευχθούν. Σε ένα μεγάλο μέρος της πραγματοποίησης αυτών των στόχων συμβάλουν οι νέες τεχνολογίες και τα καινοτόμα συστήματα που αξιοποιούν το τεράστιο δυναμικών των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) και σκοπό έχουν να συμβάλουν στις προσπάθειες για βιώσιμη ανάπτυξη. Οι τεχνολογίες αυτές και ειδικότερα όσες αναπτύσσονται για την αξιοποίηση του υπεράκτιου αιολικού δυναμικού και της ενέργειας των κυμάτων αποτελούν το ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διατριβής. Η ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών, κρίθηκε ιδιαίτερα σημαντικό να διερευνηθεί διότι η ανάπτυξή τους καθώς και η λειτουργία τους υπόκειται σε αβεβαιότητα και παρουσιάζονται προβληματισμοί που αποτελούν πολύπλοκα και πολυδιάστατα ζητήματα. Τα ζητήματα αυτά σχετίζονται με την αξιοπιστία κατά την ανάπτυξη των συστημάτων, την αποδοτικότητα , την επίδραση στο περιβάλλον, την ασφάλεια και την αποδοχή από το κοινωνικό σύνολο, που θα πρέπει να αξιολογηθούν με αντίστοιχα κριτήρια που περιλαμβάνουν τεχνολογικά, οικονομικά, περιβαλλοντικά και κοινωνικά. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε με την αξιοποίηση και το μετασχηματισμό εργαλείων που διατίθενται στο θεωρητικό υπόβαθρο της αξιοπιστίας και των πολυκριτηρικών μεθόδων, τα οποία δεν έχουν αξιοποιηθεί για τη διερεύνηση των υπεράκτιων κατασκευών. Επομένως, εξετάζοντας το επιστημονικό πεδίο αξιολόγησης της αξιοπιστίας και πολυκριτηριακής ανάλυσης, επιλέχθηκαν τα εργαλεία FMEA, AHP, TOPSIS καθώς και οι συνδυασμοί τους με τροποποιήσεις και βελτιώσεις, ώστε να εφαρμοστούν κατάλληλα σε ένα δομημένο μεθοδολογικό πλαίσιο και να αποτελέσουν τη βάση της υλοποίησης της προτεινόμενης εργαλειοθήκης. Η εργαλειοθήκη, έχει την ικανότητα να μοντελοποιήσει, να αξιολογήσει και να βελτιστοποιήσει υπεράκτιες κατασκευές αξιοποίησης του δυναμικού των ΑΠΕ, λαμβάνοντας υπόψη ποιοτικά και ποσοτικά στοιχεία, σχετικά με τις διαθέσιμες εναλλακτικές λύσεις. Η συμβολή της παρούσας διατριβής είναι ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την αναγνώριση όλων παραμέτρων του προβλήματος, την εμπεριστατωμένη ανάλυση των μεταξύ τους αλληλεπιδράσεων και τελικά την διαμόρφωση ενός διαφανούς και συνεπούς εργαλείου υποστήριξης των αποφασιζόντων. Συνοψίζοντας, η ανάπτυξη της προτεινόμενης εργαλειοθήκης αποκτά σημαντική αξία διότι συμβάλει με την εισαγωγή νέων εργαλείων στην αξιολόγηση υπεράκτιων συστημάτων ΑΠΕ και υποστηρίζει την ανάλυση στην λήψη αποφάσεων καθώς και τελικών προτάσεων με βάση τα χαρακτηριστικά των εμπλεκομένων και των υπεράκτιων κατασκευών.