Γηπισκαηηθή Δξγαζία ηεο θνηηήηξηαο ηνπ Σκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ηεο Πνιπηερληθήο ρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξψλ

Transcript

1 ΠΑΝΔΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΔΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΥΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ ΣΟΜΔΑ: ΤΣΗΜΑΣΩΝ ΑΤΣΟΜΑΣΟΤ ΔΛΔΓΥΟΤ Γηπισκαηηθή Δξγαζία ηεο θνηηήηξηαο ηνπ Σκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ηεο Πνιπηερληθήο ρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξψλ Βαζηιηθήο Μπνπγά ηνπ Κσλζηαληίλνπ Αξηζκφο Μεηξψνπ: 6037 Θέκα «Αλάιπζε θαη Έιεγρνο Αηνιηθνύ πζηήκαηνο Παξαγσγήο Ηιεθηξηθήο Δλέξγεηαο κε Αζύγρξνλε Μεραλή» Δπηβιέπσλ Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Αξηζκόο Γηπισκαηηθήο Δξγαζίαο: Πάηξα, Οθηψβξηνο

2 ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πηζηνπνηείηαη φηη ε Γηπισκαηηθή Δξγαζία κε ζέκα «Αλάιπζε θαη Έιεγρνο Αηνιηθνύ πζηήκαηνο Παξαγσγήο Ηιεθηξηθήο Δλέξγεηαο κε Αζύγρξνλε Μεραλή» Σεο θνηηήηξηαο ηνπ Σκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ Βαζηιηθήο Μπνπγά ηνπ Κσλζηαληίλνπ Αξηζκφο Μεηξψνπ:6037 Παξνπζηάζηεθε δεκφζηα θαη εμεηάζηεθε ζην Σκήκα Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ζηηο.../../ Ο Δπηβιέπσλ Ο Γηεπζπληήο ηνπ Σνκέα Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Καζεγεηήο Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Καζεγεηήο 2

3 Αξηζκόο Γηπισκαηηθήο Δξγαζίαο: Θέκα: «Αλάιπζε θαη Έιεγρνο Αηνιηθνύ πζηήκαηνο Παξαγσγήο Ηιεθηξηθήο Δλέξγεηαο κε Αζύγρξνλε Μεραλή» Φνηηεηήο: Βαζηιηθή Μπνπγά Δπηβιέπσλ: Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Πεξίιεςε Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία πξαγκαηεχεηαη ηε κειέηε κηαο δηάηαμεο αλεκνγελλήηξηαο κε επαγσγηθή κεραλή βξαρπθπθισκέλνπ θισβνχ ε νπνία ζπλδέεηαη κέζσ dc δηαζχλδεζεο κε ην δίθηπν. Σε dc δηαζχλδεζε ηε δεκηνπξγεί έλαο dc ππθλσηήο θαη απφ ηελ πιεπξά ηεο κεραλήο ππάξρεη έλαο ac/dc πιήξσο ειεγρφκελνο αλνξζσηήο ηζρχνο ελψ απφ ηελ πιεπξά ηνπ δηθηχνπ βξίζθεηαη έλαο dc/ac πιήξσο ειεγρφκελνο αληηζηξνθέαο ηζρχνο. θνπφο ηεο εξγαζίαο είλαη αξρηθά λα κειεηήζνπκε ζεσξεηηθά ην ζπλνιηθφ ζχζηεκα ηεο αλεκνγελλήηξηαο ρξεζηκνπνηψληαο ην κεηαζρεκαηηζκφ Park γηα ηε κνληεινπνίεζε ηνπ ζην d-q πιαίζην αλαθνξάο. ηε ζπλέρεηα πξνρσξνχκε ζηνλ ππνινγηζκφ ησλ εμηζψζεσλ ζην ρψξν θαηάζηαζεο θαη ηέιηθά πξνηείλνπκε έλα ζχζηεκα ειέγρνπ ην νπνίν βαζίδεηαη ζηνπο PI ειεγθηέο. Σέινο, πξνζνκνηψλνπκε ην παξαπάλσ ζχζηεκα κε ηε βνήζεηα ηεο εθαξκνγήο Simulink ηνπ ινγηζκηθνχ Matlab θαη κειεηψληαο ηα απνηειέζκαηα, εμάγνπκε ηα αλάινγα ζπκπεξάζκαηα. 3

4 Ευχαριςτίεσ Θα ήθελα να ευχαριςτήςω θερμά τον επιβλζποντα καθηγητή μου Αντώνιο Αλεξανδρίδη για την υποςτήριξη,τη βοήθεια και την κατανόηςη του ςτο ςφνολο τησ προετοιμαςίασ και διεκπεραίωςησ τησ παροφςασ εργαςίασ. Επίςησ, ευχαριςτώ πολφ το διδακτορικό φοιτητή Μπουρδοφλη Μιχαήλ για την πολφ ςημαντική βοήθειά του και για το χρόνο που διζθεςε, καθώσ και τη φίλη και ςυμφοιτήτριά μου Βαϊα Γκουντρουμάνη για την πολφτιμη ςυνεργαςία που είχαμε. Τζλοσ, ευχαριςτώ την οικογζνειά μου για την αγάπη και την εμπιςτοςφνη που μου δείχνει όλα αυτά τα χρόνια. 4

5 ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ δηπισκαηηθή απηή εξγαζία έρεη σο αληηθείκελν ηε κειέηε, ηελ αλάιπζε θαη ηνλ έιεγρν αηνιηθνχ ζπζηήκαηνο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κε επαγσγηθή κεραλή βξαρπθπθισκέλνπ θισβνχ. πγθεθξηκέλα ππνινγίζηεθαλ νη εμηζψζεηο πνπ ραξαθηεξίδνπλ ην ζπλνιηθφ ζχζηεκα ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ κεηαηξνπέσλ ac/dc, dc/acθαη ηεο dcδηαζπλδεζεο θαη ζηε ζπλέρεηα πξνηείλακε έλα ζχζηεκα ειέγρνπ κε PI ειεγθηέο ην νπνίν θαη πξνζνκνηψζακε κε ην Simulinkηνπ Matlab. Αλαιπηηθά, ζην θεθάιαην 1 θάλνπκε ιφγν γηα ηηο αλαλεσζηκεο πεγέο ελέξγεηαο δίλνληαο θάπνηεο επηπιένλ πιεξνθνξίεο γηα ηηο πην δηαδεδνκέλεο κε ζπκβαηηθεο πεγέο ελέξγεηαο φπσο είλαη ε ειηαθή, ε αηνιηθή, ε γεσζεξκηθε, ε ζαιάζζηα, ε πδξαπιηθή θαη ε ελέξγεηα απφ βηνκάδα. Δπηπιένλ, θαηαγξάθνληαη ηα θπξηφηεξα πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα απφ ηε ρξήζε ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο θαη ηέινο δίλνληαη ζηαηηζηηθά ζηνηρεία ηφζν γηα ηελ αδεηνδφηεζε φζν γηα ηελ εγθαηεζηεκέλε ηζρχ ζηελ Διιάδα ζήκεξα. ην θεθάιαην 2 αλαθεξφκαζηε πην δηεμνδηθά ζηελ αηνιηθή ελέξγεηα επηζεκαίλνληαο ηα πην ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα απφ ηε ρξήζε ηεο. Δπίζεο θάλνπκε κηα ζεσξεηηθή πξνζέγγηζε ησλ ζηνηρείσλ ηνπ αλέκνπ πξνθεηκέλνπ λα δείμνπκε πψο απηά εκπιέθνληαη ζηελ παξαγσγή ηειηθά ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κέζσ ηεο αλεκνγελλήηξηαο. ην θεθάιαην 3 παξνπζηάδνπκε ηε δνκή κηαο αλεκνγελλήηξηαο φπσο επίζεο ηηο θαηεγνξίεο θαη ηνπο ηχπνπο αλεκνγελλεηξηψλ. Δπηπξφζζεηα, αλαθεξφκαζηε ζηα ήδε ησλ ειέγρσλ πνπ εθαξκφδνληαη ζηηο αλεκνγελλήηξηεο θαζψο θαη ηηο ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη. Σέινο, παξαζέηνπκε ηνπο ηχπνπο ησλ ειεθηξηθψλ κεραλψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θαη δίλνπκε πιεξνθνξίεο γηα ηα αηνιηθά πάξθα. ην θεθάιαην 4 γίλεηαη ε αλάιπζε ηνπ ζπζηήκαηνο κεηαβιεηψλ ζηξνθψλ κε επαγσγηθή κεραλή βξαρπθπθισκέλνπ θισβνχ ρξεζηκνπνηψληαο ην κεηαζρεκαηηζκφ Park. Δπίζεο ππνινγίδνπκε ηηο δηαθνξηθέο εμηζψζεηο πνπ πεξηγξάθνπλ ην ζχζηεκα θαη ηέινο πξνηείλνπκε έλα ζχζηεκα ειέγρνπ ηεο επαγσγηθήο γελλήηξηαο θάλνληαο ρξήζε PI ειεγθηψλ. ην θεθάιαην 5 παξαζέηνπκε φιεο ηηο παξακέηξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο θαζψο επίζεο θαη ηα θέξδε ησλ ειεγθηψλ ηα νπνία ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηνλ έιεγρν ηνπ ζπζηήκαηνο. Έρνληαο θάλεη ηελ πξνζνκνίσζε ηνπ ζπζηεκαηνο κε ηε βνήζεηα ηεο εθαξκνγήο Simulink ηνπ Matlabπαξαζέηνπκε θαη αλαιχνπκε ηα απνηειέζκαηα. 5

6 Σέινο, θαηαγξάθεηαη ε βηβιηνγξαθία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε θαη επηζπλάπηεηαη ν θψδηθαο ηνπ Matlab ζε CD 6

7 Πεξηερόκελα Πξφινγνο Κεθάιαην 1: Αλαλεψζηκεο Πεγέο Δλέξγεηαο 1.1 Γεληθά Αηνιηθή ελέξγεηα Ζιηαθή ελέξγεηα Γεσζεξκηθή ελέξγεηα Τδξαπιηθή ελέξγεηα Θαιάζζηα ελέξγεηα Δλέξγεηα απφ βηνκάδα Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα ΑΠΔ Πιενλεθηήκαηα ΑΠΔ Μεηνλεθηήκαηα ΑΠΔ Οη ΑΠΔ ζηελ Διιάδα ζήκεξα Κεθάιαην 2: Αηνιηθή Δλέξγεηα Θεσξεηηθή Πξνζέγγηζε ζηνηρείσλ Αλέκνπ 2.1 Γεληθά Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα Θεσξεηηθή πξνζέγγηζε ηνπ αλέκνπ Μέζε ηαρχηεηα θαη ζρεηηθή θαηαλνκή ηνπ αλέκνπ Αεξνδπλακηθφο ζπληειεζηήο ηζρχνο θαη ηζρχο αλέκνπ Κεθάιαην 3: Αλεκνγελλήηξηεο Αηνιηθά Πάξθα 3.1 Γνκή αλεκνγελλήηξηαο Καηεγνξίεο αλεκνγελλεηξηψλ

8 3.2.1 Οξηδφληηνπ άμνλα Κάζεηνπ άμνλα χγθξηζε αλεκνγελλήηξηαο νξηδφληηνπ θαη θάζεηνπ άμνλα Σχπνη αλεκνγελλεηξηψλ Αλεκνγελλήηξηεο ζηαζεξήο ηαρχηεηαο Αλεκνγελλήηξηεο κεηαβιεηήο ηαρχηεηαο χγθξηζε ησλ δχν ηχπσλ αλεκνγελλεηξηψλ Έιεγρνο ηζρχνο ζε αλεκνγελλήηξηεο Μεραληθφο έιεγρνο ηζρχνο Ζιεθηξνληθφο έιεγρνο ηζρχνο Υξεζηκνπνηνχκελνη ηχπνη γελλήηξηαο Αηνιηθά πάξθα Γεληθά Λεηηνπξγία ηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ πληήξεζε ηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ Κεθάιαην 4: Αλάιπζε Αηνιηθνχ πζηήκαηνο Μεηαβιεηψλ ηξνθψλ κε Δπαγσγηθή ΓελλήηξηαΒξαρπθπθισκέλνπ Κισβνχ 4.1 Γεληθά Υξεζηκνπνηνχκελν κνληέιν ζπζηήκαηνο- Μεηαζρεκαηηζκφο Park Μεηαθέξνληαο ην ζπλνιηθφ κνληέιν ζην d-q πιαίζην αλαθνξάο Δπαγσγηθή κεραλή Ο κεηαηξνπέαο ζηελ πιεπξά ηνπ δηθηχνπ DC δηαζχλδεζε Έιεγρνο επαγσγηθήο γελλήηξηαο βξαρπθπθισκέλνπ θισβνχ

9 4.4.1 Γεληθά Σν ζπλνιηθφ κνληέιν ζην ρψξν θαηάζηαζεο Σν ζρήκα ειέγρνπ κε PI ειεγθηέο Κεθάιαην 5: Απνηειέζκαηα θαη ζπκπεξάζκαηα απφ ηελ πξνζνκνίσζε ηνπ ζπζηήκαηνο 5.1 Γεληθά Πξνζνκνίσζε ηνπ ζπζηήκαηνο πκπεξάζκαηα Βηβιηνγξαθία

10 10

11 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 ΑΝΑΝΔΩΗΜΔ ΠΖΓΔ ΔΝΔΡΓΔΗΑ 11

12 1.1 Γεληθά Οη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο είλαη ειάρηζηα ή θαζφινπ ξππνγφλεο θαη σο εθ ηνχηνπ ν ήιηνο, ν άλεκνο, ην λεξφ, ε γεσζεξκία θαη ε βηνκάδα, πνπ απνηεινχλ πεγέο ελέξγεηαο θηιηθέο πξνο ην πεξηβάιινλ, κπνξνχλ θαη πξέπεη λα ηηο εθκεηαιιεπηνχκε νηθνλνκηθά ψζηε λα ζπκβάιινπλ ζηελ αεηθφξν αλάπηπμε. ηε ρψξα καο ππάξρεη ε δπλαηφηεηα αμηνπνίεζεο απηψλ ησλ πεγψλ ελέξγεηαο, γηαηί θαη ζεκαληηθή ειηνθάλεηα έρνπκε θαη αηνιηθφ δπλακηθφ ππάξρεη, ηδηαίηεξα ζηα λεζηά, αιιά θαη πδάηηλν δπλακηθφ ζηηο νξεηλέο πεξηνρέο. O νξηζκφο πνπ δίλεηαη ζηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο είλαη ν εμήο: απνηεινχλ ηνπο θπζηθνχο δηαζέζηκνπο πφξνπο - πεγέο ελέξγεηαο, πνπ ππάξρνπλ ζε αθζνλία ζην θπζηθφ καο πεξηβάιινλ, πνπ δελ εμαληινχληαη αιιά δηαξθψο αλαλεψλνληαη θαη πνπ δχλαληαη λα κεηαηξέπνληαη ζε ειεθηξηθή ή ζεξκηθή ελέξγεηαο. Οη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο δελ επηβαξχλνπλ ην πεξηβάιινλ είλαη θαζαξέο πεγέο ελέξγεηαο, φπσο: Ο ίδηνο ν ήιηνο (ειηαθή ελέξγεηα), Ο άλεκνο (αηνιηθή ελέξγεηα), Ζ πδξνειεθηξηθή, Ζ παιηξξντθήελέξγεηα Ζ ελέξγεηα ηεο βηνκάδαο Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα Αλαγθαίεο πξνυπνζέζεηο γηα λα είλαη ρξήζηκε κηα πεγή ελέξγεηαο είλαη: Ζ ελέξγεηα απηή λα είλαη άθζνλε θαη ε πξφζβαζε ζηελ ελεξγεηαθή πεγή εχθνιε Να κεηαηξέπεηαη ρσξίο δπζθνιία ζε κνξθή πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί απφ ηα ζχγρξνλα κεραλήκαηα Να κεηαθέξεηαη εχθνια. Να απνζεθεχεηαη εχθνια. Παξφιν πνπ νη ΑΠΔ εμππεξεηνχλ ην ζηφρν ηεο πξνζηαζίαο ηνπ πεξηβάιινληνο, γηαηί είλαη «θαζαξέο» θαη θηιηθέο πξνο ην πεξηβάιινλ,ε ρξήζε ηνπο είλαη αθφκε πνιχ πεξηνξηζκέλε ζε παγθφζκηα θιίκαθα ζε ζρέζε κε απηή ησλ ζπκβαηηθψλ. Ο κεγάινο ζηφρνο είλαη λα θαζηεξσζνχλ αθελφο εμαζθαιίδνληαο κεγαιχηεξε νηθνλνκηθή επζηάζεηα ζε θξάηε εμαξηεκέλα ελεξγεηαθά θαη αθεηέξνπ κεηψλνληαο ηηο θιηκαηνινγηθέο δηαηαξαρέο πνπ παξαηεξνχκε πιένλ ζε παγθφζκηα θιίκαθα φιν θαη πην έληνλα εμαηηίαο θπξίσο ηηο νινέλα θαη απμαλφκελεο ρξήζεο ησλ ζπκβαηηθψλ κνξθψλ ελέξγεηαο. 12

13 Πξνθεηκέλνπ λα εγθαηαζηαζεί ζχζηεκα παξαγσγήο ελέξγεηαο πνπ βαζίδεηαη ζηηο αλαλεψζηκεο πεγέο θαη ην ζχζηεκα απηφ λα παξέρεη απηνλνκία απφ ην δίθηπν ζα πξέπεη λα ηζρχνπλ ηα αθφινπζα: ε ηνπνζεζία πνπ βξίζθεηαη ε εγθαηάζηαζε λα έρεη επαξθέο δπλακηθφ Α.Π.Δ. λα κελ ππάξρεη πθηζηάκελε ζχλδεζε κε ην δίθηπν ή λα κελ απαηηείηαη γηα λα πινπνηεζεί επέθηαζε γξακκψλ πνπ επηθέξεη κεγάιν θφζηνο λα ππάξρεη επηζπκία γηα ελεξγεηαθή αλεμαξηεζία απφ ηνλ πάξνρν ειεθηξηθήο ελέξγεηαο λα ππάξρεη επηζπκία θαη νηθνλνκηθή δπλαηφηεηα λα επελδπζνχλ ζε ΑΠΔ γηα πεξηβαιινληηθνχο ιφγνπο λα ππάξρεη κειινληηθφο ζρεδηαζκφο γηα επέθηαζε ηνπ δηθηχνπ θαη αγνξά απφ ην δίθηπν ηεο πιενλάδνπζαο ελέξγεηαο. 1.2Αηνιηθή ελέξγεηα Ζ εθκεηάιιεπζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο θαζηζηά απαξαίηεηε ηελ ρξήζε εηδηθψλ δηαηάμεσλ πνπ εθζέηνπλ έλαλ δξνκέα (πηεξσηή ηχπνπ έιηθαο, κε έλα ε πεξηζζφηεξα πηεξχγηα) ζην ξεχκα ηνπ αλέκνπ, ιακβάλνληαο έηζη κέξνο ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηάο ηνπ, κε απνηέιεζκα ηελ πεξηζηξνθηθή θίλεζε ηνπ δξνκέα. Οη δηαηάμεηο απηέο ιέγνληαη 13

14 αλεκνγελλήηξηεο φηαλ ν άμνλαο ηνπο θηλεί ειεθηξνγελλήηξηα παξάγσγεο ξεχκαηνο. ηηο αλεκνγελλήηξηεο ε αηνιηθή ελέξγεηα κεηαηξέπεηαη ζε πεξηζηξνθηθή θίλεζε ηνπ δξνκέα ηνπ αεξνθηλεηήξα θαη ηνπ άμνλά ηνπ. Ζ ζχλδεζε αλεκνγελλεηξηψλ ζην ειεθηξηθφ δίθηπν κηαο ρψξαο απνηειεί, απφ νηθνλνκηθήο απφςεσο, κηα πνιχ ζεκαληηθή εθαξκνγή ηνπο. απηή ηελ πεξίπησζε θαηαζθεπάδεηαη κηα ζπζηνηρία πνιιψλ αλεκνγελλεηξηψλ, γλσζηή σο αηνιηθφ πάξθν, πνπ εγθαζίζηαηαη θαη ιεηηνπξγεί ζε κία πεξηνρή κε πςειφ αηνιηθφ δπλακηθφ. Ζ ζπλνιηθή ελέξγεηα πνπ παξάγεηαη ζην αηνιηθφ απηφ πάξθν δηνρεηεχεηαη ζην ειεθηξηθφ ζχζηεκα. Οη αλεκνγελλήηξηεο κπνξεί, επίζεο, λα ιεηηνπξγνχλ απηφλνκα γηα λα παξάγνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα, ζε πεξηνρέο πνπ δελ ειεθηξνδνηνχληαη, κεραληθή ελέξγεηα, ζε αληιηνζηάζηα, θαζψο θαη ζεξκφηεηα. Ωζηφζν, ζε ηέηνηνπ είδνπο εθαξκνγέο ε ηζρχο πνπ παξάγεηαη, φπσο επίζεο θαη ε νηθνλνκηθή ηνπο ζεκαζία, είλαη πεξηνξηζκέλε. πλήζσο, ε αηνιηθή ελέξγεηα ρξεζηκνπνηείηαη: A. Γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ ζε πεξηνρέο ζπλδεδεκέλεο ζην δίθηπν είηε γηα ηελ θάιπςε ίδησλ αλαγθψλ, είηε γηα ηελ πψιεζε ηνπ ξεχκαηνο ζηελ εηαηξεία εθκεηάιιεπζεο ηνπ δηθηχνπ. B. Γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ ζε πεξηνρέο πνπ δελ είλαη ζπλδεδεκέλεο ζην δίθηπν, γηα ιεηηνπξγία είηε κφλεο ηνπο κε ζπζζσξεπηέο, είηε ζε ζπλδπαζκφ κε ζηαζκφ ειεθηξνπαξαγσγήο κε ληίδει. C. Γηα ζέξκαλζε (π.ρ. ζε ζεξκνθήπηα) κε δηαδνρηθή κεηαηξνπή ηεο ζε ειεθηξηζκφ θαη αθνινχζσο ζε ζεξκφηεηα κε ηε ρξήζε ειεθηξηθήο αληίζηαζεο ή κε ηελ θίλεζε αληιηψλ ζεξκφηεηαο. Ζ ρξήζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο απνηειεί κία απφ ηηο θαζαξφηεξεο ελεξγεηαθέο επηινγέο. Ωζηφζν, παξνπζηάδεη κεξηθέο θνηλσληθέο θαη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο. Μία απφ απηέο είλαη ε αηζζεηηθή. Σα αηνιηθά πάξθα ζε θαηνηθεκέλεο πεξηνρέο ή θπζηθά ηνπία πξνθαινχλ κε ηελ εκθάληζή ηνπο αιιά θαη ηνλ ζφξπβν πνπ παξάγνπλ ηηο αληηδξάζεηο νξηζκέλσλ. Δπηπιένλ, πεξηβαιινληηθή επίπησζε ηεο ρξήζεο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ απνηειεί ν ζάλαηνο πνπιηψλ απφ ηα πηεξχγηα ηνπο. Τπνινγίδνληαη 20 κε 30 ζάλαηνη πνπιηψλ εηεζίσο γηα θάζε αηνιηθφ πάξθν. Βέβαηα, πξέπεη λα αλαθέξνπκε φηη ζηηο επηπηψζεηο ηεο ρξήζεο ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο ζπγθαηαιέγνληαη νη ειεθηξνκαγλεηηθέο παξεκβνιέο. Παιαηφηεξα, ππήξραλ πεξηπηψζεηο πνπ νη αλεκνγελλήηξηεο πξνθαινχζαλ παξεκβνιέο ζε ηειενξάζεηο, ξαδηφθσλα, κηθξνθπκαηηθά θαη λαπηηιηαθά ζπζηήκαηα. ήκεξα, ην γεγνλφο φηη νη λεφηεξεο ζρεδηάζεηο δελ ρξεζηκνπνηνχλ κεηαιιηθά πηεξχγηα έρεη ειαηηψζεη ζεκαληηθά ην πξφβιεκα. Δπίζεο, ε ρξήζε ηνπ εδάθνπο απνηειεί ζεκαληηθφ ζέκα θαζψο ηα πεξηζζφηεξα αηνιηθά πάξθα απαηηνχλ ιηγφηεξα απφ 80 ζηξέκκαηα αλά MWatt παξαγφκελεο ηζρχνο. Βέβαηα, ν ρψξνο θάησ απφ ηηο αλεκνγελλήηξηεο κπνξεί λα εμαθνινπζήζεη λα ρξεζηκνπνηείηαη γηα 14

15 γεσξγηθέο ή άιιεο ρξήζεηο. Σέινο, ζε πεξίπησζε έληνλσλ κεραληθψλ θαηαπνλήζεσλ κπνξεί λα πξνθιεζνχλ θαηαζηξνθηθέο βιάβεο, φπσο ε πηψζε πηεξπγίσλ ζην έδαθνο, νη νπνίεο είλαη πνιχ ζεκαληηθέο αιιά ζπάληεο. 1.3Ηιηαθή Δλέξγεηα Απφ ηα αξραία ρξφληα, ε ειηαθή ελέξγεηα αμηνπνηήζεθε απφ ηνλ άλζξσπν ζηε γεσξγία, ηελ θαηνηθία θαη ηε βηνκεραλία. ηε λεφηεξε επνρή, φκσο, ρξεηάζηεθε λα μεζπάζεη ε ελεξγεηαθή θξίζε ηνπ 1973, ψζηε λα ζηξαθεί μαλά ην ελδηαθέξνλ ηνπ θφζκνπ ζε ελαιιαθηηθέο πεγέο ελέξγεηαο φπσο ε ειηαθή. Απφ ηηο αξρέο, θηφιαο, ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1970 είρε επηδεηρζεί ελδηαθέξνλ γηα έξεπλα θαη εθαξκνγή ζηελ ειηαθή ελέξγεηα. ήκεξα, ηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχληαη ζε έλα επξχηαην θάζκα εθαξκνγψλ, φπσο είλαη ε παξαγσγή ειεθηξηζκνχ απφ κεγάιεο κνλάδεο θαη απεπζείαο ζχλδεζε κε ην δίθηπν ειεθηξνπαξαγσγήο, ή αθφκε ζε νηθηαθφ θαη εκπνξηθφ επίπεδν γηα θάιπςε βαζηθψλ αλαγθψλ (π.ρ. θσηηζκφο, ςπγείν, ηειεφξαζε θ.ιπ.), ηειεπηθνηλσλίεο, άληιεζε λεξνχ, ζεκαηνδφηεζε θ.ιπ. ηελ Διιάδα ππάξρνπλ πνιιέο εθαξκνγέο πνπ 15

16 αθνξνχλ θπξίσο ηελ ειεθηξνδφηεζε απνκαθξπζκέλσλ πεξηνρψλ, ζηηο νπνίεο ππάξρεη πξφβιεκα ειεθηξνδφηεζεο απφ ην δίθηπν ηεο ΓΔΖ, θαζψο επίζεο θαη επελδχζεηο γηα πψιεζε ηνπ παξαγφκελνπ ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο ζηε ΓΔΖ. Δπηπιένλ, αμηφινγεο είλαη νη εθαξκνγέο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηε ζέξκαλζε θαη ην δξνζηζκφ (ςχμε) θηηξίσλ, κε ηε ρξήζε ελεξγεηηθψλ θαη παζεηηθψλ (βηνθιηκαηηθψλ) ζπζηεκάησλ. ε παγθφζκηα θιίκαθα, ε πνζφηεηα ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο πνπ θαηαθζάλεη ζηε γε κέζα ζε κία πεξίνδν δχν εβδνκάδσλ, ζχκθσλα κε έξεπλα ηνπ Τπνπξγείνπ Δλέξγεηαο ησλ ΖΠΑ, είλαη ηζνδχλακε κε ηελ ελέξγεηα φισλ ησλ απνζεκάησλ θπζηθψλ θαπζίκσλ πδξνγνλαλζξάθσλ (γαηάλζξαθα, πεηξειαίνπ θαη θπζηθνχ αεξίνπ). Δίλαη γεγνλφο φηη ε ζπλνιηθή ειηαθή ελέξγεηα πνπ πξνζπίπηεη ζηε γήηλε αηκφζθαηξα κέζα ζε έλα ρξφλν, ηζνχηαη πεξίπνπ κε θνξέο ηελ ελέξγεηα πνπ ρξεζηκνπνηεί ε αλζξσπφηεηα εηεζίσο. Ζ κέζε έληαζε ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηα εμσηεξηθά φξηα ηεο αηκφζθαηξαο είλαη 1.36 kwatts αλά ηεηξαγσληθφ κέηξν (κεηξνχκελε ζην θάζεην πξνο απηήλ επίπεδν) αξηζκφο πνπ απνηειεί ειηαθή ζηαζεξά θαη ιακβάλεη ηε κέγηζηε απηή ηηκή φηαλ ν ήιηνο είλαη θαηαθφξπθνο ζηνλ νπξαλφ. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο ππφινηπεο εκέξαο, ε ιακβαλφκελε ελέξγεηα εμαξηάηαη απφ ηε γσλία πξφζπησζεο ησλ ειηαθψλ αθηηλψλ πάλσ ζηελ επηθάλεηα ηεο αηκφζθαηξαο. Τπάξρνπλ, βέβαηα, θαη άιιεο παξάκεηξνη πνπ επεξεάδνπλ ηε ιακβαλφκελε ειηαθή ελέξγεηα, φπσο ην γεσγξαθηθφ πιάηνο, ε ρξνληθή ζηηγκή ηεο εκέξαο θαη ε επνρή ηνπ ρξφλνπ. Σέινο, αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη γηα ην κηζφ πεξίπνπ ρξνληθφ δηάζηεκα ε γε δελ ιακβάλεη απεπζείαο ειηαθή ελέξγεηα. Δίλαη γεγνλφο φηη αλ ε ζεκεξηλή ηερλνινγία κπνξνχζε λα ζπιιάβεη ηελ πνζφηεηα ηεο δηαζέζηκεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηα εμσηεξηθά φξηα ηεο αηκφζθαηξαο, ηφηε δελ ζα ππήξρε πξφβιεκα εμάληιεζεο ησλ ελεξγεηαθψλ πεγψλ. ηελ πεξίπησζε απηή, δειαδή έρνληαο αθζνλία ελέξγεηαο, ζα ππήξρε πεξηζζφηεξνο ηζφηηκνο αληαγσληζκφο ησλ αλαπηπζζφκελσλ θαη βηνκεραληθψλ ρσξψλ ζηελ παγθφζκηα αγνξά. Δμάιινπ, ε ρξήζε θζελψλ ελεξγεηαθψλ πεγψλ απνηειεί απαίηεζε ηεο παξαγσγήο αγαζψλ θαη ππεξεζηψλ. Ωζηφζν,ην κεγαιχηεξν πνζφ ηεο ελέξγεηαο απηήο δελ κπνξεί λα ζπιιερζεί. Καζψο δηαρέεηαη κέζα ζηελ αηκφζθαηξα, αλαθιάηαη πίζσ ζην δηάζηεκα ή απνξξνθάηαη απφ ηα θπηά θαη ηηο πδάηηλεο κάδεο. Παξά ην γεγνλφο φηη νη απψιεηεο απηέο είλαη ζεκαληηθέο, ν ήιηνο απνηειεί κηα πξαγκαηηθά αλεμάληιεηε πεγή ελέξγεηαο θαη παξέρεη ηεξάζηηα απνζέκαηα ελέξγεηαο. Γηα παξάδεηγκα, πεξίπνπ ην 13% ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηα εμσηεξηθά φξηα ηεο αηκφζθαηξαο, θζάλεη ζην έδαθνο. Αλ ε ελέξγεηα απηή κεηαηξεπφηαλ ζε ειεθηξηζκφ, κε βαζκφ απφδνζεο 20%, ηφηε ζα ήηαλ δπλαηφ λα ηξνθνδνηεζνχλ φιεο νη ειεθηξηθέο αλάγθεο κίαο ρψξαο. Πξαθηηθά, αλ έλα ζπίηη κπνξνχζε λα ρξεζηκνπνηήζεη νιφθιεξε ηελ ειηαθή ελέξγεηα πνπ πξνζπίπηεη ζηελ νξνθή ηνπ, ζα θάιππηε φιεο ηηο ειεθηξηθέο ηνπ αλάγθεο. 16

17 1.4Γεσζεξκηθή Δλέξγεηα Οη ζεξκέο πεγέο πνπ αλαβιχδνπλ απφ ηα βάζε ηεο γεο καξηπξνχλ φηη ην εζσηεξηθφ ηεο είλαη δεζηφ θαη πεξηθιείεη ζεξκφηεηα ε νπνία νλνκάδεηαη γεσζεξκηθή ελέξγεηα ή απιά γεσζεξκία. Πξάγκαηη, αλ αλνίμνπκε κηα γεψηξεζε, ζα παξαηεξήζνπκε φηη ε ζεξκνθξαζία ηεο γεο θάησ απφ ηα πφδηα καο απμάλεη φζν πξνρσξάκε βαζχηεξα. Ζ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο πνηθίιεη αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία κε ηελ νπνία απηή εμάγεηαη απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο. Έηζη, ν άλζξσπνο ηε ρξεζηκνπνηεί γηα λα παξάγεη ειεθηξηζκφ (φηαλ ε γεσζεξκία εμάγεηαη κε ηε κνξθή βξαζηνχ λεξνχ ή αηκνχ), γηα ζέξκαλζε θηηξίσλ, γηα ζέξκαλζε ζεξκνθεπίσλ θαη εδαθψλ (επεηδή ηα θπηά αλαπηχζζνληαη πεξηζζφηεξν κε ηε δέζηε), γηα ηρζπνθαιιηέξγεηεο θαη θπζηθά γηα ζεξκά ινπηξά. ηελ Διιάδα, γεσζεξκία θαηάιιειε γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ βξίζθεηαη ζε κηθξά βάζε ζηα λεζηά ηνπ εθαηζηεηαθνχ ηφμνπ ηνπ Αηγαίνπ, φπσο είλαη ε Μήινο, ε αληνξίλε θαη ε Νίζπξνο, αιιά θαη ζηε Λέζβν, ηε ακνζξάθε θαη αιινχ. Γεσζεξκία 17

18 θαηάιιειε γηα ζέξκαλζε θαη αγξνηηθέο εθαξκνγέο απαληάηαη ζε κηθξά βάζε ζε πνιιέο πεξηνρέο ζηηο πεδηάδεο ηεο Μαθεδνλίαο θαη ηεο Θξάθεο. ήκεξα, ν άλζξσπνο, κε ρξήζε γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο, νη νπνίεο κπνξνχλ θαη αλεβάδνπλ ηε δηαζέζηκε ζεξκνθξαζία, θαηάθεξε λα αμηνπνηήζεη ηε ζεξκφηεηα πνπ βξίζθεηαη ζην έδαθνο ζε βάζνο κεξηθψλ κέηξσλ γηα ζέξκαλζε ρψξσλ. Σα ίδηα κεραλήκαηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαη γηα θιηκαηηζκφ. Βαζηθφ πιενλέθηεκα ησλ γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο είλαη φηη ην έδαθνο έρεη παληνχ ζηαζεξή ζεξκνθξαζία, πεξίπνπ 15 ν C, αλεμάξηεηα απφ ηε δέζηε ή ην θξχν πνπ έρεη ζηελ αηκφζθαηξα. Καηά ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ν επθνιφηεξνο ηχπνο γεσζεξκηθήο πεγήο είλαη ε πεγή μεξνχ αηκνχ απφ γεψηξεζε. ηηο πεγέο απηνχ ηνπ είδνπο νη ελεξγεηαθνί ζηαζκνί είλαη απινί θαη ζηελ αξρή ιεηηνπξγίαο θαη πξαθηηθά. Οη γεσηξήζεηο παξέρνπλ ηνλ αηκφ είηε κε ηε κνξθή θνξεζκέλνπ αηκνχ είηε ζαλ ειάρηζηα ππέξζεξκν. πλήζσο, ν αηκφο θηιηξάξεηαη γηα απνκάθξπλζε ζηεξεψλ θαη μεξαίλεηαη γηα απνκάθξπλζε ζπκππθλσκάησλ πνπ πηζαλφλ λα ζρεκαηηζηνχλ ζηνπ αγσγνχο κεηαθνξάο. ηε ζπλέρεηα νδεγείηαη ζε έλα θιαζηθφ ζηξφβηιν ρακειήο πίεζεο, ν νπνίνο θηλεί κία ειεθηξνγελλήηξηα. Ο ελ κέξεη ζπκππθλσκέλνο αηκφο ή ζηέιλεηαη ζε έλα ζπκππθλσηή ή εθθελψλεηαη απεπζείαο ζηελ αηκφζθαηξα. Ζ ηειεπηαία ιχζε είλαη θαη ε πην απιή θαη ζπρλά ρξεζηκνπνηείηαη ζε ζπλδπαζκφ κε κηθξά αληιεηηθά ζπγθξνηήκαηα ζηα πξψηα ζηάδηα αλάπηπμεο αγξψλ αθφκα θαη αλ ζπαηαιηέηαη θάπνηα ελέξγεηα αηκνχ. Έλαο ζηξφβηινο ζπκπχθλσζεο παξάγεη ηε δηπιάζηα ειεθηξηθή ελέξγεηα απφ έλα κε ζπκπχθλσζεο γηα ηηο ίδηεο ζπλζήθεο εηζφδνπ. Δίλαη γεγνλφο φηη ε γεσζεξκία είλαη κηα αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο θαζψο φζν εκείο ηελ αμηνπνηνχκε ηφζν απηή αλαλεψλεηαη ιφγσ ηεο ξνήο ζεξκφηεηαο απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο. ηελ Διιάδα, νη ηακαηηθέο εθαξκνγέο ηεο γεσζεξκίαο θπξηαξρνχλ κε πνζνζηφ 39%, ελψ ε αμηνπνίεζε ηεο γεσζεξκίαο ζηελ ζέξκαλζε ησλ ρψξσλ θαίλεηαη λα ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ Διιάδα ζε πνζνζηφ κφλν 1%. 18

19 1.5. Τδξνειεθηξηθή Δλέξγεηα Σα λεξά, ηα νπνία πξνέξρνληαη απφ ην ιηψζηκν ησλ πάγσλ θαη ηνπ ρηνληνχ ή ηε βξνρή πνπ πέθηεη ζε κεγάιν πςφκεηξν, έρνπλ ελέξγεηα θαζψο θαηεβαίλνπλ πξνο ρακειφηεξεο πεξηνρέο. Όηαλ ε θάζνδφο ηνπο, φκσο, γίλεηαη απφ πνιιά ζεκεία είλαη δχζθνιν, ζε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο θαη αδχλαην, λα εθκεηαιιεπηνχκε απηή ηελ ελέξγεηα. Ωζηφζν, ππάξρεη ε δπλαηφηεηα λα «απνζεθεχζνπκε» ηελ ελέξγεηα ηνπ λεξνχ ζπγθεληξψλνληαο ην ζε ηερλεηέο ιίκλεο (ηακηεπηήξεο) ζε κεγάιν πςφκεηξν. ηε ζπλέρεηα, κπνξνχκε λα εθκεηαιιεπηνχκε απηή ηελ απνζεθεπκέλε ελέξγεηα, κεηαηξέπνληάο ηε ζε άιιε κνξθή ελέξγεηαο, αλ αθήζνπκε ην λεξφ λα ξέεη κέζα ζε αγσγνχο κε ηαρχηεηα (ιφγσ ηεο δηαθνξάο πςνκέηξνπ) πξνο ρακειφηεξεο πεξηνρέο. Έηζη, ην λεξφ, θαζψο ζα πέθηεη κε ηαρχηεηα, κπνξεί λα πεξηζηξέςεη κεγάινπο ηξνρνχο πνπ έρνπλ πηεξχγηα ζηελ πεξηθέξεηά ηνπο (πδξνζηξνβίινπο). Απηή ηελ πεξηζηξνθή είρε εθκεηαιιεπηεί απφ παιηά ν άλζξσπνο γηα ηε ιεηηνπξγία ησλ λεξφκπισλ, θπξίσο, πνπ άιεζαλ ηα ζηηεξά. Αθφκα θαη ζήκεξα ππάξρνπλ παξαδνζηαθέο εγθαηαζηάζεηο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ην λεξφ κηθξψλ ηακηεπηήξσλ ή θαη ην λεξφ πδαηνξεπκάησλ, πνπ βξίζθνληαη ζε θάπνην πςφκεηξν. ηε ζχγρξνλε επνρή ην λεξφ ησλ ηακηεπηήξσλ, πνπ ζπλήζσο δεκηνπξγνχληαη κε ηερλεηά θξάγκαηα, ρξεζηκνπνηείηαη ζρεδφλ απνθιεηζηηθά γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζε πδξνειεθηξηθνχο ζηαζκνχο. ηε Διιάδα, φπνπ δελ ππάξρεη αθζνλία ζε λεξά, νη πδαηνηακηεπηήξεο δελ είλαη δπλαηφ λα ηξνθνδνηνχλ ζπλερψο κε λεξφ ηνπο ζηαζκνχο παξαγσγήο ειεθηξηθνχ 19

20 ξεχκαηνο. πλεπψο, νη πδξνειεθηξηθνί ζηαζκνί ιεηηνπξγνχλ κφλν ηηο ψξεο αηρκήο θαηά ηε δηάξθεηα ησλ νπνίσλ ρξεηαδφκαζηε πξφζζεηε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Βέβαηα, αμίδεη λα αλαθεξζεί φηη ζε πνιιέο πδξνειεθηξηθέο εγθαηαζηάζεηο, αθνχ ην λεξφ ησλ ηακηεπηήξσλ ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ ηνλ πδξνειεθηξηθφ ζηαζκφ, αμηνπνηείηαη γηα ηελ χδξεπζε θνληηλψλ πφιεσλ ή γηα ηελ άξδεπζε γεσξγηθψλ εθηάζεσλ. ηε ρψξα καο ιεηηνπξγνχλ κεξηθνί κεγάινη πδξνειεθηξηθνί ζηαζκνί θαη πνιινί κηθξφηεξνη, ελψ ππάξρεη ε δπλαηφηεηα εγθαηάζηαζεο θαη άιισλ ζε πνιιέο πεξηνρέο, φπνπ ππάξρνπλ κεγάια ή κηθξά πδαηνξεχκαηα. πκπεξαίλνπκε, ινηπφλ, φηη ην λεξφ ησλ ηακηεπηήξσλ είλαη κηα αλεθηίκεηε αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο, πνπ δελ ξππαίλεη ην πεξηβάιινλ, είλαη δειαδή κηα θαζαξή πεγή ελέξγεηαο. 1.6Παιηξξντθή Δλέξγεηα Όπσο αλαθέξζεθε παξαπάλσ, ην λεξφ πνπ θηλείηαη κε ηαρχηεηα απφ θπζηθνχο ή ηερλεηνχο πδαηνηακηεπηήξεο κεγάινπ πςφκεηξνπ πξνο ρακειφηεξεο πεξηνρέο, καο δίλεη ηε γλσζηή καο πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα. Πψο κπνξνχκε, φκσο, λα εθκεηαιιεπηνχκε ην κεγάιν πδαηνηακηεπηήξα ηνπ πιαλήηε καο, ηε ζάιαζζα; Γπζηπρψο ην ζαιαζζηλφ λεξφ, θαζψο θαη ην λεξφ ησλ κεγάισλ ιηκλψλ πνπ βξίζθνληαη ζε ρακειφ πςφκεηξν, δελ είλαη 20

21 δπλαηφ λα θηλεζεί κε ηαρχηεηα πξνο ρακειφηεξεο πεξηνρέο θαη ζπλεπψο λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο, φπσο πεξηγξάςακε ζηελ πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα. Ωζηφζν, θαη ε ζάιαζζα θηλείηαη, αθνχ αλεβαίλεη (πιεκπξίο) θαη θαηεβαίλεη (άκπσηηο) ιφγσ ηεο παιίξξνηαο, θπθινθνξεί σο ξεχκαηα (ιφγσ ηεο δηαθνξάο ηεο ζεξκνθξαζίαο ζε δηάθνξα ζεκεία ηνπ λεξνχ), ή θηλείηαη παιηλδξνκηθά (θχκαηα). Σέηνηεο θηλήζεηο ηεο ζάιαζζαο κπνξνχκε λα ηηο εθκεηαιιεπηνχκε γηα λα πεξηζηξέςνπκε ηξνρνχο κε πηεξχγηα πξνθεηκέλνπ λα παξάγνπκε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Δπηπιένλ, κπνξνχκε λα επηηχρνπκε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο εθκεηαιιεπφκελνη ηε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά κεηαμχ ηεο επηθάλεηαο θαη ησλ βαζχηεξσλ ζηξσκάησλ ηεο ζάιαζζαο. Γπζηπρψο, απηέο νη εθαξκνγέο βξίζθνληαη αθφκε ζε πεηξακαηηθφ ζηάδην. Ωζηφζν, αλ, ζην κέιινλ, νη επηζηήκνλεο θαηαθέξνπλ λα θάλνπλ ηηο εθαξκνγέο απηέο θαη νηθνλνκηθά απνδνηηθέο, ζα κπνξνχκε λα αληινχκε ελέξγεηα απφ κηα αζηείξεπηε πεγή, φπσο είλαη ε ζάιαζζα θαη νη κεγάιεο ιίκλεο, ρσξίο θακία απνιχησο επηβάξπλζε ηνπ πεξηβάιινληνο. 1.7 Δλέξγεηα απόβηνκάδα 21

22 Βηνκάδα νλνκάδνπκε νπνηνδήπνηε πιηθφ παξάγεηαη απφ δσληαλνχο νξγαληζκνχο θαη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σο θαχζηκν γηα παξαγσγή ελέξγεηαο. Σέηνηα πιηθά κπνξεί λα είλαη ηα απφβιεηα βηνκεραληψλ, ηα ππνιείκκαηα θαιιηεξγεηψλ θαζψο θαη ηα θηελνηξνθηθά απφβιεηα. Ζ βηνκάδα είλαη ε πην παιηά θαη δηαδεδνκέλε αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο. Ο πξσηφγνλνο άλζξσπνο γηα λα δεζηαζεί θαη λα καγεηξέςεη, ρξεζηκνπνίεζε ηελ ελέξγεηα (ζεξκφηεηα) πνπ πξνεξρφηαλ απφ ηελ θαχζε ησλ μχισλ, πνπ είλαη έλα είδνο βηνκάδαο. Οη θπηηθέο νπζίεο έρνπλ απνζεθεπκέλε ελέξγεηα ηελ νπνία δεζκεχνπλ απφ ηνλ ήιην. Καηά ηε θσηνζχλζεζε ηα θπηά κεηαζρεκαηίδνπλ ηελ ειηθά ελέξγεηα ζε βηνκάδα. Σελ ελέξγεηα απηή ηελ πξνζιακβάλνπλ νη δσηθνί νξγαληζκνί, κέζσ ηεο ηξνθήο, θαη απνζεθεχνπλ έλα κέξνο ηεο. Απηή ηελ ελέξγεηα απνδίδεη ηειηθά ε βηνκάδα, κεηά ηελ επεμεξγαζία θαη ηε ρξήζε ηεο. Απνηειεί κηα αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο αθνχ ζηελ νπζία είλαη ε ειηαθή ελέξγεηα πνπ δεζκεχηεθε απφ ηα θπηά θαηά ηε θσηνζχλζεζε. ηε ζχγρξνλε επνρή είλαη πνιχ ζεκαληηθφ ην γεγνλφο φηη πιηθά, ηα νπνία πξνέξρνληαη άκεζα ή έκκεζα απφ ηνλ θπηηθφ θφζκν, πγξά απφβιεηα θαζψο θαη ην κεγαιχηεξν κέξνο ησλ αζηηθψλ απνξξηκκάησλ ησλ πφιεσλ θαη ησλ βηνκεραληψλ κπνξνχκε λα ηα κεηαηξέςνπκε ζε ελέξγεηα. 1.8 Πιενλεθηήκαηαθαη κεηνλεθηήκαηα Α.Π.Δ. 22

23 1.8.1 Πιενλεθηήκαηα Α.Π.Δ. Δίλαη γεγνλφο φηηνη Α.Π.Δ είλαη νη κφλεο πεγέο ελέξγεηαο πνπ δελ επηβαξχλνπλ ην πεξηβάιινλ κε εθπνκπέο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα. Γηα ην ιφγν απηφ ε ζπκβνιή ηνπο είλαη πνιχ ζεκαληηθή ζηελ πξνζπάζεηα κείσζεο ησλ εθπνκπψλ ησλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Δπηπιένλ, ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ Α.Π.Δ. ηηο θαζηζηνχλ ζπζηαηηθφ ζηνηρείν κηαο λέαο αλαπηπμηαθήο πνιηηηθήο θαη κνλαδηθή καθξνπξφζεζκε απάληεζε ζηελ πνξεία πξνο ηελ βηψζηκε αλάπηπμε. Βέβαηα, ε εθκεηάιιεπζε ησλ Α.Π.Δ. δελ επλνεί κφλν ην πεξηβάιινλ. Δίλαη πνιχ ζεκαληηθέο νη θνηλσληθέο θαη νηθνλνκηθέο επηπηψζεηο, απφ ηε ρξήζε απηψλ ησλ ελαιιαθηηθψλ κνξθψλ ελέξγεηαο, ζηελ πεξηθεξεηαθή θαη ηνπηθή αλάπηπμε. Αλεμάξηεηα απφ ην γεγνλφο φηη ζηελ αξρή απαηηείηαη έλα αξθεηά κεγάιν θεθάιαην γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη ηνλ εμνπιηζκφ, ζηε ζπλέρεηα ην ιεηηνπξγηθφ θφζηνο είλαη ακειεηέν θαη ηα απνηειέζκαηα πνιχ ζεκαληηθά. Βαζηθά πιενλεθηήκαηα ησλ Α.Π.Δ.: Απνηεινχλ αλεμάληιεηεο πεγέο ελέξγεηαο θαη ζπκβάιινπλ ζηε κείσζε ηεο εμάξηεζεο απφ ηνπο εμαληιήζηκνπο πφξνπο, φπσο ηα νξπθηά θαχζηκα. Δίλαη θηιηθέο πξνο ην πεξηβάιινλ θαη ηνλ άλζξσπν θαη ε αμηνπνίεζή ηνπο είλαη γεληθά απνδεθηή απφ ην θνηλφ. Ο ζρεδηαζκφο ησλ εγθαηαζηάζεσλ εθκεηάιιεπζεο ησλ Α.Π.Δ. γίλεηαη κε ηέηνην ηξφπν ψζηε λα θαιχπηνπλ ηηο αλάγθεο ησλ ρξεζηψλ θαη, ζε κηθξή θιίκαθα εθαξκνγψλ ή ζε κεγάιε θιίκαθα αληίζηνηρα, νη εγθαηαζηάζεηο απηέο έρνπλ κηθξή δηάξθεηα θαηαζθεπήο. Έηζη επηηπγράλεηαη γξήγνξε αληαπφθξηζε ζηε δήηεζε ελέξγεηαο. Σν ιεηηνπξγηθφ ηνπο θφζηνο είλαη ζπλήζσο ρακειφ θαη δελ επεξεάδεηαη απφ ηελ θαηάζηαζε πνπ επηθξαηεί ζηελ παγθφζκηα νηθνλνκία νχηε απφ ηηο ηηκέο ησλ ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ. πλεηζθέξνπλ ζηελ ελίζρπζε ηεο ελεξγεηαθήο απηάξθεηαο θαη ηεο αζθάιεηαο ηνπ ελεξγεηαθνχ εθνδηαζκνχ ζε ηνπηθφ, πεξηθεξεηαθφ θαη εζληθφ επίπεδν θαζψο είλαη εγρψξηεο πεγέο ελέξγεηαο. Βνεζνχλ ζηελ απνθέληξσζε ηνπ ελεξγεηαθνχ ζπζηήκαηνο αθνχ είλαη δηάζπαξηεο γεσγξαθηθά θαη πξνζθέξνπλ θάιπςε ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ ζε ηνπηθφ θαη 23

24 πεξηθεξεηαθφ επίπεδν.έηζη, αλαθνπθίδνπλ ηα ζπζηήκαηα ππνδνκήο θαη παξάιιεια κεηψλνπλ ηηο απψιεηεο ιφγσ κεηαθνξάο ηεο ελέξγεηαο. Πξνζθέξνπλ ηε δπλαηφηεηα νξζνινγηθήο αμηνπνίεζεο ησλ ελεξγεηαθψλ πφξσλ θαιχπηνληαο έλα επξχ θάζκα ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ ησλ ρξεζηψλ (π.ρ. ειηαθή ελέξγεηα γηα ζεξκφηεηα ρακειψλ ζεξκνθξαζηψλ, αηνιηθή ελέξγεηα γηα ειεθηξνπαξαγσγή). Βνεζνχλ ζηελ νηθνλνκηθή θαη θνηλσληθή αλαδσνγφλεζε ππνβαζκηζκέλσλ πεξηνρψλ κε ηελ πξνψζεζε επελδχζεσλ, φπσο είλαη ε θαηαζθεπή αηνιηθψλ πάξθσλ θαη εξγνζηαζίσλ ελεξγεηαθήο αμηνπνίεζεο γεσξγηθήο βηνκάδαο θαη ε δεκηνπξγία θαιιηεξγεηψλ ζε ζεξκνθήπηα κε ρξήζε ηεο γεσζεξκίαο. Οη επελδχζεηο ησλ Α.Π.Δ. δεκηνπξγνχλ πνιιέο ζέζεηο εξγαζίαο ηδηαίηεξα ζε ηνπηθφ θαη πεξηθεξεηαθφ επίπεδν Μεηνλεθηήκαηα Α.Π.Δ. Σα θχξηα κεηνλεθηήκαηα ησλ Α.Π.Δ. είλαη: Ο ζπληειεζηήο απφδνζεο ησλ Α.Π.Δ. είλαη αξθεηά κηθξφο (ηεο ηάμεο ηνπ 30%) κε απνηέιεζκα λα απαηηείηαη κεγάιν αξρηθφ θεθάιαην θαη κεγάιε επηθάλεηα γεο. Απηφο είλαη θαη ν ιφγνο πνπ νη Α.Π.Δ., πξνο ην παξφλ, ρξεζηκνπνηνχληαη ζαλ ζπκπιεξσκαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο θαη δελ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ κεγάισλ αζηηθψλ θέληξσλ. Ζ παξνρή θαη απφδνζε ηεο αηνιηθήο, πδξνειεθηξηθήο θαη ειηαθήο ελέξγεηαο εμαξηάηαη απφ ηελ επνρή ηνπ έηνπο θαζψο επίζεο θαη απφ ην γεσγξαθηθφ πιάηνο θαη ην θιίκα ηεο πεξηνρήο ζηελ νπνία εγθαζίζηαληαη. Ζ ζπκπεξηθνξά ηνπο κπνξεί ινηπφλ λα ραξαθηεξηζηεί σο ζηνραζηηθή,θαζψο εκπεξηέρεη ην ζηνηρέην ηεο πηζαλφηεηαο. ρεηηθά κε ηα πδξνειεθηξηθά έξγα ππάξρεη ε άπνςε φηη πξνθαινχλ έθιπζε κεζαλίνπ, απφ ηελ απνζχλζεζε ησλ θπηψλ πνπ βξίζθνληαη θάησ απφ ην λεξφ, κε απνηέιεζκα λα ζπληεινχλ ζην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Γεληθά, νη αηνιηθέο κεραλέο πξνζβάιινπλ ηελ αηζζεηηθή νξηζκέλσλ θαη ππάξρεη ε άπνςε φηη πξνθαινχλ ζφξπβν θαη ζαλάηνπο πνπιηψλ. Με ηελ εμέιημε, φκσο, ηεο 24

25 ηερλνινγίαο ηνπο θαη ηελ πξνζεθηηθφηεξε επηινγή ρψξσλ εγθαηάζηαζεο απηά ηα πξνβιήκαηα έρνπλ ζρεδφλ ιπζεί. 1.9 OηΑ.Π.Δ ζηελ Διιάδαζήκεξα ηελ Διιάδα, νη ξπζκίζεηο γηα ηελ απινπνίεζε ησλ δηαδηθαζηψλ αδεηνδφηεζεο ησλ έξγσλ Α.Π.Δ. έρνπλ απμήζεη ηφζν ην επελδπηηθφ ελδηαθέξνλ, φζν θαη ηε ζπλνιηθή εγθαηεζηεκέλε ηζρχ ΑΠΔ ζηε ρψξα καο. Σν Τπνπξγείν Πεξηβάιινληνο, Δλέξγεηαο θαη Κιηκαηηθήο Αιιαγήο, κέζσ ηεο αξκφδηαο Τπεξεζίαο Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ Δλέξγεηαο (ΑΠΔ), έρεη δεκνζηεχζεη ηνλ πίλαθα κε ηελ θαηάζηαζε ηεο αδεηνδνηηθήο εμέιημεο ησλ έξγσλ ΑΠΔ κέρξη ην ηέινο Ηνπλίνπ ηνπ ηνλ πίλαθα απνηππψλεηαη ε ηζρχο αλά ηερλνινγία ΑΠΔ ζε θάζε ζηάδην ηεο αδεηνδνηηθήο δηαδηθαζίαο (άδεηα παξαγσγήο, πξνζθνξά ζχλδεζεο, άδεηα εγθαηάζηαζεο, ζχκβαζε αγνξνπσιεζίαο), θαζψο θαη ε ηζρχο ζε ιεηηνπξγία. Καηά ηε δηάξθεηα ηνπ πξψηνπ εμακήλνπ ηνπ 2011 ε ζπλνιηθή εγθαηεζηεκέλε ηζρχο απφ ζηαζκνχο ΑΠΔ ζηε ρψξα καο εληζρχζεθε θαηά 283 MW θαη έθηαζε ηα 2020 MW. Σα αηνιηθά παξακέλνπλ ε θπξίαξρε κνξθή Αλαλεψζηκεο Δλέξγεηαο κε ζπλνιηθή ηζρχ 1432 MW θαη ηα θσηνβνιηατθά αθνινπζνχλ κε 341MW. ηε ζπλέρεηα έξρνληαη ηα κηθξά πδξνειεθηξηθά κε 206 MW θαη ε βηνκάδα κε 43,5 MW. Οη ππφινηπεο κνξθέο αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο, φπσο ε γεσζεξκία, ηα ειηνζεξκηθά θαη ηα πβξηδηθά βξίζθνληαη ζε πξνγελέζηεξα ζηάδηα. Όζνλ αθνξά ηελ αδεηνδνηηθή δηαδηθαζία, ζεκαληηθή αχμεζε παξνπζίαζαλ ε ηζρχο ησλ αδεηψλ εγθαηάζηαζεο (1900 MW) θαη νη ζπκβάζεηο αγνξαπσιεζίαο (1351 MW), δχν κεγέζε πνπ απνηππψλνπλ ηε λέα ηζρχ Α.Π.Δ. πνπ αλακέλεηαη λα πξνζηεζεί άκεζα ζην ειεθηξηθφ καο ζχζηεκα. πλεπψο, νη επηδησθφκελνη ζηφρνη γηα ην 2014 πξνβιέπεηαη φηη ζα επηηεπρζνχλ γηα ηηο πεξηζζφηεξεο ηερλνινγίεο Α.Π.Δ. πνιχ λσξίηεξα. Πην ζπγθεθξηκέλα, γηα ηα αηνιηθά άδεηα εγθαηάζηαζεο έρνπλ 1461MW, ελψ κε ζχκβαζε αγνξαπσιεζίαο είλαη 272MW. χκθσλα κε ηελ Τπνπξγηθή Απφθαζε ηνπ 2010, ε επηδησθφκελε αλαινγία εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο γηα ηα αηνιηθά είλαη 4000 MW ην 2014 θαη 7500 MW γηα ην Λακβάλνληαο ππφςε ηελ ηζρχ ησλ αηνιηθψλ κε πξνζθνξά ζχλδεζεο (3320MW) θαη κε άδεηα παξαγσγήο (18432MW), ν ζηφρνο αλακέλεηαη λα ππεξθαιπθζεί θαη ηα δχν έηε ζηφρνπ. Γηα ηα θσηνβνιηατθά (πιελ αγξνηηθψλ), κε ζχκβαζε αγνξαπσιεζίαο βξίζθνληαη 1048 MW, πνπ αλ πξνζηεζνχλ ζηελ ηζρχ πνπ βξίζθεηαη ζήκεξα ζε ιεηηνπξγία πξνζεγγίδνπλ ην ζηφρν ηνπ 2020, πνπ είλαη ε εγθαηάζηαζε 1450 MW. εκεηψλεηαη, φηη 25

26 κε άδεηα εγθαηάζηαζεο είλαη επηπιένλ 348,5MW, κε πξνζθνξά ζχλδεζεο 2117MW θαη κε άδεηα παξαγσγήο 1947MW. Γηα ηα κηθξά πδξνειεθηξηθά (<=15MW), κε ζχκβαζε αγνξαπσιεζίαο βξίζθνληαη 22,5MW, κε άδεηα εγθαηάζηαζεο 66,5MW, κε πξνζθνξά ζχλδεζεο 161MW θαη κε άδεηα παξαγσγήο 931MW. Ζ επηδησθφκελε αλαινγία εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο, γηα ηε ζπγθεθξηκέλε ηερλνινγία, είλαη 300 MW γηα ην 2014 θαη 350 MW γηα ην Όζνλ αθνξά ηε βηνκάδα, έρεη απμεζεί ζεκαληηθά ε ηζρχο κε ζχκβαζε αγνξαπσιεζίαο (7,9MW), αιιά γηα ηελ επίηεπμε ησλ ζηφρσλ ηνπ 2014 θαη 2020, πνπ είλαη 200 MW θαη 350 MW αληίζηνηρα, ζα πξέπεη λα επηηαρπλζεί ε εγθαηάζηαζε ηεο πιεηνςεθίαο ηεο ηζρχο πνπ βξίζθεηαη ζε πξνγελέζηεξα ζηάδηα θαη θπξίσο ζην ζηάδην ηεο άδεηαο παξαγσγήο (362MW). Ζ γεσζεξκία, πνπ αλακέλεηαη λα εληζρπζεί κε ην λέν γχξν παξαρσξήζεσλ δηθαησκάησλ έξεπλαο ηνπ ΤΠΔΚΑ, παξνπζηάδεη κηα ζηαζεξή εηθφλα γηα ην πξψην εμάκελν ηνπ 2011 κε 8MW κε άδεηα παξαγσγήο θαη 340MW αηηήζεηο γηα άδεηα παξαγσγήο. Σα ειηνζεξκηθά κε άδεηα παξαγσγήο είλαη 320MW θαη ν ζηφρνο είλαη 120 MW γηα ην 2014 θαη 250 MW γηα ην Δπηπιένλ, ζρεηηθά κε ηα πβξηδηθά,100 kw βξίζθνληαη κε άδεηα εγθαηάζηαζεο, 382 MW κε άδεηα παξαγσγήο θαη 1829 MW κε άδεηα παξαγσγήο. Ζ πξνψζεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο γηα ηελ αλάπηπμε θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ ζηηο θηηξηαθέο εγθαηαζηάζεηο (<10kW) είλαη πνιχ ζεκαληηθή γηα ην ΤΠΔΚΑ θαη απεπζχλεηαη ηφζν ζηνπο θαηαλαισηέο, φζν θαη ζηηο επηρεηξήζεηο. Μέρξη ηηο 30/06/2011 έρνπλ πινπνηεζεί έσο 3351 αηηήκαηα, πνπ εγρένπλ ζην ζχζηεκα ηζρχ 28,1 MW απφ κφιηο 5,2 MW ην Με πξνζθνξά ζχλδεζεο βξίζθνληαη 7998 αηηήκαηα (αληηζηνηρνχλ ζε 69,7MW), ελψ ηα λέα αηηήκαηα γηα ζχλδεζε ζηε ΓΔΖ θηάλνπλ ηηο 4732 (27,8MW). Με εληαηηθνχο ξπζκνχο πξνρσξάεη ε δηαδηθαζία θαη γηα ηα αγξνηηθά θσηνβνιηατθά (<=100 kw). Υαξαθηεξηζηηθά αλαθέξεηαη φηη απφ ηηο 373 αηηήζεηο πνπ είραλ πξνζθνξά ζχλδεζεο ην 2010, θαηά ην α' εμάκελν ηνπ 2011 έθηαζαλ ηηο Σα αηηήκαηα γηα ζχλδεζε ζηε ΓΔΖ έσο ηηο 30/06/2011 θηάλνπλ ηα 2086, ηα νπνία αληηζηνηρνχλ ζε 201,2MW. Ζ αλαπηπμηαθή ζπλεηζθνξά ησλ έξγσλ Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ Δλέξγεηαο απνηειεί πξνηεξαηφηεξα ηνπ Τπνπξγείνπ Πεξηβάιινληνο, Δλέξγεηαο θαη Κιηκαηηθήο Αιιαγήο θαζψο έηζη δεκηνπξγνχληαη λέεο ζέζεηο εξγαζίαο, ηνλψλεηαη ε 26

27 εγρψξηα βηνκεραλία θαη πξνζθέξεηαη θαζαξή ελέξγεηα ζηνπο θαηαλαισηέο θαη ηνπο παξαγσγηθνχο θνξείο. Παξαθάησ δίλεηαη ε γεσγξαθηθή θαηαλνκή εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο(mw) κνλάδσλ ΑΠΔ ζην δηαζπλδεδεκέλν ζχζηεκα γηα ην 2011 (ΓΔΜΖΔ Αχγνπζηνο 2011): ρήκα 1.1: Αηνιηθά ρήκα 1.2: Μηθξά πδξνειεθηξηθά 27

28 ρήκα 1.3: Βηνκάδα-Βηναέξην ρήκα 1.4: Φσηνβνιηατθά 28

29 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 ΑΗΟΛΗΚΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑ-ΘΔΩΡΖΣΗΚΖ ΠΡΟΔΓΓΗΖ ΣΟΗΥΔΗΩΝ ΑΝΔΜΟΤ 29

30 2.1 Γεληθά Ζ αλνκνηφκνξθε ζέξκαλζε ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο απφ ηνλ ήιην πξνθαιεί ηε κεηαθίλεζε κεγάισλ καδψλ αέξα απφ ηε κία πεξηνρή ζηελ άιιε, δεκηνπξγεί δειαδή ηνπο αλέκνπο. Ο άλεκνο είλαη δπλαηφ λα πεξηζηξέθεη αλεκνηξνρνχο, λα πξνσζεί ηζηηνθφξα πινία ή λα θηλεί αληηθείκελα, κπνξεί δειαδή ε ελέξγεηα ηνπ λα θαηαζηεί εθκεηαιιεχζηκε. Ζ πεγή απηήο ηεο ελέξγεηαο είλαη πξαθηηθά αλεμάληιεηε, αλαλενχκελε ζπλερψο, γη απηφ θαη νλνκάδεηαη αλαλεψζηκε. Δάλ ππήξρε ε δπλαηφηεηα, κε ηε ζεκεξηλή ηερλνινγία, λα θαηαζηεί εθκεηαιιεχζηκν ην ζπλνιηθφ αηνιηθφ δπλακηθφ ηεο γεο εθηηκάηαη φηη ε παξαγφκελε ζε έλα ρξφλν ελέξγεηα απφ ηνλ άλεκν ζα ήηαλ ππεξδηπιάζηα απφ ηηο αλάγθεο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα ηεο αλζξσπφηεηαο ζην ίδην δηάζηεκα. Γπζηπρψο, εθηηκάηαη πσο κφλν έλα πνζνζηφ κεηαμχ 1,5% έσο 2,5% ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, κεηαηξέπεηαη ζε θηλεηηθή ελέξγεηα αεξίσλ καδψλ ζηελ αηκφζθαηξα. Απφ ζεξκνδπλακηθήο απφςεσο, ε ελέξγεηα απηή είλαη πςειήο πνηφηεηαο θαη γη απηφλ ηνλ ιφγν πξνζθέξεηαη ηδηαίηεξα γηα κεηαηξνπή ζε ειεθηξηθή ή ρξήζηκε κεραληθή ελέξγεηα. Απηφ δελ απνθιείεη βέβαηα ηε δπλαηφηεηα λα αμηνπνηεζεί θαη γηα άιιεο ρξήζεηο, φπσο ε πξνζηαζία ζεξκνθεπίσλ απφ ηνλ παγεηφ θ.ι.π. Αθφκε, ππνινγίδεηαη φηη ζην 25% ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο επηθξαηνχλ άλεκνη κέζεο ηαρχηεηαο πάλσ απφ 5,1 κέηξα ην δεπηεξφιεπην, ζε χςνο 10 κέηξσλ πάλσ απφ ην έδαθνο. Όηαλ ζε κία πεξηνρή νη άλεκνη πλένπλ κε ηαρχηεηα κεγαιχηεξε απφ απηήλ ηελ ηηκή, ηφηε ην αηνιηθφ δπλακηθφ ηνπ ηφπνπ ζεσξείηαη εθκεηαιιεχζηκν θαη νη απαηηνχκελεο εγθαηαζηάζεηο κπνξνχλ λα θαηαζηνχλ νηθνλνκηθά βηψζηκεο, ζχκθσλα κε ηα ζεκεξηλά δεδνκέλα. Ζ ελέξγεηα ηνπ αλέκνπ ρξεζηκνπνηήζεθε απφ ηνλ άλζξσπν ήδε απφ ηελ αξραηφηεηα. Μάιηζηα, ηφζν είρε εθηηκεζεί ε ζπνπδαηφηεηα θαη ε ρξεζηκφηεηα ησλ αλέκσλ, ψζηε ν ίδηνο ν Γίαο, θαηά ηελ ειιεληθή κπζνινγία, είρε νξίζεη εηδηθφ «δηαρεηξηζηή» ησλ αλέκσλ ηνλ Αίνιν, ν νπνίνο ηνπο θαηεχζπλε απφ ηε κπζηθή λήζν ηνπ, ηελ Αηνιία. Δμάιινπ, ν εγθισβηζκφο ησλ αλέκσλ ζηνλ αζθφ ηνπ Αηφινπ, θαηά ηνλ Όκεξν, δείρλεη αθξηβψο ηελ αλάγθε ησλ αλζξψπσλ λα δηαζέηνπλ ηνπο αλέκνπο ζηνλ ηφπν θαη ην ρξφλν πνπ ήζειαλ.γηα πνιιέο εθαηνληάδεο ρξφληα, ε θίλεζε ησλ πινίσλ ζηεξηδφηαλ ζηελ δχλακε ηνπ αλέκνπ, ελψ γηλφηαλ εθηεηακέλε ρξήζε ηνπ αλεκφκπινπ, σο θηλεηήξηαο κεραλήο, θπξίσο ζηνλ αγξνηηθφ ηνκέα. Ζ ρξήζε ηεο φκσο άξρηζε λα αηνλεί πεξίπνπ ζηηο αξρέο ηνπ αηψλα, ιφγσ ηεο εκθάληζεο άθζνλσλ θαη θζελψλ νξπθηψλ θαπζίκσλ. Αξγφηεξα, ην ελδηαθέξνλ γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο ελέξγεηαο ηνπ αλέκνπ, θπξίσο γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο, εθδειψζεθε έληνλα πεξί ηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 70 θαη ήηαλ απνηέιεζκα ηεο πεηξειατθήο θξίζεο, πνπ είρε ελ ησ 30

31 κεηαμχ μεζπάζεη. Απφ ηφηε, κέρξη ζήκεξα ππάξρεη κία ζπλερψο απμαλφκελε ηάζε γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο κέζσ ηεο εθκεηάιιεπζεο ηεο ελέξγεηαο ηνπ αλέκνπ. ηε ζεκεξηλή επνρή ε αηνιηθή ελέξγεηα κπνξεί λα αμηνπνηεζεί ρξεζηκνπνηψληαο θαηάιιεινπο κεραληζκνχο θαη δηαηάμεηο, ηηο αλεκνγελλήηξηεο. Ζ θηλεηηθή ελέξγεηα ηνπ αλέκνπ κεηαηξέπεηαη αξρηθά ζε κεραληθή θαη αθνινχζσο ζε ειεθηξηθή, κέζσ ησλ αλεκνγελλεηξηψλ. Έηζη, ε ηερλνινγία ησλ αλεκνγελλεηξηψλ παξνπζίαζε κεγάιε εμέιημε ηα ηειεπηαία ρξφληα κε αληίζηνηρε κείσζε ηνπ θφζηνπο παξαγσγήο ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο. ήκεξα ην εκπνξηθφ κέγεζνο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ, δειαδή ην κεγέζνο, ην νπνίν παξνπζηάδεη ηελ βέιηηζηε ζρέζε θφζηνπο σθέινπο, θπκαίλεηαη κεηαμχ 0,6 θαη 1,5MW. Όκσο ζε ζηάδην δνθηκψλ ιεηηνπξγνχλ αλεκνγελλήηξηεο κέρξη 3MW θαη ζρεδηάδνληαη θαη κέρξη 5MW. Μείσζε ηνπ θφζηνπο επηηπγράλεηαη κε ηελ εγθαηάζηαζε πεξηζζνηέξσλ αλεκνγελλεηξηψλ ζηελ ίδηα ζέζε, νπφηε ζρεκαηίδνληαη αηνιηθά πάξθα, ζπλήζσο ζπλνιηθήο ηζρχνο κέρξη 40MW. Σν θχξην κεηνλέθηεκα ησλ αλεκνγελλεηξηψλ, φπσο έρνπκε αλαθέξεη ζην πξνεγνχκελν θεθάιαην, είλαη ε νπηηθή αιιαγή, ηελ νπνία επηθέξνπλ ζην πεξηβάιινλ, ελψ ηα ππφινηπα φπσο ν ζφξπβνο αληηκεησπίδνληαη εχθνια κε ηελ εχξεζε ηεο θαηαιιειφηεξεο ζέζεσο γηα εγθαηαζηαζή ηνπο. Σέινο, ζα πξέπεη λα επηζεκαλζεί φηη ε παξαγφκελε ηζρχο απφ κηα αλεκνγελλήηξηα απμάλεη κε ηνλ θχβν ζρεδφλ ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ θαη ζπλεπψο ε θαηάιιειε επηινγή ηεο ζέζεσο εγθαηαζηάζεσο είλαη βαζηθήο ζεκαζίαο γηα ηελ απνδνηηθφηεηα ηεο επέλδπζεο. Βαζηθήο ζεκαζίαο γηα ηελ απνδνηηθφηεηα ηεο επέλδπζεο φζν θαη γηα ηηο επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ, είλαη ε θαηάιιειε επηινγή ηεο ζέζεσο θαη ε φιε ζρεδίαζε ηνπ έξγνπ. 2.2 Πιενλεθηήκαηα θαηκεηνλεθηεκάηα Σα γεληθφηεξα νθέιε πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηε ρξήζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο είλαη: Ο άλεκνο είλαη κηα αλεμάληιεηε πεγή ελέξγεηαο, ε νπνία κάιηζηα παξέρεηαη δσξεάλ. Ζ Αηνιηθή ελέξγεηα είλαη κηα ηερλνινγηθά ψξηκε, νηθνλνκηθά αληαγσληζηηθή θαη θηιηθή πξνο ην πεξηβάιινλ ελεξγεηαθή επηινγή. 31

32 Πξνζηαηεχεη ηε Γε θαζψο θάζε κία θηινβαηψξα πνπ παξάγεηαη απφ ηνλ άλεκν αληηθαζηζηά κία θηινβαηψξα πνπ παξάγεηαη απφ ζπκβαηηθνχο ζηαζκνχο θαη ξππαίλεη ηελ αηκφζθαηξα κε αέξηα ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Γελ επηβαξχλεη ην ηνπηθφ πεξηβάιινλ κε επηθίλδπλνπο αέξηνπο ξχπνπο, κνλνμείδην ηνπ άλζξαθα, δηνμείδην ηνπ ζείνπ, θαξθηλνγφλα κηθξνζσκαηίδηα θ.α., φπσο γίλεηαη κε ηνπο ζπκβαηηθνχο ζηαζκνχο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Δληζρχεη ηελ ελεξγεηαθή αλεμαξηεζία θαη αζθάιεηα θάηη ηδηαίηεξα ζεκαληηθφ γηα ηε ρψξα καο θαη ηελ Δπξψπε γεληθφηεξα. Βνεζά ζηελ απνθέληξσζε ηνπ ελεξγεηαθνχ ζπζηήκαηνο κεηψλνληαο ηηο απψιεηεο κεηαθνξάο ελέξγεηαο. Σα θπξηφηεξα κεηνλεθηήκαηα ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο είλαη: Οη αλεκνγελλήηξηεο πξνθαινχλ πξνβιήκαηα ζνξχβνπ. Ο εθπεκπφκελνο ζφξπβνο κπνξεί λα ππαρζεί ζε δχν θαηεγνξίεο, αλάινγα κε ηελ πξνέιεπζε ηνπ, δειαδή κεραληθφο πνπ πξνέξρεηαη απφ ηα πεξηζηξεθφκελα κεραληθά ηκήκαηα θαη αεξνδπλακηθφο πνπ πξνέξρεηαη απφ ηελ πεξηζηξνθή ησλ πηεξπγίσλ.παξφια απηά, ζα πξέπεη λα ηνλίζνπκε πσο είλαη έλα πξφβιεκα πάλσ ζην νπνίν γίλνληαη κειέηεο πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί ε κείσζή ηνπ. Οη αλεκνγελλήηξηεο δεκηνπξγνχλ πξνβιήκαηα ειεθηξνκαγλεηηθψλ παξεκβνιψλ.σν θπξηφηεξν πξνέξρεηαη απφ ηα θηλνχκελα πηεξχγηα πνπ κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ απμνκείσζε ζήκαηνο ιφγσ αληαλαθιάζεσλ.παξφια απηά ηα πηεξχγηα ησλ ζπγρξφλσλ αλεκνγελλεηξηψλ θαηαζθεπάδνληαη απνθιεηζηηθά απφ ζπλζεηηθά πιηθά, ηα νπνία έρνπλ ειάρηζηε επίπησζε ζηε κεηάδνζε ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο. Οη αλεκνγελλήηξηεο δεκηνπξγνχλ αηζζεηηθά πξνβιήκαηα θαη πξνζβνιή ηνπ θπζηθνχ ηνπίνπ. Οη αλεκνγελλήηξηεο έρνπλ επηπηψζεηο ζηνλ πιεζπζκφ ησλ πνπιηψλ.ωζηφζν, θαηά ηε θάζε ζρεδηαζκνχ θαη ρσξνζέηεζεο ηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ ιακβάλεηαη ππφςε ην ζέκα ηεο πξνζηαζίαο ηνπ πιεζπζκνχ ησλ πνπιηψλ θπξίσο ζε επαίζζεηεο νηθνινγηθά θαη πξνζηαηεπφκελεο πεξηνρέο θαζψο επίζεο θαη ζε πεξάζκαηα πνπιηψλ. 32

33 2.3 Θεσξεηηθή πξνζέγγηζεηνπαλέκνπ Μέζε ηαρύηεηα θαη ζρεηηθή θαηαλνκή ηνπ αλέκνπ Ωο ραξαθηεξηζηηθφ γηα ην αηνιηθφ δπλακηθφ κίαο πεξηνρήο ζεσξείηαη ε κέζε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ. Όκσο, ε γλψζε κφλν απηήο δελ απνηειεί απφ κφλε ηεο θξηηήξην γηα ηελ εθηίκεζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο πνπ κπνξεί λα πξνζθέξεη κία πεξηνρή. Απαηηείηαη, επηπιένλ, πιεξνθφξεζε ζρεηηθά κε ηε ζπρλφηεηα ηεο θάζε ηαρχηεηαο αλέκνπ. Ζ ζηαηηζηηθή θαηαλνκή ηεο εηήζηαο ηαρχηεηαο αλέκνπ κπνξεί λα πξνθχςεη απφ αλεκνινγηθά δεδνκέλα κεηξνχκελα ζε έλα θαζνξηζκέλν χςνο (10 κέηξα ζπλήζσο). Καηά ηε δηαδηθαζία απηή ζπλεζίδεηαη ε ρξήζε κέζσλ ηηκψλδεθαιέπησλ, ηα νπνία αμηνινγνχληαη ζε δηάζηεκα ελφο έηνπο, ψζηε λα πξνθχςεη ε εηήζηα κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ θαη ε εηήζηα ζρεηηθή θαηαλνκή ηνπ. Γηα λα πξνθχςνπλ αμηφπηζηα ζηαηηζηηθά απνηειέζκαηα, ρξεηάδνληαη δεδνκέλα ηνπιάρηζηνλ κεξηθψλ εηψλ, κέρξη δέθα ζχκθσλα κε ηε κεηεσξνινγηθή επηζηήκε. Ζ ζηαηηζηηθή θαηαλνκή ηεο ζπρλφηεηαο ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ ζπλεζίδεηαη λα κεηξάηαη σο ζπλάξηεζε ηεο ππθλφηεηαο πηζαλφηεηαο (ζπλερήο θαηαλνκή) ή ηεο αζξνηζηηθήο ππθλφηεηαο πηζαλφηεηαο. Όπσο θαίλεηαη γξαθηθά ζην παξαθάησ ζρήκα, ε πξψηε δείρλεη απεπζείαο ηηο ηαρχηεηεο αλέκνπ πνπ εκθαλίδνληαη πεξηζζφηεξν ζε κία πεξηνρή, ελψ ε δεχηεξε δείρλεη σο πνζνζηφ ηελ πεξίνδν κέζα ζην δηάζηεκα ελφο ρξφλνπ, θαηά ηελ νπνία ε ηαρχηεηα αλέκνπ πέθηεη απφ ηελ ηηκή ελφο ζπγθεθξηκέλνπ ζεκείνπ ηεο ελ ιφγσ θακπχιεο. Έλα επίζεο ραξαθηεξηζηηθφ κέγεζνο, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη, είλαη ν φξνο ηεο ηαρχηεηαο κέγηζηεο πηζαλνθάλεηαο ( Vmode ή Vmedian ) θαη απνηειεί ηελ ηαρχηεηα πνπ βξίζθεηαη ζηελ αηρκή ηεο ζρεηηθήο θαηαλνκήο θαη αληίζηνηρα ζην 50% ηεο αζξνηζηηθήο θαη ζπλήζσο είλαη ρακειφηεξε ηεο κέζεο ηαρχηεηαο θαηά 0,3-0,5 m/s. 33

34 ρήκα 2.1: Υαξαθηεξηζηηθέο θαηαλνκέο αλέκνπ Δμαηηίαο ησλ ειιηπψλ ηζηνξηθψλ δεδνκέλσλ γηα ηελ ηαρχηεηα αλέκνπ ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηνρέο, ρξεζηκνπνηείηαη ε καζεκαηηθή ζπλάξηεζε Weibull, γηα λα ραξαθηεξίζεη ην αηνιηθφ δπλακηθφ κίαο πεξηνρήο, ε νπνία πξνζεγγίδεη ζε πνιχ θαιφ βαζκφ ηελ θαηαλνκή ηνπ αλέκνπ. Ζ ζπλάξηεζε απηή εμαξηάηαη απφ ηελ παξάκεηξν θιίκαθαο c, ε νπνία θαζνξίδεη ηελ κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ θαη κεηξάηαη ζε m/s, θαη ηελ παξάκεηξν κνξθήο k πνπ ζπλήζσο παίξλεη ηηκέο απφ 1,5 έσο 2,5. ηνλ Διιαδηθφ ρψξν ζπλήζσο ιακβάλνληαη ηηκέο κεηαμχ 1,5 θαη 2,0. πρλά (φηαλ είλαη γλσζηή κφλν ε κέζε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ) θαη επεηδή είλαη δχζθνινο ν ππνινγηζκφο ηεο παξακέηξνπ κνξθήο, ιακβάλεηαη ε ηηκή k=2. ηελ πεξίπησζε απηή ε θαηαλνκή Weibull νλνκάδεηαη θαηαλνκή Rayleigh. Οη καζεκαηηθέο εθθξάζεηο ηνπο θαίλνληαη παξαθάησ: Weibull: (2.1) Rayleigh: (2.2) ρήκα 2.2: Μνξθή ηεο θαηαλνκήο Weibull γηα δηάθνξεο ηηκέο ηεο παξακέηξνπκνξθήο k θαη ηεο παξακέηξνπ θιίκαθαο c. Γηα k=2 δίλεηαη δεμηά ε θαηαλνκή Rayleigh. 34

35 Όζνλ αθνξά ζηελ θαηαλνκή Rayleigh πξνθχπηεη εχθνια απφ καζεκαηηθνχο ππνινγηζκνχο ε ζρέζε πνπ ζπλδέεη ηελ παξάκεηξν c κε ηελ κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ V mean θαη ηελ ηαρχηεηα κέγηζηεο ζπρλφηεηαο V mode. Ζ κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ δίλεηαη απφ ηε ζρέζε: (2.3) Όπνπ γηα k=2, δίλεη : Δπίζεο, ηζρχεη : (2.4) Άξα, Αεξνδπλακηθόο ζπληειεζηήο ηζρύνο θαη ηζρύο αλέκνπ Ζ αεξνδπλακηθή πνηφηεηα ηνπ δξνκέα παξνπζηάδεηαη κέζσ ηνπ αεξνδπλακηθνχ ζπληειεζηή ηζρχνο C p θαη εμαξηάηαη νπζηαζηηθά απφ ηνλ αεξνδπλακηθφζρεδηαζκφ ησλ πηεξπγίσλ, κέζσ ησλ νπνίσλ γίλεηαη νπζηαζηηθά ε απνξξφθεζε ηεοαηνιηθήο ηζρχνο θαη εκθαλίδεη απψιεηεο ιφγσ: ηεο αλαπφθεπθηεο θαζπζηέξεζεο ιφγσ ηεο γσλίαο πιαγηνιίζζεζεο (yaw) ηνπ δξνκέα ηεο επηδείλσζεο ηεο πνηφηεηαο ηεο επηθάλεηαο ησλ πηεξπγίσλ ηνπ θαηλνκέλνπ ηεο ζθίαζεο ηνπ πχξγνπ (towershadow) (2-3%) Ο ζπληειεζηήο ηζρχνο ελφο αλεκνθηλεηήξα C p νξίδεηαη απφ ηελ ζρέζε: (2.5) φπνπ P M ε κεραληθή ηζρχο πνπ παξάγεηαη Ρ αλ ε ζηηγκηαία ηζρχο ηνπ αλέκνπ: (2.6), κε Α ην εκβαδφ ηεο επηθάλεηαο πνπ δηαπεξλά θάζεηα ν άλεκνο, ξ ε ππθλφηεηα ηεο αέξηαο κάδαο θαη v ε ζηηγκηαία ηαρχηεηά ηεο. O αεξνδπλακηθφο ζπληειεζηήο ηζρχνο (ζην δξνκέα) C p πξνθχπηεη απφ ηελ αεξνδπλακηθή πνηφηεηα ησλ πηεξπγίσλ. Ζ ζεσξία ησλ ζηνηρείσλ πηεξχγσζεο ρσξίδεη ην πηεξχγην ηνπ δξνκέα ζε ζηνηρεηψδεηο ισξίδεο πιάηνπο dr θαη ζπλδέεη ηηο δπλάκεηο θαη ξνπέο, πνπ ην ξεπζηφ (αέξαο) εμαζθεί θαηά ηε δηέιεπζε δηακέζνπ ηνπ δαθηπιηνεηδνχο 35

36 ηκήκαηνο ηνπ δίζθνπ πάρνπο dr πάλσ ζην δίζθν, κε ηηο αεξνδπλάκεηο πνπ αλαπηχζζνληαη πάλσ ζηηο ισξίδεο πηεξπγίνπ ηνπ δξνκέα. Με νινθιήξσζε ζε φιν ην κήθνο ηνπ πηεξπγίνπ πξνθχπηεη κηα αλαιπηηθή ζρέζε γηα ην ζπληειεζηή ηζρχνο C p απφ ηελ νπνία ζπκπεξαίλνπκε φηη ν ζπληειεζηήο ηζρχνο C p εμαξηάηαη απφ ηα θαηαζθεπαζηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ πηεξπγίσλ R, C, C L, C D αιιά θαη απφ ηε ζπλεθαπηνκέλε ηεο γσλίαο θ. Ζ γσλία θ ππνινγίδεηαη απφ ηε ζρέζε: (2.7) φπνπv: ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ v B: ε γξακκηθή ηαρχηεηα ηεο πηέξπγαο ιφγσ πεξηζηξνθήο. Παξαθάησ δίλεηαη ν κέγηζηνο αεξνδπλακηθφο ζπληειεζηήο C p πνπ ππνινγίδεηαη κε βάζε ην ξντθφ ζσιήλα ηνπ αλεκνθηλεηήξα ζχκθσλα κε ηνλ νπνίν ν αέξαο πνιχ καθξηά ζηα πξνζήλεκα ηνπ δίζθνπ έρεη πίεζε p θαη πιεζηάδεη ην δίζθν κε ηαρχηεηα v 1. Ο δίζθνο αθαηξεί ελέξγεηα απφ ηνλ αέξα θαη ππήλεκα απφ ην δίζθν, φπνπ ε πίεζε ηνπ αέξα ζα έρεη απνθαηαζηαζεί απφ ηελ πίεζε ηνπ πεξηβάιινληνο p, ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ v 3 ζα είλαη κηθξφηεξε απφ ηε v 1. ρήκα 2.3: Γηαδξνκή ελόο ξεύκαηνο αλέκνπ κέζα από ηε θηεξσηή κηαο αλεκνγελλήηξηαο Hκέγηζηε ηηκή πνπ κπνξεί λα πάξεη ν αεξνδπλακηθφο ζπληειεζηήο C p έρεη ππνινγηζηεί φηη είλαη C p,max =0,592, γλσζηή σο φξην ηνπ Betz, φηαλ: θαη (2.8) Έηζη, ζχκθσλα κε ην λφκν ηνπ Betz ιηγφηεξν απφ ην 59% ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηαο ηνπ αλέκνπ κπνξνχλ λα κεηαηξαπνχλ ζε κεραληθή ελεξγεία κέζσ κηαο αλεκνγελλήηξηαο. Ο ζπληειεζηήο ηζρχνο ηεο Α/Γ πξνζδηνξίδεη πφζν απνδνηηθά ε κεραλή κεηαηξέπεη ηελ αηνιηθή ελέξγεηα ζε κεραληθή. ην παξαθάησ ζρήκα βιέπνπκε πσο ν ζπληειεζηήο ηζρχνο Cpκεηαβάιιεηαη κε ηελ ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ. Παξαηεξνχκε φηη ε κέζε απφδνζε είλαη πεξίπνπ 20% ελψ γηα ηαρχηεηα αλέκνπ ίζε κε 9 m/s παξαηεξείηαη θαη ε κέγηζηε απφδνζε 44%. Όηαλ ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ είλαη κηθξή ηφηε θαη ε απφδνζε είλαη 36

37 ρακειή (ρακειή δηαζέζηκε αηνιηθή ελέξγεηα). Αληίζεηα, φηαλ ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ απμάλεη, απμάλεη θαη ε απφδνζε. Ωζηφζν, ζηελ πεξίπησζε απηή ε αλεκνγελλήηξηα δελ πξέπεη λα παξαιάβεη πνζφηεηα ελέξγεηαο κεγαιχηεξε ηεο νλνκαζηηθήο. χκθσλα, θπζηθά, κε απηφ ην γεγνλφο θαζνξίδνληαη θαη ηα κεραληθά ζηνηρεία θαηά ηελ θαηαζθεπή. ρήκα 2.4: πληειεζηήο ηζρύνο C p ζπλαξηήζεη ηεο ηαρύηεηαο ηνπ αλέκνπ Βέβαηα, ε πξψηε χιε ζηελ αηνιηθή ελέξγεηα είλαη ν άλεκνο πνπ είλαη άθζνλνο θαη παξέρεηαη δσξεάλ. πλεπψο, δελ ρξεηάδεηαη λα θάλνπκε εμνηθνλφκεζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο. Ζ θαηαζθεπή, φκσο, θαη ε εγθαηάζηαζε κηαο αλεκνγελλήηξηαο έρεη νηθνλνκηθφ θφζηνο. Δπνκέλσο, απηφ πνπ καο ελδηαθέξεη είλαη ε ζπιινγή φζν ην δπλαηφ κεγαιχηεξεο πνζφηεηαο ελέξγεηαο κε ην κηθξφηεξν δπλαηφ θφζηνο. Οπζηαζηηθά, βέιηηζηεο αλεκνγελλήηξηεο είλαη απηέο πνπ παξνπζηάδνπλ κηα θαιή ζρέζε αλάκεζα ζηελ παξαγφκελε ελέξγεηα θαη ζην θφζηνο εγθαηάζηαζεο θαη ιεηηνπξγίαο. Δπηπιένλ, ν αεξνδπλακηθφο ζπληειεζηήο εμαξηάηαη απφ ην ιφγν ηαρχηεηαο αθξνπηεξπγίνπ ιθαη απφ ηε γσλία βήκαηνο β (pitch) ησλ πηεξπγίσλ εάλ ππάξρεη. Ο ιφγνο ηεο ηαρχηεηαο αθξνπηεξπγίνπ ι δίλεηαη απφ ηελ ζρέζε: (2.9) φπνπ R ε αθηίλα πηεξπγίνπ σ ε γσληαθή ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηνπ δξνκέα v ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ 37

38 ην παξαθάησ ζρήκα βιέπνπκε ηε ζρέζε κεηαμχ ηνπ αεξνδπλακηθνχ ζπληειεζηή ζε ζρέζε κε ην ιφγν ηεο ηαρχηεηαο αθξνπηεξπγίνπ ι φπνπ παξαηεξνχκε ν ι παίξλεη ηε βέιηηζηε ηηκή ηνπ φηαλ ν C p γίλεηαη κέγηζηνο. 2.5: πληειεζηήο C p ζπλαξηήζεη ι ρήκα Βέβαηα, ν ππνινγηζκφο ηνπ Cp κε δεδνκέλα ηα ι θαη β κπνξεί λα γίλεη απφ ηνλ πξνζεγγηζηηθφ ηχπν: (2.10) φπνπ γηα ην ι i ηζρχεη ε ζρέζε: (2.11) ην παξαθάησ δηάγξακκα θαίλεηαη ν ζπληειεζηήο ηζρχνο C p ζπλαξηήζεη ησλ ι θαη β. Ζ κέγηζηε ηηκή ηνπ C p αληηζηνηρεί ζε β=0. Έηζη, γηα β=0 παίξλνπκε ηε βέιηηζηε ηηκή γηα C p, ι θαη ι i θαη έρνπκε: ι i =8.12, ι opt =6.325 θαη Cp-opt =

39 χήμα 2.6: Καμπφλεσ Αεροδυναμικοφ υντελεςτή Ιςχφοσ ςυναρτήςει των λ και β Σψξα, κε ηε βνήζεηα ηνπ ι opt νξίδεηαη ην σ r_opt απφ ηε ζρέζε: (2.12) ην νπνίν φηαλ είλαη κέγηζην καο δίλεη ηελ P M_max. 39

40 40

41 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΝΔΜΟΓΔΝΝΖΣΡΗΔ-ΑΗΟΛΗΚΑ ΠΑΡΚΑ 41

42 3.1 Γνκή αλεκνγελλήηξηαο ρήκα 3.1: Κύξηα ραξαθηεξηζηηθά αλεκνγελλήηξηαο 42

43 Ο δξνκέαο απνηειείηαη απφ ηελ πιήκλε θαη ηα πηεξχγηα. Σν πηεξχγην έρεη αεξνδπλακηθφ ζρήκα θαη κπνξεί λα είλαη εληαίν ή λα δηαζέηεη αθξνπηεξχγην. Σα γεσκεηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ πηεξπγίσλ (αξηζκφο πηεξπγίσλ, θαηαλνκή πιάηνπο, επηινγή αεξνηνκήο, ζπζηξνθή) πξνθχπηνπλ απφ ηελ βειηηζηνπνίεζε ηεο αεξνδπλακηθήο ζρεδίαζεο. Ζ ειεθηξηθή γελλήηξηα κπνξεί λα είλαη αζχγρξνλε ή ζχγρξνλε γελλήηξηα. Γεληθά πξνηηκνχληαη νη αζχγρξνλεο γελλήηξηεο ιφγσ ηεο απιφηεηαο ηεο θαηαζθεπήο ηνπο, αλ θαη νη ζχγρξνλεο έρνπλ θαιχηεξε ζπκπεξηθνξά ζε αδχλαηα δίθηπα. Σν ζχζηεκα πξνζαλαηνιηζκνχ είλαη έλαο ζεξβνθηλεηήξαο ν νπνίνο ειέγρεηαη απφ ηνλ αλεκνδείθηε ηνπ αλεκνγξάθνπ θαη αλαγθάδεη ην δξνκέα λα παξαθνινπζεί ηελ θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ θαη λα παξακέλεη θάζεηνο ζε απηήλ. Ο πχξγνο ηεο αλεκνγελλήηξηαο ζηεξίδεη ηε λαζέιια θαη ην δξνκέα. Μπνξεί λα είλαη ηχπνπ δηθηπψκαηνο, ζσιελσηφο θαη ζπαληφηεξα απφ ζθπξφδεκα. Ζ ζεκειίσζε γίλεηαη κε νπιηζκέλν ζθπξφδεκα πάλσ ζην νπνίν ηνπνζεηείηαη κε βίδεο ν πχξγνο. Ο πχξγνο έρεη ζρήκα θψλνπ πνπ εμππεξεηεί ζηελ αχμεζε ηεο αληνρήο θαη ζηελ εμνηθνλφκεζε πιηθψλ κε ηε δηάκεηξν λα απμάλεηαη φζν πιεζηάδνπκε ηε βάζε. Μεγάιεο ζεκαζίαο είλαη ε γείσζε πνπ πξέπεη λα έρεη ε κεηαιιηθή θαηαζθεπή ηεο αλεκνγελλήηξηαο. 3.2 Καηεγνξίεο αλεκνγελλεηξηώλ ρήκα 3.2: Αλεκνγελλήηξηεο νξηδόληηνπ θαη θάζεηνπ άμνλα 43

44 3.2.1 Οξηδόληηνπ άμνλα Δίλαη νη αλεκνγελλήηξηεο νη νπνίεο πεξηζηξέθνληαη γχξσ απφ έλαλ άμνλα νξηδφληην σο πξνο ην επίπεδν ηνπ εδάθνπο.δίλαη ε ζπλεζηζκέλε εηθφλα ηεο αλεκνγελλήηξηαο πνπ έρνπκε νη πεξηζζφηεξνη ζην κπαιφ καο, αθνχ απηέο έρνπλ επηθξαηήζεη γηα δηάθνξνπο ιφγνπο πνπ ζα αλαθέξνπκε παξαθάησ. Σα πηεξχγηά ηεο πεξηζηξέθνληαη γχξσ απφ έλαλ άμνλα ν νπνίνο είλαη νξηδφληηνο σο πξνο ην επίπεδν ηνπ εδάθνπο.δίλαη θαλεξφ φηη θάζε ζηηγκή, πξέπεη λα πξνζαλαηνιίδεηαη πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ. ρήκα 3.3 : Αλεκνγελλήηξηα νξηδόληηνπ άμνλα Κάζεηνπ άμνλα Δίλαη νη αλεκνγελλήηξηεο νη νπνίεο πεξηζηξέθνληαη γχξσ απφ έλαλ άμνλα ν νπνίνο είλαη θάζεηνο σο πξνο ην επίπεδν ηνπ εδάθνπο.οη αλεκνγελλεηξηεο θαζεηνπ αμνλα, απφ ηνλ ηξφπν ηεο θαηαζθεπήο ηνπο, "πηάλνπλ" ηνλ αέξα απφ θάζε θαηεχζπλζε. 44