Bελτιστοποίηση υδραυλικώς και θερμικώς ανομοιογενούς γεωθερμικού πεδίου χαμηλής ενθαλπίας με τη μέθοδο των γενετικών αλγόριθμών:
Creators: name: Παπαναστασίου, Αλεξάνδρα Αντωνίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Γεωθερμία
Γενετικοί αλγόριθμοι
Βελτιστοποίηση
Geothermy
Genetic algorithms
Optimization

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιζητείται ο βέλτιστος σχεδιασμός της εκμετάλλευσης ενός υδραυλικώς και θερμικώς ανομοιογενούς γεωθερμικού πεδίου χαμηλής ενθαλπίας με σύστημα πηγαδιών (άντλησης και φόρτισης) και δύο ζώνες διαφορετικών μεταφορικοτήτων, με τη χρήση γενετικών αλγορίθμων. Βασικός στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί το άθροισμα του κόστους άντλησης της απαιτούμενης παροχής και της ετήσιας απόσβεσης του κόστους των δικτύων, που συνδέουν τα πηγάδια άντλησης και φόρτισης με την αντίστοιχη δεξαμενή.Αρχικά αναπτύχθηκε το μοντέλο του γενετικού αλγορίθμου, το οποίο διαμορφώθηκε κατά τέτοιο τρόπο ώστε η λύση που θα δίνει να ανήκει στο χώρο δυνατής πολιτικής του προβλήματος, δηλαδή να υπακούει στους περιορισμούς που διέπουν το πρόβλημα. Βασικός περιορισμός ήταν η μη άφιξη του κρύου νερού που προέρχεται από τα πηγάδια φόρτισης στα πηγάδια άντλησης, για την τήρηση του οποίου χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των κινούμενων σημείων, σε συνδυασμό με κατάλληλη ποινή. Στη συνέχεια εκτελώντας το πρόβλημα αρκετές φορές, προσεγγίστηκε η βέλτιστη λύση , δηλαδή υπολογίστηκαν οι συντεταγμένες των πρόσθετων πηγαδιών και οι παροχές τους, έτσι ώστε να ελαχιστοποιούνται οι προαναφερθείσες συνιστώσες του κόστους.Λαμβάνοντας υπόψη ότι η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού ενός τέτοιου συστήματος εκμετάλλευσης γεωθερμικού πεδίου είναι ένα αρκετά σύνθετο και πολύπλοκο πρόβλημα, επιβεβαιώνεται και από την εργασία αυτή πως οι γενετικοί αλγόριθμοι μπορούν να αντιμετωπίσουν μεγάλου εύρους συνδυαστικά προβλήματα, των οποίων οι λύσεις είναι δύσκολα προσδιορίσιμες. Μάλιστα, η εύρεση λύσεων μειωμένου κόστους μπορεί να οδηγήσει και στην οικονομική βιωσιμότητα ενός συστήματος εκμετάλλευσης της γεωθερμικής ενέργειας χαμηλής ενθαλπίας.
description: The current thesis aims at optimizing the design of a system of production and injection wells for the exploitation of a hydraulically and thermally heterogeneous low enthalpy geothermal aquifer, by means of genetic algorithms. The objective is to minimize the sum of two cost main items, namely: a) annual pumping cost and b) annual amortization of the cost of construction of the two pipe networks, that connect pumping and recharge wells with the respective tanks.First a genetic algorithm model has been developed, taking into account the restrictions governing the problem. The main constraint was avoidance of arrival of cold water from injection wells to the pumping ones. To observe it, a moving point technique has been used, combined with a penalty function. Then, the program has been run several times to find the optimal solution, namely the combination of the coordinates of additional pumping and recharge wells and of their flow rates that minimizes the sum of the aforementioned cost items.Given that the optimization of the design of such a geothermal system is a quite complex and complicated problem, it is confirmed by this paper that genetic algorithms can address a wide range of combinatorial problems whose solutions are hardly identifiable. Moreover, identification of the minimum cost solutions, can lead to the economic viability of a system of exploitation of low enthalpy geothermal energy.