Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα

Transcript

1 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ΑΠΕ) Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα ΠΑΤΡΑ, 2016 ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΣΥΜΠΡΑΞΗ ΗΛΙΟΣ ΗΛΙΟΣ - Τοπικό σχέδιο για την απασχόληση ανέργων στην κατασκευή και τη συντήρηση έργων Α.Π.Ε. με έμφαση στις δράσεις του προγράμματος «ΗΛΙΟΣ» και παρεμβάσεων εξοικονόμησης ενέργειας

2

3 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Περιεχόμενα 1. Ορισμοί & Συντομογραφίες Ορισμοί Συντομογραφίες Εισαγωγή Χάρτης Ηλιακής Ενέργειας Χάρτης Αιολικού Δυναμικού Γεωθερμικός Χάρτης Ελλάδας Χάρτης Δυναμικού Βιομάζας Χάρτης Δυναμικού για Υδροηλεκτρικά Εργοστάσια ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΦΟΡΑ Σελίδα 3 of 49

4 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Σελίδα 4 of 49

5 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα 1. Ορισμοί & Συντομογραφίες 1.1. Ορισμοί Υδροηλεκτρική Εγκατάσταση Μία διάταξη αποτελούμενη από έργα πολιτικού μηχανικού και μηχανολογικό εξοπλισμό κατάλληλη για την μετατροπή της δυναμικής ενέργειας του ύδατος σε ηλεκτρισμό. Μικρό Υδροηλεκτρικό Έργο Υδροηλεκτρική Εγκατάσταση με εγκατεστημένη ισχύ μέχρι 15 MW. Υδροηλεκτρική Εγκατάσταση Ρεύματος Ποταμού (run-of-river power station) Υδροηλεκτρική εγκατάσταση η οποία χρησιμοποιεί αυτούσια την ροή του ποταμού και τους φυσικούς αποταμιευτήρες αυτού. Υδροηλεκτρική Εγκατάσταση με Τεχνητό Αποταμιευτήρα (pondage power station) Υδροηλεκτρική εγκατάσταση στην οποία γίνεται πλήρωση τεχνητών αποταμιευτήρων / φραγμάτων κάνοντας χρήση της αθροιστικής ροής του ύδατος Στρόβιλος Francis Υδραυλικός στρόβιλος με πτέρυγες σταθερού βήματος, ο οποίος συνήθως χρησιμοποιείται στις περιπτώσεις χαμηλού ή μέσου στατικού ύψους με μέσες ταχύτητες ροής Στρόβιλος Kaplan Αξονικός υδραυλικός στρόβιλος με πτέρυγες μεταβλητού βήματος χρησιμοποιούμενος σε υψηλές ταχύτητες ροής. Οριακό Στρώμα Το οριακό στρώμα είναι το λεπτό στρώμα ενός ρευστού, στο οποίο επιδρά η τριβή κατά την κίνηση του ρευστού πάνω από ένα στερεό. Στο στρώμα αυτό το ιξώδες αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα για τη διαμόρφωση της ροής του ρευστού. Τυρβώδες Οριακό Στρώμα Το τμήμα του οριακού στρώματος, στο οποίο η ροή του ρευστού δεν είναι στρωτή αλλά τυρβώδης. Η παράμετρος που ορίζει το είδος του οριακού στρώματος είναι ο αριθμός Reynolds. Πιο συγκεκριμένα, εάν ο αριθμός Reynolds του ρευστού υπερβεί μία κρίσιμη τιμή, τότε η ροή μετατρέπεται από στρωτή σε τυρβώδης. Μέση Ταχύτητα Ανέμου Ο στατιστικός μέσος της στιγμιαίας ταχύτητας του ανέμου ανηγμένο εντός συγκεκριμένης χρονικής περιόδου, η οποία μπορεί να μεταβάλλεται από λίγα δευτερόλεπτα έως πολλά έτη. Βιομάζα Υλικό βιολογικής προέλευσης εξαιρουμένου του υλικού εβρισκόμενου σε γεωλογικούς σχηματισμούς το οποίο μετατράπηκε σε ορυκτό καύσιμο. Σελίδα 5 of 49

6 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Στερεά καύσιμα από βιομάζα Στερεή βιομάζα φυτικής προέλευσης, η οποία διαιρείται στις εξής υποκατηγορίες: Ξυλώδης βιομάζα (Woody Biomass): προερχόμενη από δένδρα και θάμνους Βιομάζα από ποώδη βλάστηση (hebacus biomass): προερχόμενη από φυτά με ποώδες στέλεχος, τα οποία πεθαίνουν στο τέλος της καλλιεργητικής περιόδου. Τα δημητριακά συμπεριλαμβάνονται σε αυτή την κατηγορία. Βιομάζα από φρούτα (fruit biomass) Μίγματα (mixes) Γεωθερμία ή Γεωθερμική Ενέργεια Η θερμική ενέργεια που περιέχεται στα πετρώματα και στα ρευστά της γης είτε μέσω αγωγής είτε μέσω μεταφοράς. Αξιοποιήσιμη Γεωθερμική Ενέργεια Το τμήμα της γεωθερμικής ενέργειας που βρίσκεται αποθηκευμένο με την μορφή θερμού νερού, ατμού ή θερμών πετρωμάτων σε ευνοϊκές συνθήκες. Σελίδα 6 of 49

7 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα 1.2. Συντομογραφίες ΦΒ: Α/Γ: ΑΠ: Φωτοβολταϊκό (-ά) Ανεμογεννήτρια Αιολικό Πάρκο ΜΥΗΕ: Μικρό Υδροηλεκτρικό Έργο ΑΠΕ: Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Σελίδα 7 of 49

8 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού 2. Εισαγωγή Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, κυρίως λόγω της εφαρμογής του Νόμου 3468/2006 «Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης και λοιπές διατάξεις» προέκυψαν διάφορες μελέτες και ερευνητικά προγράμματα ως προς την καταγραφή του δυναμικού ΑΠΕ στην Ελλάδα. Ορισμένα από τα προγράμματα αυτά είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία πληροφοριακών συστημάτων, στα οποία έχουν συγκεντρωθεί πληροφορίες σχετικά με το δυναμικό των ΑΠΕ και παρουσιάζονται στον χρήστη με διαδραστικό τρόπο. Σημειώνεται ότι ορισμένα από τα πληροφοριακά αυτά συστήματα αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο Κοινοτικών Πλαισίων Στήριξης (Β / Γ ΚΠΣ) ή λοιπών Επιχειρησιακών Προγραμμάτων. Οι πληροφορίες που παρέχονται από τους χάρτες ακολουθούν κατάλληλη επεξεργασία ώστε να χρησιμοποιηθούν κατά την εκπόνηση τεχνικοοικονομικών μελετών για την κατασκευή του αντίστοιχου έργου ΑΠΕ. Σελίδα 8 of 49

9 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα 3. Χάρτης Ηλιακής Ενέργειας Τα στοιχεία για την ηλιακή ενέργεια στην Ελλάδα παρέχονται από το Ελληνικό Δίκτυο Ηλιακής Ενέργειας. Το Δίκτυο αυτό αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της Δράσης «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ» - Πράξη Ι, εντάχθηκε στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα» (ΕΠΑΝ-ΙΙ) και στα Επιχειρησιακά Προγράμματα (ΠΕΠ) Αττικής και Μακεδονίας Θράκης, και χρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης και από Εθνικούς Πόρους. Αντικείμενο του έργου ήταν ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο του διαθέσιμου ηλιακού δυναμικού στην Ελλάδα με μετρήσεις από επίγειους σταθμούς, εκτιμήσεις από δορυφορικές εικόνες και δεδομένα, και την παροχή προγνώσεων σε ορίζοντα 3 ημερών. Το σύστημα υποστηρίζεται από μια επικαιροποιημένη κλιματολογική μελέτη της ηλιακής ενέργειας για περίοδο περίπου 10 ετών από το Το έργο συνδυάζει μετρήσεις της ηλιακής ενέργειας από ένα οργανωμένο δίκτυο σταθμών, με δορυφορικές εικόνες της νέφωσης, δορυφορικά δεδομένα των ατμοσφαιρικών αιωρημάτων και υπολογισμούς με μοντέλα, οδηγώντας στην παραγωγή χαρτών και γραφημάτων αποτύπωσης της ηλιακής ενέργειας πάνω από την Ελλάδα σε λεπτομερή χρονική και χωρική κλίμακα, καθώς στην καθημερινή ολιγοήμερη πρόγνωση των επιπέδων ηλιακής ενέργειας. Οι σταθμοί που χρησιμοποιούνται βρίσκονται στις ακόλουθες περιοχές: Άργος, Αθήνα, Βόλο, Φινοκαλιά, Θεσσαλονίκη, Ιωάννινα, Κοζάνη, Μυτιλήνη, Ξάνθη, Ορεστιάδα, Πάτρα, Πρέβεζα, Πύλο και Ρόδο. Τα δεδομένα του χάρτη μπορεί να αφορούν τη μέση ετήσια ηλιακή ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας (kw / m 2 ), τη μέση μηνιαία ηλιακή ενέργεια ανά μονάδα επιφανείας (kw / m 2 ), επιλέγοντας το προς εξέταση μήνα, την ετήσια ηλιακή ενέργεια ανά μονάδα επιφανείας (kw / m 2 ), επιλέγοντας το προς εξέταση έτος (από ), τη μηνιαία ηλιακή ενέργεια ανά μονάδα επιφανείας (kw / m 2 ), επιλέγοντας το προς εξέταση έτος και μήνα και την ηλιακή ενέργεια ανά μονάδα επιφανείας (kw / m 2 ) για κάθε ημέρα της περιόδου Επιπλέον, τα δεδομένα του χάρτη μπορεί να αφορούν στην άμεση, στην προσανατολισμένη ή στην ολική ηλιακή ακτινοβολία. Η άμεση ηλιακή ακτινοβολία αντιστοιχεί στην ακτινοβολία που προσπίπτει σε επιφάνεια που είναι συνεχώς κάθετη σε αυτή. Η προσανατολισμένη ηλιακή ακτινοβολία αφορά σε ακτινοβολία που προσπίπτει σε κεκλιμένη επιφάνεια με τη βέλτιστη γωνία κλίσης και νότιο προσανατολισμό. Η ολική ακτινοβολία είναι η ακτινοβολία που προσπίπτει σε μία οριζόντια επιφάνεια. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι το απαραίτητο συστατικό για την ενεργοποίηση του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Η ηλιακή ακτινοβολία παρέχει την απαιτούμενη ενέργεια για την κίνηση των ηλεκτρονίων και κατ επέκταση την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Επομένως, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ιδιαίτερα σημαντική για την απόδοση του φωτοβολταϊκού συστήματος. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από το χάρτη θα πρέπει να υποστούν κατάλληλη επεξεργασία για την εύρεση της ποσότητας της ηλιακής ακτινοβολίας που εν τέλει προσπίπτει στην κεκλιμένη επιφάνεια. Η μεθοδολογία που ακολουθείται είναι η εξής:, όπου: S module : η ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια του δομοστοιχείου S horizontal : η ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντια επιφάνεια β: η γωνία κλίσης του δομοστοιχείου, μετρούμενη από την οριζόντια θέση α: ύψος του ήλιου (σε μοίρες) Σελίδα 9 of 49

10 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Το ύψος του ήλιου ορίζεται ως: 90, όπου: φ: γεωγραφικό πλάτος (της ΦΒ εγκατάστασης) Η γωνία δ ορίζεται ως εξής: sin 284, όπου: d: η μέρα του έτους, για την οποία αναζητείται το ύψος του ήλιου. 1 Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο και τους αντίστοιχους χάρτες ηλιακής έντασης σε κάθε περιοχή, ο μελετητής μπορεί να υπολογίσει τη μέση ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στην κεκλιμμένη πλευρά του δομοστοιχείου. Εν συνεχεία, λαμβάνοντας υπόψη το συντελεστή απόδοσης του δομοστοιχείου και το βαθμό απόδοσης του πάρκου, καθώς και τη συνολική επιφάνεια των δομοστοιχείων του πάρκου είναι δυνατή η εκτίμηση της παραγόμενης ενέργειας του πάρκου. Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζονται οι χάρτες της μέσης ηλιακής ενέργειας για όλη την ελληνική επικράτεια για διάφορα διαστήματα του έτους. 1 PVEDUCATION.ORG, of sunlight/solar radiation on tilted surface Σελίδα 10 of 49

11 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 1: Χάρτης μέσης ετήσιας ολικής ηλιακής ενέργειας (kwh/m 2 ) από το μέχρι 2012 (Ελληνικό Δίκτυο Ηλιακής Ενέργειας) Σελίδα 11 of 49

12 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 2: Χάρτης μέσης μηνιαίας ολικής ηλιακής ακτινοβολίας (kwh/m2) από το για το μήνα Απρίλιο (Ελληνικό Δίκτυο Ηλιακής Ενέργειας) Σελίδα 12 of 49

13 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 3: Χάρτης μέσης μηνιαίας ολικής ηλιακής ακτινοβολίας (kwh/m2) από το για το μήνα Ιούλιο (Ελληνικό Δίκτυο Ηλιακής Ενέργειας) Σελίδα 13 of 49

14 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 4: Χάρτης μέσης μηνιαίας ολικής ηλιακής ακτινοβολίας (kwh/m2) από το για το μήνα Νοέμβριο (Ελληνικό Δίκτυο Ηλιακής Ενέργειας) Περαιτέρω πληροφορίες και λοιποί χάρτες μπορούν να εντοπιστούν στην ιστοσελίδα του Ελληνικού Δικτύου Ηλιακής Ενέργειας, Σελίδα 14 of 49

15 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα 4. Χάρτης Αιολικού Δυναμικού Η αιολική ενέργεια στηρίζεται στην κινητική ενέργεια του ανέμου και την κατάλληλη αξιοποίησή της για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο άνεμος προέρχεται από τις διαφοροποιήσεις στην ατμοσφαιρική πίεση, οι οποίες οφείλονται στη διαφορετική θέρμανση της επιφάνειας της γης και της θάλασσας από τον ήλιο. Η αιολική ενέργεια είναι έμμεση μορφή της ηλιακής ενέργειας και περίπου 1-2% της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης μετατρέπεται σε άνεμο. Καθώς ο αέρας θερμαίνεται στις τροπικές ζώνες αρχικά ανυψώνεται στην ατμόσφαιρα και κατόπιν οδεύει εν γένει προς τους πόλους. Η κίνηση αυτή της ατμόσφαιρας επηρεάζεται σημαντικά από την περιστροφή της γης, η επίδραση της οποίας είναι μεγαλύτερο στον ισημερινό και μηδενική στους πόλους, από την αναλογία της επιφάνειας της ξηράς προς την αντίστοιχη της θάλασσας, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της ξηράς (βουνά, πεδιάδες) και από εποχές του χρόνου. Άνεμοι δημιουργούνται και σε τοπική κλίμακα με διάφορους μηχανισμούς, όπως η δημιουργία θαλάσσιας ή απόγειας αύρας και τα καθοδικά ρεύματα προς τις κοιλάδες από τα βουνά. Οι ταχύτητες του ανέμου διαφέρουν με το ανάγλυφο μιας περιοχής και ποικίλλουν σημαντικά με την εποχή και την ημέρα. Ο άνεμος αποτελεί ένα ιδιαίτερα μεταβλητό μέγεθος, τόσο κυρίως με το χρόνο, όσο και το ύψος από το έδαφος. Επομένως, για την εκτίμηση του αιολικού δυναμικού μιας περιοχής χρειάζονται αναλυτικές μετρήσεις της ταχύτητας και της διεύθυνσης του ανέμου. Η ένταση του ανέμου αυξάνεται με αύξηση του ύψους και η κατακόρυφη κατανομή του αέρα ακολουθεί τη συμπεριφορά τυρβώδους οριακού στρώματος. Έχουν προταθεί αρκετές προσεγγίσεις, δύο από τις οποίες είναι: Λογαριθμική κατανομή, κατά την οποία η ταχύτητα στο ύψος z δίνεται από τη σχέση:, όπου: η παράμετρος zo σχετίζεται με το ύψος της τραχύτητας του εδάφους (zo=0,01 m για γρασίδι, zo=0,5 m για δασωμένη περιοχή, zo=3,0 m για μια πόλη) και το z r είναι το ύψος αναφοράς, στο οποίο η ταχύτητα του αέρα είναι γνωστή v (z r ). Εκθετική κατανομή, η οποία εκφράζεται από τη σχέση:, όπου: V(z r ): η ταχύτητα του ανέμου (ταχύτητα αναφοράς) σε συγκεκριμένο ύψος z r (ύψος αναφοράς). Το μέγεθος αυτό είναι γνωστό. Η παράμετρος α εξαρτάται από την τραχύτητα του εδάφους και τη διεύθυνση του ανέμου. Τυπικές τιμές του «α» δίνονται στον παρακάτω Πίνακα. Σελίδα 15 of 49

16 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Κάλυψη Εδάφους α Λεία επιφάνεια, θάλασσα, άμμος 0,1 Γρασίδι 0,16 Χαμηλές καλλιέργειες 0,18 Ψηλές καλλιέργειες ή θάμνοι 0,20 Ψηλά δέντρα, σπίτια 0,30 Πίνακας 1: Πίνακας τυπικών τιμών παραμέτρου "α" Η ενέργεια που περιέχεται στον άνεμο είναι η κινητική του ενέργεια, η οποία δίνεται από τη σχέση:, όπου: m: μαζική παροχή του αέρα σε kg/s και είναι ίση με:, όπου: ρ: πυκνότητα του αέρα (kg/m 3 ) A: η προβαλλόμενη επιφάνεια κάθετα στην διεύθυνση του ανέμου την οποία οι πτέρυγες εγγράφουν σε μία πλήρη περιστροφή τους (m 2 ) v: ταχύτητα του αέρα (m/s) Επομένως, η ενέργεια του ανέμου εξαρτάται από την ταχύτητα του ανέμου και πιο συγκεκριμένα εξαρτάται από τον κύβο της ταχύτητας του ανέμου. Επομένως, η μέση ταχύτητα του ανέμου στις διάφορες περιοχές της χώρας μπορεί να προσδιορίσει το ενεργειακό περιεχόμενο του αέρα. Η παρακάτω εικόνα παρουσιάζει τη μέση ταχύτητα του ανέμου από τον Γεωπληροφοριακό Χάρτη της ΡΑΕ για την Ελλάδα. Σελίδα 16 of 49

17 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 5: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Ελλάδα (ΚΑΠΕ) Σελίδα 17 of 49

18 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 6: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Πελοπόννησος (ΚΑΠΕ) Σελίδα 18 of 49

19 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 7: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Αττική /Εύβοια (ΚΑΠΕ) Σελίδα 19 of 49

20 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 8: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Στερεά Ελλάδα (ΚΑΠΕ) Σελίδα 20 of 49

21 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 9: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Θεσσαλία (ΚΑΠΕ) Σελίδα 21 of 49

22 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 10: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Ήπειρος (ΚΑΠΕ) Σελίδα 22 of 49

23 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 11: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Μακεδονία (ΚΑΠΕ) Σελίδα 23 of 49

24 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 12: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Θράκη (ΚΑΠΕ) Σελίδα 24 of 49

25 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 13: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Νησιά Αιγαίου (ΚΑΠΕ) Σελίδα 25 of 49

26 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 14: Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) για ύψος 40 m - Νησιά Ιονίου (ΚΑΠΕ) Σελίδα 26 of 49

27 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα 5. Γεωθερμικός Χάρτης Ελλάδας Η γεωθερμία είναι μια ήπια και πρακτικά ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, που μπορεί με τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες να καλύψει ανάγκες θέρμανσης και ψύξης, αλλά και σε ορισμένες περιπτώσεις να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η γεωθερμία προσφέρει ενέργεια χαμηλού κόστους, ενώ δεν επιβαρύνει το περιβάλλον με εκπομπές βλαβερών ρύπων. Η θερμοκρασία του γεωθερμικού ρευστού ή ατμού, ποικίλει από περιοχή σε περιοχή, ενώ συνήθως κυμαίνεται από 25 ο C μέχρι 360 ο C. Στις περιπτώσεις που τα γεωθερμικά ρευστά έχουν υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 150 ο C), η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η κυριότερη θερμική χρήση της γεωθερμικής ενέργειας παγκοσμίως αφορά στη θέρμανση θερμοκηπίων. Χρησιμοποιείται ακόμα στις υδατοκαλλιέργειες, όπου εκτρέφονται υδρόβιοι οργανισμοί αλλά και για τηλεθέρμανση, δηλαδή θέρμανση συνόλου κτιρίων, οικισμών, χωριών ή και πόλεων. Ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας με το βάθος από την επιφάνεια της γης είναι γνωστός με το όνομα γεωθερμική βαθμίδα. Η γεωθερμική βαθμίδα κυμαίνεται από 5 μέχρι 70 C/km, με μέση τιμή τους 30 C/km. Περιοχές με θεωρητικά γεωθερμικό ενδιαφέρον είναι οι περιοχές που διαθέτουν γεωθερμική βαθμίδα μεγαλύτερη από τη μέση τιμή. Ο Ελλαδικός χώρος, εξαιτίας κατάλληλων γεωλογικών συνθηκών, είναι από τους γεωθερμικά ευνοημένους και διαθέτει σημαντικές γεωθερμικές πηγές και των τριών κατηγοριών (υψηλής μέσης και χαμηλής ενθαλπίας) σε οικονομικά βάθη ( m). Σε μερικές περιπτώσεις τα βάθη των γεωθερμικών ταμιευτήρων είναι πολύ μικρά, κάνοντας ιδιαίτερα ελκυστική, από οικονομική άποψη, τη γεωθερμική εκμετάλλευση. Στη Μήλο και Νίσυρο έχουν ανακαλυφθεί σπουδαία γεωθερμικά πεδία υψηλής ενθαλπίας (δηλ. με θερμοκρασίες ρευστών μεγαλύτερες από 150ºC) και έχουν γίνει γεωτρήσεις παραγωγής (5 και 2 αντίστοιχα). Οι γεωτρήσεις αυτές θα μπορούσαν να στηρίξουν μονάδες ηλεκτροπαραγωγής 20 και 5 MWe, ενώ το πιθανό συνολικό δυναμικό υπολογίζεται να είναι της τάξης των 200 και 50 ΜWe, αντίστοιχα. Στη Μήλο μετρήθηκαν θερμοκρασίες μέχρι 325ºC σε βάθος 1000 m και στη Νίσυρο 350ºC σε βάθος 1500 m. Εκτός από τα πεδία της Μήλου και της Νισύρου, ικανοποιητικά στοιχεία για πιθανά πεδία υψηλής ή μέσης ενθαλπίας προέκυψαν στην Κίμωλο, Σαντορίνη, Κω, Λέσβο και Σουσάκι Κορινθίας. Η αυξημένη ροή θερμότητας, λόγω της έντονης τεκτονικής και μαγματικής δραστηριότητας, δημιούργησε εκτεταμένες θερμικές ανωμαλίες, με μέγιστες τιμές γεωθερμικής βαθμίδας που πολλές φορές ξεπερνούν τους 100ºC/km. Σε κατάλληλες γεωλογικές συνθήκες η ενέργεια αυτή θερμαίνει υπόγειους ταμιευτήρες ρευστών σε θερμοκρασίες μέχρι 100ºC. Τα γεωθερμικά πεδία χαμηλής ενθαλπίας είναι διάσπαρτα στη νησιωτική και ηπειρωτική Ελλάδα. Μόνο από υπάρχουσες γεωτρήσεις σε γεωθερμικά πεδία των πεδινών εκτάσεων της Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης είναι δυνατόν να αντληθούν 2500 m 3 /h θερμών ρευστών, με θερμοκρασίες μεταξύ 35 και 92 ο C. Στην πεδινή περιοχή του Δέλτα Νέστου έχουν εντοπισθεί δύο πολύ σημαντικά γεωθερμικά πεδία: στην περιοχή Ερατεινό- Χρυσούπολη Καβάλας και στην περιοχή Ν. Εράσμιο-Μάγγανα Ξάνθης. Στη Ν. Κεσσάνη και στο Πόρτο Λάγος Ξάνθης, σε μεγάλης έκτασης γεωθερμικά πεδία παράγονται νερά μέχρι 82ºC. Σε διάφορες περιοχές του Ν. Ροδόπης (Σάππες, Μέση, Σιδηροχώρι, Νότια Κομοτηνής, κ.ά.) υπάρχουν πολύ ενθαρρυντικά στοιχεία για τον εντοπισμό γεωθερμικών πεδίων. Στη λεκάνη των λιμνών Βόλβης και Λαγκαδά (Ν. Θεσσαλονίκης) έχουν εντοπιστεί τρία πολύ «ρηχά» πεδία με θερμοκρασίες μέχρι 56 ο C. Στην περιοχή Ελαιοχωρίων-Ν. Τρίγλιας Χαλκιδικής υπάρχουν ήδη πολλές «ρηχές» γεωτρήσεις παραγωγής με ρευστά μέχρι 42 o C. Το δυναμικό τους ξεπερνά τα 1000 m 3 /h. Στη Νότια Θεσσαλία εντοπίσθηκαν ενδιαφέρουσες συνθήκες ταμιευτήρων (65 ο C στα 700 m). Η κοιλάδα του Σπερχειού και η απέναντι Εύβοια διαθέτουν ένα πολύ μεγάλο γεωθερμικό δυναμικό, με θερμοκρασίες μέχρι 80 o C. Η Δυτική Ελλάδα έχει λιγότερο ευνοϊκές συνθήκες (μικρότερες θερμοκρασίες) αλλά δεν λείπει το ενδιαφέρον σε συγκεκριμένες περιοχές. Ήδη στην πεδινή περιοχή Άρτας π.χ. βρέθηκαν ρευστά μέχρι 60 o C στα 250 m. βάθους. Τέλος στην ευρύτερη λεκάνη του Στρυμόνα, την περισσότερο αξιοποιημένη γεωθερμικά περιοχή στην Ελλάδα, έχουν εντοπισθεί τα πολύ σημαντικά πεδία Θερμών- Σελίδα 27 of 49

28 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Νιγρίτας, Λιθότοπου-Ηράκλειας, Θερμοπηγής-Σιδηροκάστρου και Αγγίστρου. Πολλές γεωτρήσεις παράγουν νερά μέχρι 75 o C, συνήθως αρτεσιανά και πολύ καλής ποιότητας και παροχής. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζονται οι γεωθερμικές περιοχές της Ελλάδας, σύμφωνα με το Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών. Εικόνα 15: Γεωθερμικός χάρτης Ελλάδας (Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών) Σελίδα 28 of 49

29 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα 6. Χάρτης Δυναμικού Βιομάζας Γενικά, ως βιομάζα ορίζεται η ύλη που έχει βιολογική (οργανική) προέλευση. Πρακτικά, στον όρο βιομάζα εμπεριέχεται οποιοδήποτε υλικό προέρχεται άμεσα ή έμμεσα από το φυτικό κόσμο. Πιο συγκεκριμένα, σ αυτήν περιλαμβάνονται: Οι φυτικές ύλες που προέρχονται είτε από φυσικά οικοσυστήματα, όπως π.χ. τα αυτοφυή φυτά και δάση, είτε από τις ενεργειακές καλλιέργειες (έτσι ονομάζονται τα φυτά που καλλιεργούνται ειδικά με σκοπό την παραγωγή βιομάζας για παραγωγή ενέργειας) γεωργικών και δασικών ειδών, όπως π.χ. το σόργο το σακχαρούχο, το καλάμι, ο ευκάλυπτος κ.ά., τα υποπροϊόντα και κατάλοιπα της φυτικής, ζωικής, δασικής και αλιευτικής παραγωγής, όπως π.χ. τα άχυρα, στελέχη αραβόσιτου, στελέχη βαμβακιάς, κλαδοδέματα, κλαδιά δένδρων, φύκη, κτηνοτροφικά απόβλητα, οι κληματίδες κ.ά., τα υποπροϊόντα που προέρχονται από τη μεταποίηση ή επεξεργασία των υλικών αυτών, όπως π.χ. τα ελαιοπυρηνόξυλα, υπολείμματα εκκοκκισμού βαμβακιού, το πριονίδι κ.ά., το βιολογικής προέλευσης μέρος των αστικών λυμάτων και σκουπιδιών. Η βιομάζα αποτελεί μία δεσμευμένη και αποθηκευμένη μορφή της ηλιακής ενέργειας και είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτικών οργανισμών. Κατά τη διάρκεια αυτής, η χλωροφύλλη των φυτών μετασχηματίζει την ηλιακή ενέργεια με μια σειρά διεργασιών, χρησιμοποιώντας ως βασικές πρώτες ύλες διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα καθώς και νερό και ανόργανα συστατικά από το έδαφος. Η βιομάζα μπορεί να αξιοποιηθεί για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών (παραγωγή θερμότητας, ψύξης, ηλεκτρισμού κ.λ.π.) είτε με απ ευθείας καύση, είτε με μετατροπή της σε αέρια, υγρά ή/και στερεά καύσιμα μέσω θερμοχημικών ή βιοχημικών διεργασιών. Επειδή η αξιοποίηση της βιομάζας αντιμετωπίζει συνήθως τα μειονεκτήματα της μεγάλης διασποράς, του μεγάλου όγκου και των δυσχερειών συλλογής-μεταποίησηςμεταφοράς-αποθήκευσης, επιβάλλεται η αξιοποίησή της να γίνεται όσο το δυνατόν πλησιέστερα στον τόπο παραγωγής της. Για το λόγο αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό να είναι γνωστό το δυναμικό της βιομάζας στις διάφορες περιοχές της ελληνικής επικράτειας. Οι παρακάτω χάρτες παρουσιάζουν το εκτιμώμενο δυναμικό της βιομάζας και πιο συγκεκριμένα τη βιομάζα που προέρχεται από στερεά υπολείμματα που μπορεί να αξιοποιηθεί ενεργειακά για παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Οι σχετικοί υπολογισμοί έχουν σαν βασική πηγή την ετήσια γεωργική στατιστική της Εθνικής Στατιστικής Αρχής και εκφράζουν, στο επίπεδο του δημοτικού διαμερίσματος, τις διαθέσιμες ποσότητες κατηγοριών υπολειμμάτων σε μάζα (τόνους) και ενέργεια (MJ). Οι στατιστικοί υπολογισμοί είναι ενδεικτικοί για το ύψος του δυναμικού εφόσον εξαρτώνται από την υιοθέτηση ενός μεγάλου αριθμού παραμέτρων. Σημειώνεται ότι τα πρωτογενή δεδομένα είναι έως το Σελίδα 29 of 49

30 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 16: Διαθέσιμοι Τόνοι Υπολειμμάτων Αροτραίες Καλλιέργειες (ΚΑΠΕ) Σελίδα 30 of 49

31 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 17: Διαθέσιμοι Τόνοι Υπολειμμάτων Σημειακές Πηγές Βιομάζας (ΚΑΠΕ) Σελίδα 31 of 49

32 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 18: Διαθέσιμοι Τόνοι Υπολειμμάτων Δενδρώδεις Καλλιέργειες (ΚΑΠΕ) Σελίδα 32 of 49

33 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 19: Διαθέσιμοι Τόνοι Υπολειμμάτων Δάση (ΚΑΠΕ) Σελίδα 33 of 49

34 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 20: Διαθέσιμοι Τόνοι Υπολειμμάτων Θερμοκηπιακά (ΚΑΠΕ) Σελίδα 34 of 49

35 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 21: Διαθέσιμοι Τόνοι Υπολειμμάτων Άμπελοι (ΚΑΠΕ) Σελίδα 35 of 49

36 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 22: Διαθέσιμη Ενέργεια Υπολειμμάτων (MJ) Άμπελοι (ΚΑΠΕ) Σελίδα 36 of 49

37 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 23: Διαθέσιμη Ενέργεια Υπολειμμάτων (MJ) Αροτραίες Καλλιέργειες (ΚΑΠΕ) Σελίδα 37 of 49

38 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 24: Διαθέσιμη Ενέργεια Υπολειμμάτων (MJ) Δάση (ΚΑΠΕ) Σελίδα 38 of 49

39 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 25: Διαθέσιμη Ενέργεια Υπολειμμάτων (MJ) Δενδρώδεις Καλλιέργειες (ΚΑΠΕ) Σελίδα 39 of 49

40 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 26: Διαθέσιμη Ενέργεια Υπολειμμάτων (MJ) Σημειακές Πηγές Βιομάζας (ΚΑΠΕ) Σελίδα 40 of 49

41 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 27: Διαθέσιμη Ενέργεια Υπολειμμάτων (MJ) Θερμοκηπιακά (ΚΑΠΕ) Σελίδα 41 of 49

42 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού 7. Χάρτης Δυναμικού για Υδροηλεκτρικά Εργοστάσια Η Υδροηλεκτρική Ενέργεια (Υ/Ε) είναι η ενέργεια η οποία στηρίζεται στην εκμετάλλευση και τη μετατροπή της δυναμικής ενέργειας του νερού των λιμνών και της κινητικής ενέργειας του νερού των ποταμών σε ηλεκτρική ενέργεια. Η μετατροπή αυτή γίνεται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, μέσω της πτερωτής του στροβίλου, έχουμε την μετατροπή της κινητικής ενέργειας του νερού σε μηχανική ενέργεια με την μορφή περιστροφής του άξονα της πτερωτής και στο δεύτερο στάδιο, μέσω της γεννήτριας, επιτυγχάνουμε τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το σύνολο των έργων και εξοπλισμού μέσω των οποίων γίνεται η μετατροπή της υδραυλικής ενέργειας σε ηλεκτρική, ονομάζεται Υδροηλεκτρικό Έργο (ΥΗΕ). Η δέσμευση/ αποθήκευση ποσοτήτων ύδατος σε φυσικές ή τεχνητές λίμνες, για ένα Υδροηλεκτρικό Σταθμό, ισοδυναμεί πρακτικά με αποταμίευση Υδροηλεκτρικής Ενέργειας. Η προγραμματισμένη αποδέσμευση αυτών των ποσοτήτων ύδατος και η εκτόνωσή τους στους υδροστροβίλους οδηγεί στην ελεγχόμενη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Με δεδομένη την ύπαρξη κατάλληλων υδάτινων πόρων και τον επαρκή εφοδιασμό τους με τις απαραίτητες βροχοπτώσεις, η Υ/Ε καθίσταται μια σημαντικότατη εναλλακτική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Για τον υπολογισμό της ενέργειας που παράγεται από τη ροή του νερού ισχύει ο κάτωθι τύπος:, όπου: P th : Η παραγόμενη (θεωρητική) ισχύς ρ: πυκνότητα του ρευστού (kg/m 3 ) (για το νερό η πυκνότητα είναι ίση με 1000 kg/m 3 ) q: η ροή του ρευστού (m 3 /s) g: η επιτάχυνση της βαρύτητας (9,81 m/s 2 ) h: το ύψος από το οποίο πέφτει το ρευστό (m) Ωστόσο, στον παραπάνω τύπο δεν υπολογίστηκαν οι απώλειες και η απόδοση του συστήματος, η οποία συνήθως είναι 0,75 0,95. Επομένως, η πραγματική ισχύς που παράγεται θα είναι:, όπου: P: πραγματική ισχύς μ: βαθμός απόδοσης του συστήματος Η ταξινόμηση των υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων πραγματοποιείται με τα εξής κριτήρια: Με το ύψος της υδατόπτωσης Με την εγκατεστημένη ισχύ Με τον τύπο του υδροστροβίλου Με την τοποθεσία και τον τύπο του φράγματος και του ταμιευτήρα Σελίδα 42 of 49

43 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Οι συνηθέστεροι τύποι υδροστροβίλου που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι τρεις: Ο Στρόβιλος Francis. Ο στρόβιλος αυτός, ο οποίος ανήκει στους στροβίλους αντίδρασης (reaction turbines) χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο όταν η ροή του νερού είναι αρκετά μεγάλη και το ύψος υδατόπτωσης είναι σχετικά μεγάλο ( m). Ο στρόβιλος Francis επιτυγχάνει αποδόσεις μεγαλύτερες του 90%. Στρόβιλος Kaplan ή τύπου προπέλας. Οι στρόβιλοι Kaplan επέτρεψαν την αποδοτική παραγωγή ενέργειας σε χαμηλά ύψη υδατόπτωσης (10-70 m), το οποίο δεν ήταν εφικτό με τους στροβίλους Francis. Επίσης, οι στρόβιλοι αυτοί είναι κατάλληλοι για μεγάλες παροχές νερού. Στρόβιλος Pelton. Ο στρόβιλος Pelton χρησιμοποιείται κυρίως όταν η ροή του νερού είναι χαμηλή, αλλά το ύψος υδατόπτωσης είναι ιδιαίτερα μεγάλο. Το Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια του Υπουργείου Περιβάλλοντος Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής παρουσιάζει για τις Υδρολογικές Λεκάνες της Πελοποννήσου και της Δυτικής και Βόρειας Ελλάδας τη μέση τιμή παροχής νερού, καθώς και τις κλίσεις των εδάφων, ώστε να είναι δυνατή η εκτίμηση της ενέργειας που μπορεί να παραχθεί με ένα υδροηλεκτρικό εργοστάσιο. Ενδεικτικά παρουσιάζονται οι πληροφορίες για τις υδρολογικές λεκάνες του Κάτω Αλφειού, του Άνω Αλφειού, του Ασωπού, του Άνω Λουσίου και του Κάτω Λουσίου, από την ιστοσελίδα του Εθνικού Πληροφοριακού Συστήματος για την Ενέργεια. Περαιτέρω πληροφορίες για λοιπές υδρολογικές λεκάνες δύναται να αναζητηθούν στο: Σελίδα 43 of 49

44 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 28: Υδρολογική Λεκάνη Κάτω Αλφειού Πελοπόννησος (Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια) Σελίδα 44 of 49

45 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 29: Υδρολογική Λεκάνη Άνω Αλφειού Πελοπόννησος (Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια) Σελίδα 45 of 49

46 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 30: Υδρολογική Λεκάνη Ασωπού Πελοπόννησος (Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια) Σελίδα 46 of 49

47 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα Εικόνα 31: Υδρολογική Λεκάνη Άνω Λουσίου Πελοπόννησος (Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια) Σελίδα 47 of 49

48 Σειρά Πληροφοριακού και Εκπαιδευτικού Υλικού Εικόνα 32: Υδρολογική Λεκάνη Κάτω Λουσίου Πελοπόννησος (Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια) Σελίδα 48 of 49

49 Χάρτες Δυναμικού στην Ελλάδα ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΦΟΡΑ 1) Μ. Χρύστου, (2010), Δυναμικό Βιομάζας στην Ελλάδα 2) Ν. Ανδρίτσος, Ενέργεια και Περιβάλλον, Διδακτικές Σημειώσεις, 3) Φύτικας, Ανδρίτσος, Δρακούλης, Γεωθερμία και Τυποποίηση, Διήμερο Συμπόσιο για την Τυποποίηση,ΤΕΕ, Νοεμβρίου, 2008, Αθήνα 4) ΚΑΠΕ, (nd), ΒΙΟΜΑΖΑ, 5) Wikipedia, ( ), Pelton wheel, 6) Wikipedia, ( ), Francis turbine, 7) Wikipedia, ( ), Kaplan turbine, 8) ΥΠΕΚΑ, (nd), ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, 9) ΥΠΕΚΑ, (nd), Εθνικό Πληροφοριακό Σύστημα για την Ενέργεια, 10) ΚΑΠΕ, (nd), Ανοιχτά Δεδομένα, -category&category=energy&itemid=17 11) ΕΝ 61116, Electromechanical equipment guide for small hydroelectric installations 12) ΕΝ 61400, Wind turbines Part 1: Design requirements Σελίδα 49 of 49