Κατάλληλο και Εκµεταλλεύσιµο Αιολικό υναµικό

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Κατάλληλο και Εκµεταλλεύσιµο Αιολικό υναµικό"

Ἀπόλλων Φραγκούδης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Κατάλληλο και Εκµεταλλεύσιµο Αιολικό υναµικό ρ. Μπαξεβάνου Κατερίνα Μηχ/γος Μηχ/κος, MSc ΚΕΤΕΑΘ

2 Αντικείµενο εισήγησης Κατάλληλο αιολικό δυναµικό -> Τεχνικά εκµεταλλεύσιµο δυναµικό Εκµεταλλεύσιµο αιολικό δυναµικό -> ανηγµένο κόστος kwh < τιµή αγοράς της kwh από ΕΗ Εκµεταλλεύσιµο αιολικά δυναµικό (οικονοµικά συµφέρον) ιαθέσιµο αιολικό δυναµικό Κατάλληλο αιολικό δυναµικό (τεχνικά εκµεταλλεύσιµο)

αγοράς της kwh από ΕΗ Εκµεταλλεύσιµο αιολικά δυναµικό (οικονοµικά

3 Αιολική ενέργεια Άνεµος = κίνηση αέριας µάζας στην ατµόσφαιρα που κυρίως προκαλείται από την ηλιακή ακτινοβολία 2% της προσπίπτουσας ηλιακής ενέργειας µετατρέπεται σε αιολική ενέργειας Ισχύς των ανέµων σε όλη τη γη = 3.6x10 9 MW Μειονεκτήµατα αιολικής ενέργειας Χαµηλή πυκνότητα Μεταβαλλόµενη παροχή φυσικού πόρου ιακοπτόµενη παροχή Μη προβλέψιµη

αιολική ενέργειας Ισχύς των ανέµων σε όλη τη γη = 3.

4 Πυκνότητα αιολικής ενέργειας -Για ταχύτητα ανέµου 6 m/s -> ιαθέσιµη ισχύς 250 W/m 2 για Α/Γ - ιαθέσιµη ισχύς ηλιακής ενέργειας -> 1000 W/m2-800 φορές µικρότερη από αυτή που θα έδινε δέσµη νερού µε την ίδια ταχύτητα -ΚΘ Βενζίνης : 12 kwh/kg Τελικά όµως η µέγιστη µετατροπή της ισχύος της αιολικής ενέργειας σε µηχανική ισχύ µέσω µιας Α/Γ δίνεται από τη σχέση P Cp ρv A = = 64 W/m 2 (Betz limit =0.59)

µε την ίδια ταχύτητα -ΚΘ Βενζίνης : 12 kwh/kg Τελικά όµως η µέγιστη µετατροπή της ισχύος της αιολικής

5 Μεταβολή αιολικής ενέργειας Μεταβολή: - ηµερήσια -µηνιαία - ετήσια - σε διαφορετικά έτη Πηγή: European Wind Atlas

6 Φασµατική κατανοµή αιολικής ενέργειας

7 Μεγέθη που χαρακτηρίζουν το αιολικό δυναµικό Μέση ετήσια τιµή της ταχύτητας του ανέµου -> προσδιορίζει ενεργειακό περιεχόµενο Επίπεδο τύρβης -> για τον υπολογισµό των µεταβαλλόµενων φορτίων που µπορούν να οδηγήσουν σε γήρανση το υλικό Μέγιστη τιµή της εµφανιζόµενης ταχύτητας ανέµου -> για εκτίµηση της µηχανολογικής αστοχίας Καµπύλη πυκνότητας πιθανότητας της ταχύτητας -> για τον υπολογισµό του ενεργειακού οφέλους Κατεύθυνση του ανέµου -> Ροδόγραµµα

σε γήρανση το υλικό Μέγιστη τιµή της εµφανιζόµενης ταχύτητας ανέµου -> για εκτίµηση της µηχανολογικής αστοχίας

8 Μέτρηση ταχύτητας Ανεµόµετρο σε ύψος 10 m Ολοκλήρωση σε χρονικό διάστηµα 10 min 1 h -> µέση ταχύτητα Ολοκλήρωση σε χρονικό διάστηµα < 10min - > τύρβη Ολοκλήρωση σε χρονικό διάστηµα > 1 h -> µεταβλητότητα του συνοπτικού ανέµου Μεταβλητότητα της τύρβης (I) σε ύψος 10m - > συντελεστή a του εκθετικού νόµου καθ ύψους µεταβολής της ταχύτητας του ανέµου

διάστηµα > 1 h -> µεταβλητότητα του συνοπτικού ανέµου Μεταβλητότητα της τύρβης (I) σε

9 Ροδόγραµµα Πηγή : «Ανεµοκινητήρες»

10 Κατανοµή Weibull Συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας -> κατανοµή Weibull Σε συνδυασµό µε την καµπύλη απόδοσης της Α/Γ µας δίνει τη µέση παραγόµενη ενέργεια Πηγή : «Ανεµοκινητήρες»

11 Χαρακτηριστικά κατάλληλου αιολικού δυναµικού Μέση ετήσια ταχύτητα (στα 10 µέτρα πάνω από το έδαφος) µεγαλύτερη από 4 m/s (για εκµεταλλεύσιµο στην Ελλάδα θέλουµε ταχύτητα > m/s) Χαµηλά επίπεδα τύρβης Να µην εµφανίζονται συχνά ριπές Χαµηλή µέγιστη ταχύτητα ανέµου Η θέση εγκατάστασης του αιολικού πάρκου να βρίσκεται σε υψόµετρο µικρότερο από 1000 m και µεγαλύτερο από -10 m Να απέχει απόσταση µεγαλύτερη από 500 m από µεγάλη πόλη Να µην υπάρχουν ιδιαίτεροι λόγοι να µη γίνει η εγκατάσταση

5-6 m/s) Χαµηλά επίπεδα τύρβης Να µην εµφανίζονται συχνά ριπές Χαµηλή µέγιστη ταχύτητα ανέµου Η θέση εγκατάστασης του

12 Χαρακτηριστικά εκµεταλλεύσιµου αιολικού δυναµικού Μικρό κόστός παραγόµενης kwh Η εγκατάσταση να µην έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον Η λειτουργία των Α/Γ να είναι συµβατή µε τη λειτουργία του δικτύου Να έχουν ληφθεί υπόψη οι πιθανές ακραίες µετεωρολογικές συνθήκες (παγετοί, εξαιρετικά ισχυροί άνεµοι κλπ) Η επιλεγµένη θέση να είναι αποδεκτή από το κοινό

συµβατή µε τη λειτουργία του δικτύου Να έχουν ληφθεί υπόψη οι πιθανές ακραίες

13 Παράγοντες που επηρεάζουν το κόστος της παραγόµενης kwh ιαθέσιµο αιολικό δυναµικό Capacity factor Κόστος σύνδεσης µε ηλεκτρικό δίκτυο Κόστος αγοράς εξοπλισµού Κόστος εγκατάστασης εξοπλισµού Κόστος έργων υποδοµής Κόστος µεταφοράς εξοπλισµού

µε ηλεκτρικό δίκτυο Κόστος αγοράς εξοπλισµού Κόστος

14 Τεχνικο-οικονοµική αποδοτικότητα Θα πρέπει να εξασφαλιστεί εσωτερικός βαθµός απόδοσης (IPR) τουλάχιστο 4% Αυτό αντιστοιχεί σε δείκτη ενεργειακής αποδοτικότητας (capacity factor) 20% και µέση ταχύτητα ανέµου 6 m/s Για τον υπολογισµό της ενεργειακής αποδοτικότητας λαµβάνονται υπόψη οι ακόλουθες απώλειες Τεχνική διαθεσιµότητα 98% Ηλεκτρικές απώλειες 2-5% Απώλειες λόγω αλληλεπίδρασης µε τις άλλες Α/Γ 0-10% ανάλογα µε το µέγεθος του αιολικού πάρκου

υπολογισµό της ενεργειακής αποδοτικότητας λαµβάνονται υπόψη οι ακόλουθες απώλειες Τεχνική διαθεσιµότητα 98%

15 Υποδοµές δυνατότητα µεταφοράς Vestas Wind Directions

16 Κόστος κατασκευής αιολικού πάρκου Ποσοστιαία συµµετοχή στο συνολικό κόστος στοιχείων κατασκευής ενός αιολικού πάρκου ισχύος 10 MW Στοιχεία κατασκευής Ανεµογεννήτρια Έργα Πολιτικού Μηχανικού (συµπεριλαµβανοµένης της θεµελίωσης) Υποδοµή ηλεκτρικών έργων Σύνδεση στο δίκτυο Κόστος διαχείρισης % συνολικού κόστους Ανηγµένο κόστος κατασκευής αιολικού πάρκου : 900 /kwe

Πολιτικού Μηχανικού (συµπεριλαµβανοµένης της θεµελίωσης) Υποδοµή ηλεκτρικών έργων Σύνδεση στο

17 Παραδοχές παραδειγµάτων (2001) Πηγή: Επιχειρησιακό Πρόγραµµα για την ενέργεια µέτρο 3.4, «Ανάπτυξη Γεωγραφικού Πληροφοριακού Συστήµατος για τον προσδιορισµό του τεχνικά και οικονοµικά εκµεταλλεύσιµου αιολικού δυναµικού των ΑΠΕ στον Ελληνικό χώρο» Χάρτες αιολικού δυναµικού: µέση ετήσια ταχύτητα σε ύψος 40 µέτρων από την επιφάνεια του εδάφους Μετρήσεις σε 100 θέσεις + χρήση µαθηµατικών µοντέλων πρόβλεψης Παράµετροι για το χαρακτηρισµό οικονοµικά εκµεταλλεύσιµου αιολικού δυναµικού Μέση ετήσια ταχύτητα ανέµου> 6m/s Εξαιρούνται αρχαιολογικές και δοµηµένες αστικές περιοχές Αποστάσεις 1km από οικισµούς, 5 Km από αεροδρόµια, 1 km από ελικοδρόµια, περιοχές µε υψόµετρο µικρότερο από 1200 m και κλίση <15 ο

δυναµικού: µέση ετήσια ταχύτητα σε ύψος 40 µέτρων από την επιφάνεια του εδάφους Μετρήσεις σε 100 θέσεις + χρήση µαθηµατικών µοντέλων πρόβλεψης Παράµετροι για το χαρακτηρισµό

18 Ν.Λάρισας Κατάλληλο αιολικό δυναµικό Εκµεταλλεύσιµο αιολικό δυναµικό

19 Ν. Καρδίτσης - Ν. Τρικάλων Κατάλληλο αιολικό δυναµικό Εκµεταλλεύσιµο αιολικό δυναµικό

20 Γενικά µετρήσεις µέθοδοι υπολογισµού Θεωρητικά θα πρέπει να υπάρχουν µετρήσεις για χρονική περίοδο ετών Είναι δυνατό να γίνει εκτίµηση αιολικού δυναµικού µε πλήρεις µετρήσεις 12 µηνών Είναι δυνατό να γίνει γρήγορη εκτίµηση του ενδιαφέροντος που χαρακτηρίζει µια υποψήφια θέση µε µετρήσεις 2-3 µηνών και χρήση µεθόδου Measure-Correlate-Predict (MCP) για να αξιοποιηθούν µετρήσεις µακράς διάρκειας γειτονικού σηµείου Η ίδια µέθοδος χρησιµοποιείται για τη διάταξη των Α/Γ στην υποψήφια θέση γνωρίζοντας τις µετρήσεις σε συγκεκριµένο σηµείο (micro-sitting)

υποψήφια θέση µε µετρήσεις 2-3 µηνών και χρήση µεθόδου Measure-Correlate-Predict (MCP) για να αξιοποιηθούν µετρήσεις µακράς διάρκειας

21 Αποτελέσµατα µετρήσεων Μέση ετήσια τιµή ταχύτητας ανέµου Θερµοκρασία αέρα Ατµοσφαιρική πίεση Ροδόγραµµα/ανά µήνα Πληροφορίες σχετικά µε τις εµφανιζόµενες ριπές Παράµετροι της κατανοµής Weibull Χαρακτηριστικά της τύρβης

22 Ισχύουσα Νοµοθεσία (1) Μετρήσεις από πιστοποιηµένο φορέα σύµφωνα µε το πρότυπο DIN-EN ISO/IEC (N.3468) Σαφής αντικατάσταση παλιότερης οδηγίας περί πιστοποιηµένων οργάνων ιάρκεια µετρήσεων 1 έτος µε ποσοστό πληρότητας µεγαλύτερο από 85% (Απόφαση ΡΑΕ 136) 6 µήνες αν η µέση ταχύτητα είναι µεγαλύτερη από 7.5 m/s µε ποσοστό πληρότητας 90% (Απόφαση ΡΑΕ 136) Σε παλιότερη οδηγία γινόταν δεκτές µετρήσεις µικρότερης διάρκειας και χρήση υπολογιστικού µοντέλου σε αυτήν την περίπτωση τα στοιχεία θεωρούνται προσεγγιστικά και βαθµολογούνται χαµηλά (Οδηγός αξιολόγησης)

23 Ισχύουσα Νοµοθεσία (2) Θέση µέτρησης Αντιπροσωπευτική θέση ως προς τον προτεινόµενο σταθµό (Απόφαση ΡΑΕ.136) Για σταθµούς ισχύος άνω των 50 MW µετρήσεις σε περισσότερα του ενός σηµείων (Απόφαση ΡΑΕ.136) Σε παλαιότερη οδηγία η θέση µέτρησης έπρεπε να είναι σαφώς εντός του γηπέδου εγκατάστασης των Α/Γ (Οδηγία αξιολόγησης αιτήσεων) Υπήρχε η δυνατότητα χρήσης µετρήσεων γειτονικής θέσης και συσχετισµός µε υπολογιστικό µοντέλο (Οδηγία αξιολόγησης αιτήσεων) Το ΚΑΠΕ αναλάµβανε τον έλεγχο των στοιχείων µε βάση το δικό του δίκτυο µετρήσεων και το µοντέλο 3D BL (Οδηγία αξιολόγησης αιτήσεων)

24 Ισχύουσα Νοµοθεσία (3) Αποδεκτό Capacity factor> 20% Αποδεκτό IPR > 4% Τα παραπάνω έχουν υπολογιστεί για ελάχιστο τεχνικό αποδεκτό όριο: µέση ταχύτητα ανέµου 6 m/s Για τον υπολογισµό της ετήσιας κατανοµής µέσης ταχύτητας Weibull συντελεστής σχήµατος 1.8 (αντιπροσωπευτική τιµή για σύνθετη τοπογραφία) Τυπική Α/Γ kw D 44 m Τυπική Α/Γ MW D = 80 m Ύψος θέσης µετρήσεων: 10 m

25 Βιβλιογραφία 1) Νόµος 3468( ): «Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιµες πηγές ενέργειας και συµπαραγωγή ηλεκτρισµού και θερµότητας υψηλής απόδοσης και λοιπές διατάξεις» 2) Απόφαση ΡΑΕ 136(20/7/06) 3) Οδηγός αξιολόγησης αιτήσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ και µικρή ΣΗΘ ) Επιχειρησιακό Πρόγραµµα για την ενέργεια µέτρο 3.4, «Ανάπτυξη Γεωγραφικού Πληροφοριακού Συστήµατος για τον προσδιορισµό του τεχνικά και οικονοµικά εκµεταλλεύσιµου αιολικού δυναµικού των ΑΠΕ στον Ελληνικό χώρο» 5) Γ.Μπεργελές, «Ανεµοκινητήρες», Εκδόσεις Συµεών, Αθήνα 6) Κ.Γ.Ράδος, «Αεροδυναµική ανάλυση και βελτιστοποίηση αιολικών ενεργειακών συστηµάτων, PhD Thesis, 1997, ΕΜΠ 7) Burton T, Sharpe D, Jenkins N and E Bossanyi, Wind Energy hand Book, Wiley, ) European Wind Atlas, Riso National Laboratory 9) Spera DA, Wind Turbine Technology, ) Walker JF, Wind Energy Technology 11) Liu, Henry, Wind Engineering: An handbook for structural engineering

Σχετικά έγγραφα

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ ΤΟΥ ΧΑΝΙΟΥ ΤΟΥ ΙΜΠΡΑΗΜ ΚΩΔΙΚΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΖΟΜΕΝΟΥ: 12234

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ ΤΟΥ ΧΑΝΙΟΥ ΤΟΥ ΙΜΠΡΑΗΜ ΚΩΔΙΚΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΖΟΜΕΝΟΥ: 12234 12234 Ένας δηµόσιος χώρος αποτελεί ένα κύτταρο στο δοµηµένο ιστό της πόλης. Δεν πρέπει µόνο να είναι ευδιάκριτος αλλά και να εντάσσεται πλήρως. Οφείλει να ανασυντάσσει την εικόνα της πόλης η οποία είναι