Η αυξανόμενη ανάγκη για ηλεκτρική ενέργεια στον 21ο αιώνα καθώς και η δραματική μείωση των αποθεμάτων ορυκτού πλούτου στον πλανήτη, οδηγούν στην διαρκώς αυξανόμενη χρήση των λεγόμενων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μεταξύ αυτών και η αιολική ενέργεια. Τα αιολικά συστήματα είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα στην εποχή μας, και η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται ένα αιολικό σύστημα το οποίο χρησιμοποιεί σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη (Σ.Μ.Μ.Μ.) , σύστημα το οποίο μοντελοποιείται στο περιβάλλον του Matlab/Simulink και παρουσιάζονται αποτελέσματά της μοντελοποίησης για δυο περιπτώσεις, μία χωρίς προστασία του συστήματος και μία με προστασία. / Τhe increasing electrical power needs in the 21st sentury and the dramaticaly decreasing mineral sources on the planet lead people to take advantage of the renewable power sources, one of which is the wind energy. Wind systems are highly used today, and the current diploma thesis discusses a wind system which uses a synchronous machine with permanent magnet (SMPM), and using the program Matlab/Simulink we produce some results for this system with and without a protection system for it.

Renewable Energy Sources (RES) are the most promising resources of energy production for everyday life. Therefore, the precise combination of RES based technologies into hybrid systems could provide the solution to several energy problems facing the planet. The motivation of the present research study is the total understanding of the prevailing phenomena by using RES equipment in several projects. This thesis will focus on standalone hybrid RES based systems. By presenting the RES systems the necessity of buffering systems will become apparent as the most crucial parts of off-grid systems. Therefore, the most well-established buffering technologies will be analytically presented in order to be subsequently embodied into the simulated RES applications. Following the above theoretical approach of RES based equipment and hybrid systems in general, this thesis will focus on a more applied research study comprising the energetic and economical simulation and optimization of a RES based stand alone system that is already installed in Leicestershire, UK. Based on local meteorological data, an optimization strategy has been developed to identify the most economical and efficient scenarios for electricity generation to cover the desirable load on an annual basis. Furthermore, the environmentally-friendly character of the system was highly concerned with emissions reduction; therefore the capability of an off-grid system was also investigated. The feasibility of RES based systems for electricity supply will then be presented for four different Greek Islands. Three specific typical loads have been selected to be covered and the grid connection was considered optional. Up to this point the simulation and optimization procedures were applied by using the HOMER software tool in order to investigate the most suitable well-established platform in the world. After the theoretical research study on the most well-known platform of HOMER an innovative optimization theory based on the energy part of a hybrid system will be presented in order to select the most efficient system according to the desired requirements and the location of a RES based project. This thesis will then focus on the design and operation of an autonomous hybrid system under real-life meteorological conditions which is capable of simulating several loads assumed to cover the electricity demands of small buildings. The specific hybrid system embodies technologies that use photovoltaic and wind energy in combination with an electrochemical storage bank. Experiments on the coverage of annual loads regarding a typical house, a typical country house and a small company were also performed to prove the feasibility of the stand-alone system. The same established RES project was then simulated on a yearly basis using the HOMER software platform to determine real-time results. The above analysis revealed that HOMER software cannot successfully simulate the operation of such a system, therefore the design of a new mathematical model to produce results similar to those of the experimental process was considered essential based on a new optimization strategy. / Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελούν τις πιο πολλά υποσχόμενες πηγές στον τομέα της παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας μέσα στην ανθρώπινη καθημερινότητα. Έτσι ο ακριβής συνδυασμός των ΑΠΕ σε υβριδικά συστήματα θα μπορούσε να αποτελέσει τη λύση στο μεγάλο ενεργειακό πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο πλανήτης τα τελευταία χρόνια και όσο περνάει ο καιρός αυτό φαίνεται να διογκώνεται. Το κίνητρο για την εκπόνηση της παρούσας διδακτορικής διατριβής στηρίζεται στην ανάγκη για απόλυτη κατανόηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά τη χρήση των ΑΠΕ σε διάφορα συστήματα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, μέσα από αυτή την έρευνα θα φανεί πως οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν τη συμπεριφορά ενός υβριδικού συστήματος και σε ποιό ποσοστό. Ακόμα περιμένουμε να γίνει φανερό το πόσο σημαντική είναι η σωστή επιλογή των τεχνολογιών σύμφωνα με τις ηλεκτρικές ανάγκες που πρέπει να καλυφθούν από ένα εγκατεστημένο σύστημα. Στη συνέχεια της παρούσας εργασίας μελετήθηκε κάτω από ποιες συνθήκες ένα αυτόνομο υβριδικό σύστημα μπορεί να είναι εφικτό καθώς και πόσο ακριβή αποτελέσματα μπορούν αν δώσουν τα θεωρητικά μαθηματικά μοντέλα επάνω στην πρόβλεψη της λειτουργίας ενός συστήματος. Τέλος, παρουσιάστηκε πως μπορεί να ενισχυθεί ο οικολογικός χαρακτήρας ενός συστήματος ενώ την ίδια στιγμή αποκαλύφθηκε η κύρια αδυναμία του κατά τη λειτουργία καθώς και πως αυτή μπορεί να λυθεί με τη χρήση καινοτόμων συσκευών για την αποθήκευση ενέργειας. Μέσω της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποδείχθηκε πως ένα υβριδικό σύστημα υποστηριζόμενο από ΑΠΕ μπορεί να μετατραπεί σε εντελώς αυτόνομο με ενισχυμένο τον οικολογικό του χαρακτήρα και με την οικονομική και ενεργειακή βιωσιμότητά του να κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα. Το παραπάνω συμπέρασμα προέκυψε μέσω θεωρητικών αλλά και πειραματικών προσομοιώσεων διάφορων υβριδικών μονάδων. Αυτό αποτελεί ίσως το πιο ενθαρρυντικό στοιχείο για πλήρη αξιοποίηση των ΑΠΕ προκειμένου να καλυφθούν οι παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες με τρόπους εντελώς φιλικούς προς το περιβάλλον στο άμεσο μέλλον.

Τις τελευταίες δεκαετίες, υπό το πρίσμα της βιώσιμης ανάπτυξης, παρατηρείται μια στροφή προς τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και ταυτόχρονη μείωση της χρήσης συμβατικών καυσίμων, ως διέξοδο στην αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προβλημάτων όπως της κλιματικής αλλαγής. Η αποτίμηση, σε νομισματικούς όρους, της διείσδυσης των ΑΠΕ στο ενεργειακό μίγμα, πραγματοποιείται μέσα από τεχνικές μη αγοραίας εκτίμησης. Ο κύριος σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η αποτύπωση σε νομισματικές μονάδες, της προθυμίας πληρωμής των νοικοκυριών για καταβολή επιπρόσθετου χρηματικού ποσού για την υλοποίηση επενδύσεων με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ. Ιδιαίτερα, είναι η εξέταση της συσχέτισης των κοινωνικοοικονομικών χαρακτηριστικών, της ενεργειακής συμπεριφοράς και της κοινωνικής αποδοχής της τοπικής κοινωνίας για έργα εκμετάλλευσης ΑΠΕ, με την επιθυμία οικονομικής συνεισφοράς για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας προερχόμενης από ΑΠΕ αλλά και με την πραγματική καταβολή χρηματικού ποσού στο δίμηνο λογαριασμό της ΔΕΗ, μέσα από τεχνικές μη αγοραίας εκτίμησης. Η ενεργειακή συμπεριφορά και η προθυμία πληρωμής, εξετάζεται με τη μέθοδο της υποθετικής ή εξαρτημένης αξιολόγησης που εφαρμόζεται στη παρούσα διατριβή εκτιμώντας σε ένα υποθετικό σενάριο, με χρήση ερωτηματολογίου, εκφρασμένες προτιμήσεις του κοινού, ποσοτικοποιώντας ουσιαστικά μη νομισματικές αξίες. Το δειγματοληπτικό πλαίσιο περιορίστηκε στο νομό Αιτωλοακαρνανίας. Η τελική επιλογή των νοικοκυριών έγινε με μίξη δειγματοληψίας ευκολίας και δειγματοληψίας χιονοστιβάδας. Από τον Ιανουάριο έως τον Απρίλιο 2012, διανεμήθηκαν ερωτηματολόγια σε 280 νοικοκυριά εκ των οποίων επεστράφησαν συμπληρωμένα 201. Από την ανάλυση προκύπτει ότι είναι περισσότερο ενημερωμένοι για την ηλιακή ενέργεια και έπονται η αιολική, η βιομάζα και η υδροηλεκτρική. Επίσης, εκφράζουν θετική άποψη στο ενδεχόμενο υλοποίησης έργων εκμετάλλευσης ΑΠΕ και πιστεύουν ότι μελλοντικά θα καταλαμβάνουν μεγάλο μερίδιο στο ενεργειακό μίγμα. Το κόστος κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για τα νοικοκυριά, υπολογίζεται περίπου στα 301-400 ευρώ ανά δίμηνο λογαριασμό της ΔΕΗ. Οι λιγότεροι από τους μισούς ερωτηθέντες είναι διατεθειμένοι να δώσουν έως 10 ευρώ επιπρόσθετα, για χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ ενώ, υψηλό ποσοστό ερωτηθέντων εμφανίζεται μη διατεθειμένο να πληρώσει επιπρόσθετα λόγω έλλειψης χρημάτων. Παράλληλα, μια μερίδα είναι διατεθειμένη να προχωρήσει σε μείωση των εξόδων της κυρίως στο τομέα της ψυχαγωγίας, ώστε να εξοικονομήσει χρήματα για να επωμιστεί το επιπρόσθετο κόστος. Εξήχθησαν κύριες συνιστώσες από ομοειδείς ομάδες μεταβλητών όπως η ενημέρωση του κοινού για τις επιμέρους μορφές ΑΠΕ, ο μελλοντικός ρόλος των διαφόρων μορφών στο ενεργειακό μίγμα, οι συνέπειες επενδύσεων με χρήση ΑΠΕ, τα ενδεχόμενα εμπόδια κατά την υλοποίηση, τα μέτρα επίλυσης τους. Από την ανάλυση συστάδων διαπιστώνεται ότι το κοινό ομαδοποιείται σε δύο συστάδες. Το δείγμα που ανήκει στη πρώτη συστάδα είναι μεγαλύτερης ηλικίας, όχι τόσο μορφωμένο και οικονομικά ασθενέστερο. Το δείγμα της δεύτερης συστάδας είναι νεαρής ηλικίας, πιο μορφωμένο και οικονομικά πιο ισχυρό. Μετά από πολλαπλή παλινδρόμηση η συμμετοχή σε συστάδα δεν αποτέλεσε στατιστικά σημαντική μεταβλητή. Το μοντέλο παλινδρόμησης της προθυμίας πληρωμής έδειξε ότι παράμετροι όπως της ηλικίας, του αριθμού των μελών της οικογένειας και της κύριας συνιστώσας που αφορά στην ενημέρωση του κοινού ως προς τις επιμέρους μορφές ενέργειας ήταν σημαντικές. Παρατηρείται ότι όσο αυξάνεται ο αριθμός των μελών της οικογένειας, η ηλικία καθώς και η ενημέρωσή σε συγκεκριμένες μορφές ΑΠΕ, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατά μέσο όρο καταβολή χρηματικού ποσού στο δίμηνο λογαριασμό της ΔΕΗ και τόσο αυξάνεται και η προθυμία τους για πληρωμή επιπρόσθετου ποσού για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που βασίζεται σε ΑΠΕ. Επιπρόσθετα, όσο αφορά στο κατά μέσο όρο εισόδημα των νοικοκυριών έχει μικρή θετική επίδραση ως προς τη πληρωμή του λογαριασμού της ΔΕΗ και πολύ αρνητική ως προς την προθυμία επιπρόσθετου χρηματικού ποσού. Τέλος, η συμμετοχή σε περιβαλλοντικές δράσεις εμφανίζει μικρή θετική επίδραση για πληρωμή στο λογαριασμό της ΔΕΗ αλλά αρνητική στη προθυμία πληρωμής. Το κοινό υποστηρίζει πως η ύπαρξη επενδύσεων ΑΠΕ θα έχει σε γενικές γραμμές, θετικές συνέπειες στην ευρύτερη περιοχή και πως η τοπική κοινωνία θα έχει θετική στάση αν ξεπεραστούν τα εμπόδια και ληφθούν συγκεκριμένα μέτρα όπως οικονομικά κίνητρα. Τα αποτελέσματα των μοντέλων πολλαπλής παλινδρόμησης συγκρίθηκαν και με ανάλυση κανονικοποιημένης συσχέτισης. Για περαιτέρω διερεύνηση προτείνεται η εξέταση άλλων υποθετικών σεναρίων και άλλων μορφών πληρωμής. / In the last decades, under the spectrum of sustainable development, a turn to the Renewable Energy Sources (RES) is observed and parallel reduction of the use of conventional fuels, as a way out to the confrontation of environmental problems such as climate change. The evaluation, in economic terms, of the penetration of RES in the energy mix, is realized through techniques of non market valuation. The main purpose of the present research is the evaluation in economic units of households Willingness to Pay (WTP) to deposit an additional amount of money to make investments in order to produce electric power from RES. Especially, it is the examination of correlation of socioeconomics characteristics, energy behavior and social acceptance of the local community for projects using renewable energy, with the willingness of economic contribution for the electricity production deriving from RES but also with the real deposit amount of money to a bi-monthly electricity bill, through techniques of non market valuation. The energy behavior and the WTP are examined by Contingent Valuation Method (CVM) which is applied in the present, appreciating a hypothetical scenario, with the use of a questionnaire, expressed preferences of the public, giving quantity essentially to non market values. The target framework is limited in the Aitoloakarnania County. The final choice of the households was made by a mix of convenience sampling and snowball sampling. From January until April 2012, were distributed questionnaires to 280 households from which 201 were returned completed. From the analysis is inferred that it is more informative about the solar energy and wind, biomass and hydroelectric follow. It is also expressed positive view in case of making projects of exploitation RES and believed that in the future they will occupy a great share in the energy mix. The cost of consumption of electric power for households is estimated about €301-400 per a bi-monthly electricity bill. Fewer than half of the respondents are available to pay €10 more, for the electric power from RES, whereas a high percentage appears not to be available to pay more because of lack of money. At the same time, a group of consumers is available to have a reduction in the expenses in the sector of entertainment in order to save money for facing the additional cost. Principal components from identical groups have been extracted such as the awareness of the public about the partial forms of RES, the future role of the different forms in the energy mix, the consequences of investments by using RES, the following obstacles during the implementation and the measures of solving them. Cluster analysis identified that the public is grouped in two clusters. The sample which belongs to the first cluster is of older age, not so educated and economically weaker. The sample of the second cluster is of a younger age, more educated and financially more powerful. It is noted that after a multiple regression analysis, the participation in cluster did not constitute statistically important variable. The model of regression of WTP showed that parameters such as age, family members and the principal component which concerns the public awareness as concerning the partial forms of energy were important. It is obvious that as the number of family members is increasing, the age as well as the awareness in specific forms of RES, so grater is the average deposit of the amount of money in the bi-monthly electricity bill and the WTP is increasing in order to pay the additional amount for the production of electric power which is based on RES. In additional, the average income of the households has a small positive influence in regard with the payment of the electricity bill and very negative as concerning the willingness of additional amount of money. The public supports that the existence of RES investments will have generally positive consequences in the broad area that the local society will have positive stance if some obstacles are overcome and take certain measures such as financial motives. Finally, the results of multiple regression models were compared with the canonical correlation analysis. For further research is proposed the examination of other hypothetical scenarios and of other forms of payment.

Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης ο κτιριακός τομέας απορροφά περίπου το 40% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης, γεγονός που καθιστά απαραίτητο το λειτουργικό και φιλικό προς το περιβάλλον σχεδιασμό των κτιρίων, παράλληλα με τον περιορισμό των συνολικών ενεργειακών αναγκών τους για την εξοικονόμηση ενέργειας. Όσον αφορά τα ήδη υπάρχοντα κτίρια, μπορούν να γίνουν διάφορες παρεμβάσεις ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας. Από την άλλη, η Ε.Ε.,στα πλαίσια της βιώσιμης ανάπτυξης και της προστασίας του περιβάλλοντος, έχει θέσει ως στόχο για το 2020 τα καινούρια κτίρια να είναι μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Για την υλοποίηση του στόχου αυτού, είναι αναγκαίος ο σχεδιασμός των κτιρίων σύμφωνα με τις αρχές της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, για την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών τους αναγκών αλλά και η εφαρμογή συστημάτων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας για την παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας και την ελαχιστοποίηση έτσι των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα από τα ορυκτά καύσιμα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αναπτύσσονται στρατηγικές που αποσκοπούν στην αρμονική ένταξη των κτιρίων στο φυσικό περιβάλλον, παρουσιάζονται τα θέματα εξοικονόμησης ενέργειας στα κτίρια, διατυπώνονται οι βασικές παράμετροι για την επίτευξη ολιστικής ενεργειακής κάλυψης των κτιρίων και την προετοιμασία του επόμενου βήματος σχετικά με την ενέργεια στα κτίρια για το έτος 2020 και δίνονται νέες τεχνολογικές λύσεις που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο ηλιακής ενέργειας, με σκοπό την βέλτιστη αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και των άλλων ΑΠΕ στα κτίρια. Στα πλαίσια της πλήρους κάλυψης των κτιριακών ενεργειακών αναγκών από ΑΠΕ και της προώθησης των κτιρίων σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης από συμβατικές ενεργειακές πηγές, μελετάται πειραματικά η συμβολή των φωτοβολταϊκών σε δυσμενή κλίση και προσανατολισμό. Εξετάζεται η συνεισφορά διάχυτων ανακλαστήρων στην ενεργειακή τους απόδοση, η επίδραση του υλικού της θερμομόνωσης και του περιορισμού των θερμικών απωλειών. Τέλος, εξετάζεται η αξιοποίηση κάθε τμήματος του κτιρίου που μπορεί να έχει θετική συμβολή στο ενεργειακό θέμα. Έτσι προτείνονται τρόποι τοποθέτησης φωτοβολταϊκών σε οριζόντιες και επικλινείς στέγες και στις προσόψεις των κτιρίων, με προσθήκη ανακλαστήρα όπου είναι δυνατό, που μπορούν να συνεισφέρουν στην επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου στα κτίρια. / In the countries of the European Union the building sector accounts for about 40% of the total energy consumption, so it is necessary that the buildings should be designed in a functional and environmentally-friendly way, in addition to the minimization of of the total energy needs to achieve energy savings. As for the existing buildings, they should be renovated so that maximum energy savings is achieved. On the other hand, the EU’s target for 2020 is that new buildings must be of zero carbon dioxide emissions. For the implementation of this goal, buildings should be designed according to the principles of bioclimatic architecture to minimize energy needs, but also systems of Renewable Energy Sources should be applied to produce thermal energy and electricity, in order to minimize carbon dioxide emissions from fossil fuels. In the present thesis, strategies aiming to harmonic integration of buildings in the natural environment are developed, holistic energy saving aspects for buildings are presented, aspects regarding the next step to the target for 2020 are given, and some new designs of building integrated RES, investigated at the Solar Energy Laboratory, are suggested. Approaching the holistic contribution of the renewable energy sources (RES) to buildings for total cover of their energy demand, and the achievement of nearly zero energy buildings, the contribution of photovoltaics in disadvantageous inclination and azimuth angle is experimentally studied. The contribution of diffuse reflectors to pV’s energy efficiency, the impact of thermal insulation materials and the impact of limitating the thermal losses to PV’s operation, are studied as well. Furthermore, the use of every single part of the building in order to contribute to its energy supply, is considered. Designs for photovoltaic integration on horizontal and inclined roofs and facades are suggested, combined with booster reflector if possible, aiming to achieve zero energy balance of buildings.

Οι πηγές πλάσματος επαγωγικής ζεύξης (Inductively Coupled Plasma Sources – ICP’s), παρέχουν πλάσμα υψηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων σε χαμηλή πίεση και έχουν ευρεία εφαρμογή στη σύγχρονη βιομηχανία ημιαγωγών και την κατεργασία επιφανειών. Σε πολύ χαμηλές πιέσεις, (~mTorr), οι εκκενώσεις πλάσματος παρουσιάζουν ιδιαίτερη συμπεριφορά όσον αφορά τη διείσδυση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και την αλληλεπίδραση κύματος-σωματιδίου: Η ανώμαλη επιδερμική διείσδυση (anomalous skin effect) και η συντονισμένη αλληλεπίδραση κύματος-σωματιδίου όταν υπερτίθεται στατικό μαγνητικό πεδίο (resonant wave-particle interaction) είναι δύο φαινόμενα τυπικά σε αυτές τις εκκενώσεις. Η κατανόηση και μαθηματική ανάλυση αυτών των ιδιαίτερα περίπλοκων φαινομένων, ώστε να προσομοιωθούν με ακρίβεια αλλά και χωρίς χρονοβόρες υπολογιστικά διαδικασίες οι πηγές πλάσματος επαγωγικής ζεύξης, αποτελεί μια σύγχρονη επιστημονική και υπολογιστική πρόκληση. Στα πλαίσια αυτά, στην παρούσα διατριβή τέθηκε ως στόχος η αξιοποίηση της υπάρχουσας επιστημονικής γνώσης στον τομέα της υπολογιστικής προσομοίωσης πλάσματος, για την ανάπτυξη ταχύτατων προσομοιώσεων των πηγών πλάσματος επαγωγικής ζεύξης, διασφαλίζοντας ταυτόχρονα την εξαγωγή έγκυρων συμπερασμάτων: Η προσέγγιση αυτή συνίσταται στη διατύπωση υπόθεσης (μοντέλου), τον έλεγχό της σε σχέση με υπάρχοντα δεδομένα και την επαναδιατύπωσή της μέχρις ότου το μοντέλο να κριθεί επαρκές. Αρχικά αναπτύχθηκε ένα ρευστοδυναμικό μοντέλο πλάσματος βασισμένο στην υπόθεση ψευδουδετερότητας και αμφιπολικής διάχυσης των φορέων φορτίου, προκειμένου να προσομοιωθεί η ενισχυμένης μαγνητικής διαπερατότητας πηγή επαγωγικής ζεύξης MaPE–ICP. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης συγκρίνονται με τα πειραματικά στοιχεία προηγούμενων ερευνητών για εκκενώσεις Αργού και εξετάζεται η ικανότητα του ρευστοδυναμικού μοντέλου να παρέχει μια στοιχειώδη ποσοτική περιγραφή πλάσματος επαγωγικής ζεύξης σε χαμηλή πίεση. Η αξιοπιστία του ρευστοδυναμικού μοντέλου εξελίσσεται περεταίρω, με την ενσωμάτωση μιας αποτελεσματικής αριθμητικής επίλυσης της κινητικής εξίσωσης Boltzmann για τα ηλεκτρόνια. Τα αποτελέσματα της υβριδικής προσομοίωσης για εκκένωση Αργού πίεσης 30 mTorr στον αντιδραστήρα MaPE–ICP συγκρίνονται τόσο με αντίστοιχα πειραματικά δεδομένα όσο και με τα προηγούμενα αποτελέσματα της ρευστοδυναμικής προσομοίωσης και εξετάζεται η βελτίωση της ποιοτικής συμφωνίας όσον αφορά την επίδραση των παραμέτρων με ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε ένα ρευστοδυναμικό μοντέλο εκκενώσεων αίγλης τύπου ECWR (Electron Cyclotron Wave Resonance) βασισμένο σε προκαθορισμένες οριακές συνθήκες για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Προσομοιώθηκε ένα διάκενο με πλάσμα Αργού σε πίεση 15 mTorr (μονοδιάστατο μοντέλο) και τα αποτελέσματα ελέγχθηκαν έναντι αναλυτικής θεωρίας, πειραματικών δεδομένων και αποτελεσμάτων προσομοίωσης Particle In Cell/Monte Carlo (PIC/MC). Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματα προσομοίωσης για μια εκκένωση Αργού σε πίεση 1 mTorr εντός κυλινδρικού αντιδραστήρα τύπου ECWR (δισδιάστατο μοντέλο), συγκρίνονται με τα αποτελέσματα προσομοίωσης και πειραματικά στοιχεία. Τέλος, το μοντέλο έχει επεκταθεί για να περιλάβει την διάδοση του πλάσματος που παράγεται από μια τυπική πηγή πλάσματος τύπου ECWR σε μια περιοχή διάχυσης. Τα αποτελέσματα για εκκένωση Αργού πίεσης 5 mTorr συγκρίνονται με τα αντίστοιχα αποτελέσματα ενός μοντέλου σφαιρικής διάχυσης πλάσματος και εν προκειμένω εξετάζεται η πλήρης επεκτασιμότητα του εισαχθέντος ρευστοδυναμικού μοντέλου ECWR σε διεργασίες πλάσματος. / Inductively Coupled Plasma Sources (ICP’s) are capable of producing high density-low pressure plasmas in a variety of applications for the semiconductor and material processing industry. In the mTorr range, ICP discharges exhibit an extraordinary behaviour concerning the electromagnetic field propagation and wave-particle interaction: Anomalous skin effect and resonant wave-particle interaction within a superimposed static magnetic field consist two of the most typical phenomena. The efficient comprehension and mathematical description of such a complex gas discharge in order to fast and accurately simulate ICP sources, is still a challenging task. Within this context, the thesis focuses on evaluating the existing scientific knowledge in plasma computational modeling in order to develop not only rapidly converging but reliable ICP simulations: The implementation methodology consists on formulating an hypothesis (model) and repetitively inquiring its accuracy by checking the simulation results against existing experimental and/or other simulation data. The continuation of the model re-formulation process depends on the accuracy of the simulation results. Initally a simulation of a Magnetic Pole Enhanced (MaPE)-ICP plasma source was developed, under the assumptions of plasma quasineutrality and ambipolar diffusion. The simulation results were checked against the experimental data of previous workers for Argon discharges and the ability of the model to provide an elementary quantitative description of low pressure ICP sources was scrutinized. The validity of the fluid model was enhanced with the incorporation of a time effective numerical solution of the Boltzmann transport equation for electrons. Simulation results of the hybrid model were compared to the previous fluid simulation results and existing experimental data, for a 30 mTorr Argon discharge in the MaPE–ICP reactor. The major improvements of the qualitative agreement in regard to the effect of parameters with particular interest are discussed. Moreover, a fluid model of ECWR (Electron Cyclotron Wave Resonance) discharges, based on predefined boundary conditions for the electromagnetic field, was developed: The simulation results for a 15 mTorr Argon plasma within a slab (1-dimensional model) were checked against the particle in cell/Monte Carlo (PIC/MC) simulation results that can be found in the literature and also compared to the analytical theory and experimental data. In addition, the model was further developed to simulate realistic geometries as a cylindrical ECWR reactor (2-D) and the data were also compared to both simulation results and experimental data of other researchers. Finally, the model was extended in order to simulate plasma propagation from a typical ECWR plasma source to a diffusion region. The simulation results for an Argon plasma generated from a cylindrical ECWR source in a processing chamber at 5 mTorr were presented in order to verify the feasibility of model application in ECWR plasma processes.

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), όπως η ηλιακή ενέργεια, μπορούν να προσφέρουν εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής ενέργειας. Κάθε μορφή ΑΠΕ έχει τις δικές της ιδιομορφίες και μπορούν να εφαρμοστούν είτε σε μεγάλες εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας είτε σε μικρότερες μονάδες όπως στα κτίρια. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η συνδυασμένη αξιοποίηση των παραπάνω ενεργειακών πηγών, ιδίως για την κάλυψη των ηλεκτρικών και θερμικών αναγκών των κτιρίων.Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη συγκεντρωτικών συστημάτων χαμηλής συγκέντρωσης και των παραγόντων που επηρεάζουν την λειτουργία τους, με την χρήση τριών γεωμετρικών συγκεντρωτικών μέσων, τα οποία είναι: το σύστημα V-Trough, το σύστημα Fresnel γραμμικής εστίας και το κυλινδροπαραβολικό σύστημα γραμμικής εστίας, με χρήση συμβατικών φωτοβολταϊκών για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος. Όμως, από το την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που συγκεντρώνεται στον απορροφητή, ένα μέρος μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ το υπόλοιπο μεταδίδεται στο περιβάλλον με την μορφή θερμότητας. Έτσι, περαιτέρω μελέτη έγινε με βάση την δημιουργία υβριδικού συγκεντρωτικού φωτοβολταϊκού/θερμικού συστήματος, ταυτόχρονης παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας χρησιμοποιώντας την βέλτιστη γεωμετρία, το οποίο θα μπορούσε να δώσει ικανοποιητικά ποσά θερμικής ενέργειας, χωρίς να ζημιώνεται η ηλεκτρική και το αντίστροφο, κάτι που θα καθιστούσε τα συστήματα αυτά ενεργειακώς και οικονομικώς πιο ανταγωνιστικά.Τα πειραματικά αποτελέσματα περιλαμβάνουν διαγράμματα ηλεκτρικών αποδοτικοτήτων των πειραματικών συστημάτων καθώς και των μεγεθών Pmax, Vpmax, Voc, Ιpmax, Ιsc, συναρτήσει της θερμοκρασίας λειτουργίας Tpv, κάτω από σταθερή ακτινοβολία G, θερμικών αποδόσεων, προφίλ κατανομών συγκεντρωτικής ακτινοβολίας καθώς και χαρακτηριστικές καμπύλες I-V για καθένα απ αυτά. / The renewable energy sources (RES) like solar energy, can offer an alternative solution to power production. Each form of RES, has its own specifications and they can be applied in big installations of electric and thermal energy production or in smaller units as the buildings. This thesis investigates the performance of three different types of solar concentrating systems, which are: the V-Trough system, the linear Fresnel system and the Parabolic Trough system, with usage of common photovoltaics, instead of concentrating photovoltaics, for the electricity production.However, only a small part of the incoming solar radiation it is changed by an absorber into electric energy, while the rest is transmitted to the environment with the form of heat. Thus, further study has been done with base of the creation of a hybrid concentrating photovoltaic/thermal system, with simultaneous production of electric and thermal energy using the most optimal geometry. This could give satisfactory sums of thermal energy, without affecting the production of electric energy and vice versa, something that would render this systems economically more competitively.The experimental results include diagrams with the electric performance of the experimental systems as well as values of Pmax, Vpmax, Voc, Ipmax, Isc, associated with the operating temperature Tpv, under constant radiation G, thermal output, distribution profiles of the concentrating radiation as well as characteristic curves I-V for each one of them.

Η περιοχή Κω – Νισύρου βρίσκεται στο ανατολικότερο άκρο του ενεργού ηφαιστειακού τόξου του νοτίου Αιγαίου, Τεταρτογενούς ηλικίας και περιλαμβάνει τα νησιά Κω και Νίσυρο και τις νησίδες του Γυαλιού, της Στρογγύλης, της Παχειάς και της Πυργούσας. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα στη Κω χαρακτηρίζεται από Άνω – Μειοκαινικές ιγκνιμβριτικές (πυρομβριτικές) αποθέσεις και από Πλειοκαινικά – Πλειστοκαινικά ηφαιστειακά προϊόντα όπως τους ηφαιστειακούς δόμους, την πυροκλαστική ακολουθία της Κεφάλου, τους υδρομαγματικούς τόφφους και τον σε μεγάλη έκταση πυροκλαστικό σχηματισμό «τόφφο της Κω» (Kos Plateau Tuff) αποθέσεις του οποίου εντοπίζονται και στα νησιά της Καλύμνου, της Ψερίμου και της Τήλου. Η Νίσυρος είναι ένα στρωματοηφαίστειο δομημένο από Πλειοκαινικά ηφαιστειακά προϊόντα που αποτελούνται κυρίως από ανδεσίτες και βασαλτικούς ανδεσίτες πάνω στους οποίους αποτέθηκαν ασβεσταλκαλικά ηφαιστειακά προϊόντα δακιτικής – ρυοδακιτικής σύστασης με την μορφή πυροκλαστικών αποθέσεων, ροών λάβας και δόμων λάβας. Οι νησίδες του Γυαλιού, της Στρογγύλης, της Παχειάς και της Πυργούσας αποτελούνται από Πλειοκαινικούς δόμους ρυολιθικής (Γυαλί), ανδεσιτικής (Στρογγύλη) και δακιτικής σύστασης (Παχειά και Πυργούσα) οι οποίοι φιλοξενούν πυροκλαστικές αποθέσεις της ανώτερης κίσσηρης του Γυαλιού (Στρογγύλη) και ενότητες του τόφφου της Κω (ΚΡΤ) και της Παναγιάς Κυράς (Παχειά και Πυργούσα). Στη παρούσα διδακτορική διατριβή στόχος είναι η πετρογραφική, ορυκτοχημική και γεωχημική μελέτη των ηφαιστειακών προϊόντων της ευρύτερης περιοχής Κω-Νισύρου και η αποτύπωση ηφαιστειακών δομών και μορφολογικών στοιχείων. Σκοπός είναι η κατανόηση της ηφαιστειακής εξέλιξης με την εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούν τη συγγενετική σχέση των μαγματικών προϊόντων, φαινόμενα μίξης, τους μαγματικούς θαλάμους και την επιφανειακή έκφραση αυτών (καλδέρες). Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε η γεωχημική συγγενετική σχέση του τόφφου της Κω (Kos Plateau Tuff) στην Κω – Κάλυμνο – Τήλο και η γεωχημική διαφοροποίηση των πιο βίαιων και εκρηκτικών μονάδων D και E του ιγκνιμβρίτη της Κω επιβεβαιώνοντας τη στρωματογραφική συσχέτιση των αποθέσεων αυτών όπως έχει παρουσιαστεί από δεδομένα κυρίως φυσικής ηφαιστειολογίας. Από την πετροχημική μελέτη της περιοχής Κω – Νισύρου ως ένα ενιαίο «ηφαιστειακό σύμπλεγμα» προκύπτει ότι η ηφαιστειότητα της περιοχής διαχωρίζεται σε Μειοκαινική με προϊόντα όπως ο μονζονίτης και οι Μειοκαινικοί ιγκνιμβρίτες της Κω και σε Πλειο – Πλειοστοκαινική με ηφαιστειακά προϊόντα όπως οι δόμοι και τα πυροκλαστικά από την Κω, το Γυαλί και την Νίσυρο όπου διαφαίνεται η συγγενετική μαγματική σχέση των πετρωμάτων αυτών. Από τη μέθοδο της Συμβολομετρίας «Nomarski» προκύπτει ότι φαινόμενα μαγματικής μίξης/ανάδευσης είναι αναμφισβήτητα και παρέχουν αποδείξεις ότι τα φαινόμενα αυτά ήταν ενεργά καθ’ όλη την διάρκεια της εξέλιξης του ηφαιστείου της Νισύρου. Με την χρήση υπαίθριων παρατηρήσεων και τηλεπισκοπικών μεθόδων εντοπίστηκαν μορφές καλδερών στην ευρύτερη περιοχή Κω – Νισύρου οι οποίες χαρακτηρίσθηκαν και ταξινομήθηκαν σύμφωνα με νέες αντιλήψεις επί της ηφαιστειακής εξέλιξης. Στη συνέχεια μελετήθηκαν οι ηφαιστειακές δομές του ηφαιστείου της Νισύρου με την χρήση της Τηλεπισκόπησης μέσω της φωτοερμηνείας από δορυφορικές εικόνες και ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα εδάφους και με την χρήση της γεωμορφομετρικής ανάλυσης συνδυάζοντας γεωμορφο-τεκτονικά χαρακτηριστικά του ηφαιστείου της Νισύρου όπως αυτά παρουσιάζονται από άλλους ερευνητές και νέες αντιλήψεις επί της ηφαιστειακής ανάπτυξη. Επίσης, παρουσιάζεται ένα μοντέλο πρωτο-καλδερικής, καλδερικής και μετα-καλδερικής εξέλιξης του ηφαιστείου της Νισύρου με βάση νέες αντιλήψεις επί της ηφαιστειακής εξέλιξης και σε σχέση με την στρωματογραφική του εξέλιξη. Τέλος, μελετήθηκαν οι υποηφαιστειακοί μαγματικοί θάλαμοι της περιοχής Κω – Νισύρου και τα φαινόμενα μίξης στο ηφαίστειο της Νισύρου με τη μέθοδο της Συμβολομετρίας «Nomarski» και την κατανομή των κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπανίων γαιών παρουσιάζοντας τον συγγενετικό χαρακτήρα αυτών των κέντρων, ορίζοντας την ευρύτερη ηφαιστειακή περιοχή Κω – Νισύρου ως ένα κύριο ηφαιστειακό κέντρο το οποίο χαρακτηρίζεται από ένα σύνθετο καλδερικό σύστημα. Η αειφορική διαχείριση του ηφαιστείου της Νισύρου είναι το μέσο με το οποίο μπορεί νε συνδυαστεί η ηφαιστειολογική εξέλιξη με την περιβαλλοντική διατήρηση και προβολή της ευρύτερης περιοχής ως γεωτόπου. Από την διερεύνηση της υφιστάμενης κατάστασης του νησιού διαπιστώνεται ότι ενώ η Νίσυρος διαθέτει ένα υψηλό περιβαλλοντικό, ενεργειακό, κοινωνικό, πολιτιστικό και οικονομικό δυναμικό, αυτό παραμένει ανεκμετάλλευτο και αναξιοποίητο λόγω της έλλειψης ενός ολοκληρωμένου σχεδίου αειφορικής διαχείρισης βάση του οποίου θα λαμβάνονται οι αποφάσεις ισότιμα, ισοδύναμα, ταυτόχρονα και αρμονικά. Με βάση την μελέτη των υδατικών πόρων, την καταγραφή του ενεργειακού δυναμικού από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, την διαχείριση του φυσικού και δομημένου περιβάλλοντος του ηφαιστείου της Νισύρου, την μελέτη των επιπτώσεων, θετικών και αρνητικών, της ύπαρξης εξορυκτικής βιομηχανίας στην περιοχή προτάθηκε ένα ολοκληρωμένο σχέδιο αειφόρου ανάπτυξης, προσαρμοσμένο στις απόψεις και τοποθετήσεις, της άμεσα ενδιαφερόμενης, τοπικής κοινωνίας. Από αυτό το ολοκληρωμένο σχέδιο προκύπτουν προτάσεις για την ολοκληρωμένη διαχείριση του ηφαιστείου της Νισύρου οι οποίες ικανοποιούν ισότιμα, ισοδύναμα, ταυτόχρονα και αρμονικά τις αρχές της αειφόρου ανάπτυξης στοχεύοντας στον επαναπροσανατολισμό της τοπικής οικονομίας, την διαχείριση του φυσικού και δομημένου περιβάλλοντος και την κοινωνική ανάπτυξη. / The Kos - Nisyros study area is located at the easternmost edge of the active Quaternary volcanic arc of the southern Aegean Sea and includes the islands of Kos and Nisyros and the islets of Gyali, Strongyli, Pachia and Pyrgoussa. The volcanic activity of Kos island is characterized by Upper – Miocene ignimbrite deposits and Pliocene - Pleistocene volcanic products such as volcanic domes, the Kefalos pyroclastic sequence of hydromagmatic tuffs and the large-scale pyroclastic formation Kos Plateau Tuff (KPT) deposits which is also found on the Kalymnos, Pserimos and Tilos islands. Nisyros is a calcalkaline stratovolcano which consists of Pliocene volcanic products such as andesite and basaltic andesite lavas that are overlain by pyroclastic deposits, lava flows and lava domes of dacitic – rhyodacitic composition. The islets of Gyali, Strongyli, Pachia and Pyrgoussa represent Pliocene lava domes of rhyolitic (Gyali), andesitic (Strogyli) and dacitic composition (Pachia and Pyrgoussa) On these domes, pyroclastic deposits of the Upper Pumice unit of Gyali (in Strogyli) and pyroclastic deposits of the Kos Plateau Tuff (KPT) and Panayia Kyra formation (in Pachia and Pyrgoussa) have been identified. In this thesis, the volcanic products of the Kos-Nisyros area are examined using mineral chemistry, geochemical and petrographical methods, while volcanic structures and morphological features are identified and mapped using remote sensing techniques. The aim of this thesis is to understand the volcanic evolution of the study area, by drawing conclusions regarding the consanguineous relationship of the magmatic products, magma mixing phenomena and the magma chamber system of the area, as well as, the surface expression of this magma chamber system in the form of caldera structures. For this purpose, in this thesis, it is investigated the consanguineous relationship of the Kos Tuff (Kos Plateau Tuff) found on Kos, Tilos and Kalymnos islands, as well as, the geochemical differentiation of the most violent and explosive ignimbrite units D and E of the Kos Tuff, confirming the stratigraphic correlation of these deposits as it was previously presented by physical volcanology data. The petrochemical study of the Kos - Nisyros area as a single "volcanic complex" reveals that the volcanism of the study area is divided into a Miocene and a Pliocene – Pleistocene activity. The Miocene activity is characterized by magmatic and volcanic products such as the monzonite of Kos and the Miocene ignimbrites of Kos and the Pliocene – Pleistocene volcanic activity consists of volcanic products such as lava domes and pyroclastic deposits from Kos, Gyali and Nisyros volcanoes where it is revealed the consanguineous magmatic relationship of these Pliocene – Pleistocene products. Using “Nomarski” interferometry method it is revealed that magma mixing/mingling phenomena are unquestionable for the magma chamber system of Nisyros and provide evidence that these phenomena were active throughout the volcanic evolution of Nisyros volcano. Field observations and remote sensing methods revealed caldera structures in the Kos - Nisyros area which are identified and classified according to new perceptions regarding the volcanic evolution. The volcanic structures of Nisyros volcano are examined using remote sensing methods such as satellite image and digital elevation models interpretation, as well as, the geomorphometric analysis of the Nisyros terrain in combination with geomorphotectonic features of the volcano as presented by other researchers and new perceptions on the volcanic evolution. It is also presented a model of proto-caldera, caldera and post-caldera evolution of Nisyros volcano based on new perceptions on the volcanic evolution in relation to the stratigraphic evolution. Finally, it is studied the subvolcanic magma chamber system of the Kos - Nisyros area, as well as, mixing phenomena in the volcano of Nisyros using the “Nomarski” interferometry method and the distribution of major, trace and rare earth elements revealing the consanguineous nature of these volcanic centers by providing the widest volcanic area of Kos - Nisyros as a major volcanic center characterized by a complex caldera system. Sustainable development of Nisyros volcano represents a management tool which combines the volcanic evolution with the environmental preservation and can promote volcanic regions as geotopes. The investigation of the present conditions of the island reveals, despite the fact that Nisyros is characterized by a strong environmental, energy, social, cultural and economic potential, it remains undeveloped and unexploited due to lack of an integrated sustainable development management plan, based on which, decisions should be equal, equivalent simultaneously and in harmony. Based on the study of the Nisyros water resources, the energy potential from renewable energy sources, the management of natural and urban environment of the volcano of Nisyros and the study of the positive and/or negative effects of the mining industry in Gyali volcanic islet it is proposed an integrated sustainable development according to the views and the perspectives of the local community. From this intergraded plan are generated recommendations for an integrated management of the volcano of Nisyros which satisfy equal, equivalent, simultaneously and in harmony the principles of sustainable development aiming to refocus the local economy, the management of natural and urban environment and the social development.

Η διπλωματική εργασία που ακολουθεί, παρουσιάζει τη μελέτη και μοντελοποιήση ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος. Το αυτόνομο σύστημα που εξετάζεται είναι ένα υβριδικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής που αποτελείται από ένα φωτοβολταϊκό πάρκο, μία ανεμογεννήτρια, μία μονάδα υδρογόνου και δύο γεννήτριες βιομάζας και φυσικού αερίου. Για την μοντελοποίηση του συστήματος χρησιμοποιείται το πρόγραμμα σχεδιάσης και προσομοίωσης ηλεκτρικών συστημάτων PSCAD. Στην εργασία αυτή το ενδιαφέρον εστιάζεται στη συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και στη συμπεριφορά σε κάποια μεταβατικά φαινόμενα. Τα μεταβατικά φαινόμενα που εξετάζονται είναι τα εξής: - Βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας φυσικού αερίου - Συμπεριφορά συστήματος σε απότομη αποσύνδεση της ανεμογεννήτριας - Συμπεριφορά συστήματος σε διακοπή παροχής ρεύματος στην μονάδα υδρογόνου από το Φ/Β πάρκο Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία γενικότερη αναφορά στο Φ/Β σύστημα. Στο Κεφαλαιο 2 γίνεται μία γενικότερη αναφορά στην αιολική ενέργεια. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται μία γενικότερη αναφορά στο υδρογόνο. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται μία γενικότερη αναφορά στην βιομάζα. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μία γενικότερη αναφορά στο φυσικό αέριο. Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται μία γενικότερη αναφορά στις σύγχρονες μηχανές και στο μαθηματικό τους υπόβαθρο. Στο Κεφάλαιο 7 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον του προγράμμματος μοντελοποιήσης, του PSCAD και παρουσιάζονται τα μοντέλα που απαρτίζουν το συνολικό σύστημα. Στο Κεφάλαιο 8 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Στο Κεφάλαιο 9 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στα τρία μεταβατικά φαινόμενα που έχουν προαναφερθεί, στο βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας φυσικού αερίου, στην απότομη αποσύνδεση της ανεμογεννήτριας και στην διακόπη παροχής ρεύματος στην μονάδα υδρογόνου. / The thesis that follows, presents the study and the modelling of an autonomous hybrid system. The autonomous system that is examined is an electricity generating hybrid system that constists of a photovoltaic system, a wind generator, a hydrogen unit, a biomass generator and a natural gas generator. For the modelling of the system a designing and simulation program is used known as PSCAD. The main course of the current subject is the behavior of the system in the permanent situation of operation and the behavior of it in certain transient states. The transient states that are examined are the following: - Short-circuit of the three phases as for the ground on the natural gas generator bus. - Behavior of system in abrupt detachment of wind generator. - Behavior of system in abrupt detachment of the hydrogen unit. In Chapter 1 follows a theoretical analysis of the PV system. In Chapter 2 follows a theoretical analysis of the wind generator. In Chapter 3 follows a theoretical analysis of the hydrogen unit. In Chapter 4 follows a theoretical analysis of the biomass. In Chapter 5 follows a theoretical analysis of the natural gas. In Chapter 6 follows a theoretical and mathematical analysis of the synchronous machines. In Chapter 7 we describe the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid system of electric generation in the environment of PSCAD. Also, the models that compose the total system are shown. In Chapter 8 is examined the reaction of system in the permanent situation of operation. In Chapter 9 is examined the reaction of system in the three transient states that have been mentioned before.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και ανάλυση ενός υψηλής τάξης μοντέλου διπλά τροφοδοτούμενης επαγωγικής μηχανής, κατάλληλο για μελέτες μεταβατικής κατάστασης αιολικών συστημάτων. Αρχικά, γίνεται μία εισαγωγή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με ιδιαίτερη αναφορά στην αιολική ενέργεια. Κατόπιν, περιγράφονται οι διάφοροι τρόποι ταξινόμησης των ανεμογεννητριών που υπάρχουν σήμερα, τα δομικά στοιχεία αυτών, καθώς και η αεροδυναμική τους μετατροπή. Ακολουθεί η γενική παρουσίαση μίας διπλά τροφοδοτούμενης επαγωγικής γεννήτριας. Προκειμένου να γίνει μελέτη των μεταβατικών καταστάσεων, παρουσιάζεται το δυναμικό μοντέλο και ο διανυσματικός έλεγχος μίας διπλά τροφοδοτούμενης επαγωγικής γεννήτριας υψηλής τάξης. Εν συνεχεία, αναλύεται -βάσει εξισώσεων- η συμπεριφορά της εν λόγω γεννήτριας σε τριφασικές και ασύμμετρες βυθίσεις τάσεων, που είναι αποτέλεσμα διαφόρων μεταβατικών καταστάσεων. Τέλος, γίνεται η προσομοίωση ενός αιολικού πάρκου, που περιλαμβάνει ανεμογεννήτριες αυτού του τύπου και μελετώνται διάφορες διαταραχές στο σύστημα, όπως: συμμετρικά και ασύμμετρα βραχυκυκλώματα, απότομες μεταβολές της ταχύτητας του ανέμου, απώλεια και μεταβολή φορτίου. Η προσομοίωση πραγματοποιείται με τη βοήθεια του λογισμικού MATLAB/Simulink, έκδοση 7.6. / The subject of this thesis is the study and analysis of a high-order model of a doubly-fed induction machine (DFIM), suitable for unbalanced condition studies on a wind farm. At first, an introduction is made of the renewable energy sources, with special mention of the wind energy. Then, there is the description of the different types of wind turbines than exist nowadays, their components and their aerodynamic conversion. A general presentation of a doubly-fed induction generator (DFIG) is made and after that, for the study of disturbances, the dynamic model and the vector control of a high-order model of a doubly-fed induction generator are presented. Through mathematical equations, the performance of this generator under voltage dips is then described, result of various transition phenomena. Finally, the simulation of a wind farm that includes wind turbines of this type, is made and several disturbances on the grid, such as: symmetrical and asymmetrical faults, sudden changes of the wind speed, loss and change of the load. Simulation is made with the use of the software MATLAB/Simulink, version 7.6.

The present master thesis is an exploratory qualitative study in academic libraries regarding the transition from the integrated library systems to the next generation integrated library systems or library services platforms and the potential implications in their internal workflows. Nowadays, libraries all over the world are facing up with a number of challenges in terms of acquiring, describing and making available to the public all the resources, both printed and electronic, they manage. In particular, the academic libraries have more reasons to wish to fulfill their users’ needs since the majority of them use the library sources more and more for scientific research and educational purposes.In this study we attempt to explore the phenomenon in the globe using the available literature and to identify the implications in libraries’ workflows and the possible future developments. Moreover, through observation and semi-structured interviews we try to identify the current developments in the Greek context regarding the adoption of next ILS and possible implications in their workflows. Finally, we attempt a comparison between the Greek situation and the international one.