Η παρούσα πτυχιακή εργασία εστιάζει, στην εκμετάλλευση των υδατικών πόρων, έτσι ώστε να μπορούμε να τροφοδοτούμε εγκαταστάσεις οι οποίες παρουσιάζουν υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα εστιάζει στον σχεδιασμό και την αξιοποίηση μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών (ΜΥΗΣ), ως πηγή ενέργειας, για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των αντλιοστασίων ύδρευσης, άρδευσης, τα οποία καταναλώνουν σημαντικά ποσά ενέργειας σε καθημερινή βάση. Το θέμα αποκτά ιδιαίτερη σημασία στο πλαίσιο της μετάβασης, εξαιτίας της παγκόσμιας ενεργειακής κρίσης, σε καθαρές μορφές ενέργειας και της ανάγκης των δήμων και των τοπικών κοινωνιών να μειώσουν το λειτουργικό κόστος και το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα.

   Αρχικά, παρουσιάζονται οι κυριότερες μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ), με έμφαση στην υδροηλεκτρική ενέργεια ως μια από τις πλέον αξιόπιστες και αποδοτικές λύσεις. Εξετάζεται η αρχή λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών, τα βασικά στοιχεία που τους απαρτίζουν (φράγματα, υδατοδεξαμενές, στρόβιλοι, γεννήτριες κ.λπ.), καθώς και η τεχνοοικονομική σκοπιμότητα των μικρών υδροηλεκτρικών έργων, ιδιαίτερα σε τοπική κλίμακα.

   Στη συνέχεια, αναλύεται η μεθοδολογία και παρουσιάζονται βασικά στοιχεία του σχεδιασμού ενός ΜΥΗΣ, περιλαμβάνοντας τη συλλογή υδρολογικών δεδομένων, τον υπολογισμό του διαθέσιμου υδραυλικού δυναμικού, την επιλογή του κατάλληλου στροβίλου βάσει των χαρακτηριστικών, της παροχής και της υψομετρικής διαφοράς, καθώς και η εκτίμηση της ετήσιας παραγόμενης ενέργειας.

   Έμφαση δίνεται στην τεχνική και λειτουργική ανάλυση των αντλιοστασίων ύδρευσης, με παρουσίαση των επιμέρους υποσυστημάτων τους, των καταναλώσεών τους και της σημασίας της συνεχούς λειτουργίας τους, για την εξασφάλιση της υδροδότησης των οικισμών. Ακολουθεί μελέτη περίπτωσης στο αντλιοστάσιο στην περιοχή Βελβίτσι, στην Πάτρα, όπου τεκμηριώνεται η δυνατότητα ενσωμάτωσης μικρού υδροηλεκτρικού έργου για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων, με βάση πραγματικά δεδομένα.

   Αξιολογούνται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της εγκατάστασης ΜΥΗΣ, οι οποίες, σε σύγκριση με άλλες ενεργειακές υποδομές, θεωρούνται περιορισμένες, εφόσον ακολουθούνται οι σχετικές περιβαλλοντικές μελέτες και τα πρότυπα βιωσιμότητας. Παράλληλα, αναλύεται η μακροπρόθεσμη οικονομική βιωσιμότητα του έργου, με συγκριτικά στοιχεία λειτουργικού κόστους και περιόδου απόσβεσης επένδυσης.

   Η εργασία ολοκληρώνεται με γενική αξιολόγηση, όπου διαπιστώνεται πως οι ΜΥΗΣ μπορούν να αποτελέσουν ρεαλιστική και αποδοτική λύση για την ενεργειακή αυτονομία των αντλιοστασίων, ειδικά σε περιοχές με κατάλληλα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά. Προτείνονται επίσης συγκεκριμένες ενέργειες πολιτικής και τεχνικού σχεδιασμού για την ενίσχυση της χρήσης μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών στον δημόσιο τομέα.

This thesis focuses on the exploitation of water resources, so that we can supply facilities that have high energy consumption. More specifically, it focuses on the design and utilization of small hydroelectric power plants (SHPs) as an energy source to cover the energy needs of water pumping stations, which consume significant amounts of energy on a daily basis. The topic acquires particular importance in the context of the energy transition due to the global energy crisis, to clean forms of energy and the need for municipalities and local communities to reduce operating costs and their environmental footprint.

Initially, the main forms of renewable energy sources (RES) are presented, with emphasis on hydroelectric energy as one of the most reliable and efficient solutions. The operating principle of hydroelectric plants, their basic components (dams, reservoirs, turbines, generators, etc.) are examined, as well as the techno-economic feasibility of small hydroelectric projects, especially on a local scale.

Subsequently, the methodology is analyzed and basic elements of the design of a small hydroelectric power plant (SHP)  are presented, including the collection of hydrological data, the calculation of the available hydraulic potential, the selection of the appropriate turbine based on the flow characteristics and elevation difference, as well as the estimation of the annual energy produced.

Emphasis is placed on the technical and functional analysis of water pumping stations, with a presentation of their individual subsystems, their consumption and the importance of their continuous operation for the safe water supply of settlements. This is followed by a case study of the pumping station of Velvitsi, in Patras, where the possibility of integrating a small hydroelectric station to cover its energy requirements is documented, based on real data.

The environmental impacts of the SHPs installation are evaluated, which, compared to other energy infrastructures, are considered limited, provided that the relevant environmental studies and sustainability standards are followed. At the same time, the long-term economic viability of the project is analyzed, with comparative data on operating costs and investment payback period.

The work concludes with a general assessment, where it is established that SHPs can be a realistic and efficient solution for the energy autonomy of pumping stations, especially in areas with suitable geomorphological characteristics. Specific policy and technical planning actions are also proposed to enhance the use of small hydroelectric power stations in the public sector.