AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Transcript

1 AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΗΣ ΚΟΖΑΝΗΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑ ΤΟ ΤΕΛΟΣ ΤΩΝ ΕΞΟΡΥΚΤΙΚΩΝ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΛΑΜΠΡΟΠΟΥΛΟΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2015

2 Πρόλογος Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή έχει ως σκοπό τη μελέτη ενός συστήματος τηλεθέρμανσης. Συγκεκριμένα αποσκοπεί στην παρουσίαση και αξιολόγηση του συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης και την σύγκρισή του με συμβατικές πηγές καυσίμου. Αποσκοπεί επίσης στην διερεύνηση της δυνατότητας καλλιέργειας ενεργειακών φυτών, τόσο ως πηγής ενέργειας μετά το πέρας της λειτουργίας του θερμοηλεκτρικού εργοστασίου, που τροφοδοτεί τώρα το σύστημα τηλεθέρμανσης, όσο και ως μέσου αποκατάστασης παλαιών λιγνιτορυχείων. Σαν εγκατάσταση τηλεθέρμανσης χαρακτηρίζεται η συνολική εγκατάσταση που σκοπό έχει να τροφοδοτήσει με θερμότητα έναν καταναλωτή ή σύνολο καταναλωτών, μέσω ενός δικτύου μεταφοράς και διανομής της θερμότητας αυτής. Διαφέρει από την κλασική μέθοδο παραγωγής και κατανάλωσης θερμότητας, σύμφωνα με την οποία η εγκατάσταση παραγωγής βρίσκεται στον τόπο κατανάλωσης, π.χ. οικιακοί λέβητες. Γι αυτό και ονομάστηκε τηλεθέρμανση (ο όρος αυτός στη Γερμανική αποδίδεται «Fernewarme» και στην Αγγλική «district heating»). Το έργό της τηλεθέρμανης για την πόλη της Κοζάνης μελετήθηκε από την ΑΝΚΟ (Αναπτυξιακή Κοζάνης) και χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα VALOREN της ΕΟΚ. Για την βέλτιστη σχεδίαση του συστήματος της Τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης χρησιμοποιήθηκε μεθοδολογία ώστε να καθοριστεί επακριβώς η ζήτηση της θερμικής ενέργειας, η οποία μεταβάλλεται με την ώρα της ημέρας, την εποχή του έτους και το έτος που εξετάζεται σε συσχετισμό με το αρχικό έτος λειτουργίας. Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον καθηγητή κ. Κώστα Κατσιφαράκη για τη σαφή και πρόθυμη καθοδήγησή του κατά την εκπόνηση της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής. Eπιπλέον θα ήθελα να ευχαριστήσω και τους τους κ. Καθηγητές Παπακώστα Κ. και Μυλόπουλο Ι, για τις πολύτιμες συμβουλές και διορθώσεις τους. Τέλος, θα ήθελα να εκφράσω ένα μεγάλο ευχαριστώ στην οικογένεια μου για την πολύπλευρη συμπαράστασή της κατά τη διάρκεια των σπουδών μου καθώς και στον Κ. Κυπιρτίδη Ελευθέριο (Προιστάμενο της Δημόσιας Επιχείρησης Ύδρευσης Αποχέτευσης Κοζάνης/ Τμήμα τηλεθέρμανσης) για τις πολύτιμες πληροφορίες και συμβουλές του. i

3 Περίληψη Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή έχει ως σκοπό τη μελέτη ενός συστήματος τηλεθέρμανσης. Συγκεκριμένα αποσκοπεί στην παρουσίαση και αξιολόγηση του συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης και την σύγκρισή του με συμβατικές πηγές καυσίμου. Αποσκοπεί επίσης στην διερεύνηση της δυνατότητας καλλιέργειας ενεργειακών φυτών, τόσο ως πηγής ενέργειας μετά το πέρας της λειτουργίας του θερμοηλεκτρικού εργοστασίου, που τροφοδοτεί τώρα το σύστημα τηλεθέρμανσης, όσο και ως μέσου αποκατάστασης παλαιών λιγνιτορυχείων.. Αρχικά μελετήθηκε η δομή και λειτουργία ενός συστήματος τηλεθέρμανης. Συγκεκριμένα αναλύθηκαν κάθε ένα από τα επιμέρους κομμάτια απο τα οποία αποτελείται το σύστημα (κεντρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας, δίκτυο διανόμης, υποσταθμοί των κτηρίων, θερμικοί υποσταθμοί σύνδεσης των καταναλωτών). Στην συνέχεια διερευνήθηκε το σύστημα τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης. Οι μελέτες οι όποιες έλαβαν χώρα για την ολοκλήρωση του έργου ήταν οι εξής: Μελέτη έργου μεταφοράς θερμικής ενέργειας Μελέτη αντλιοστασίων μεταφοράς και διανομής Μελέτη δικτύου διανομής θερμικής ενέργειας Μελέτη λεβητοστασίου αιχμής Για την βέλτιστη σχεδίαση του συστήματος της τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης χρησιμοποιήθηκε μεθοδολογία, ώστε να καθοριστεί επακριβώς η ζήτηση της θερμικής ενέργειας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται συγκριτική μελέτη του δικτύου της τηλεθέρμανσης σε σχέση με την κατανάλωση συμβατικών καυσίμων και συγκεκριμένα του πετρελαίου. Η σύγκριση αφορά τόσο τα περιβαλλοντικά όσο και τα οικονομικά οφέλη για τους κατοίκους της πόλης της Κοζάνης. Καταλήγοντας, γίνεται προσπάθεια ανάλυσης και τεκμηρίωσης μίας εναλλακτικής πρότασης λειτουργίας του συστήματος και μετά την ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων εξόρυξης λιγνίτη. Συγκεκριμένα, προτείνεται η καλλιέργεια ενεργειακών φυτών στην περιοχή των παλαιών ορυχείων και χρήση της παραγόμενης βιομάζας. Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2015 ii

4 Abstract The purpose of this Master Thesis is to study of a district heating system. More specifically, it aims at presenting and evaluating the district heating system of the city of Kozani, Greece, and at comparing it with systems using conventional fuel sources. Moreover, it investigates the possibility of growing energy crops, both as energy source, after the closure of the thermoelectric factory and as a remedy measure, after the end of mining activities. First, the structure and function of a district heating system have been investigated. In this framework, each of the individual pieces that constitute the system (main power station, distribution network, substation buildings and thermal substations connecting to consumers) were analyzed. Then, the district heating system of the city of Kozani, Greece, was investigated. The studies that took place for the completion of the project included: transfer of thermal energy pumping stations of transmission and distribution network heat distribution network boiler house for peak loads For the optimum design of the district heating system of the city of Kozani, a methodology was used to accurately determine the demand of the thermal energy. The third chapter presents a comparative study of the district heating network in relation to the consumption of fossil fuels and particularly oil. The comparison concerns both environmental and economic benefits for the residents of the city of Kozani. Finally, an alternative proposal for the operation of the district heating system after the completion of the mining activities is presented and discussed. In short, cultivation of energy crops in the abandoned mining areas and use of the biomass as fuel is investigated. All these data are presented in the form of maps, plans and images in the Annexes of this Master Thesis. Thessaloniki, November 2015 iii

5 Περιεχόμενα Πρόλογος Περίληψη Abstract i ii iii 1 Γενική περιγραφή συστήματος τηλεθέρμανσης Εισαγωγικά στοιχεία Κεντρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας Δίκτυο διανόμης ενέργειας Γενικά Εναέρια τοποθέτηση σωληνώσεων Υπόγεια τοποθέτηση σωληνώσεων σε σήραγγες Ενταφιασμός σωληνώσεων Θερμικοί υποσταθμοί κτηρίων Θερμικοί υποσταθμοί άμεσης σύνδεσης Θερμικοί υποσταθμοί έμμεσης σύνδεσης Δομή θερμικού υποσταθμού Εναλλάκτες θερμότητας Δομή εναλλακτών θερμότητας Πλακοειδής εναλλάκτες θερμότητας Πλεονεκτήματα τηλεθέρμανσης Διερέυνηση του συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης Γενικά Συνθήκες σχεδίασης και ζήτησης θερμικών φορτίων Βασικές επιλογές για τον σχεδιασμό των εγκαταστάσεων τηλεθέρμανσης Συστήματα παραγωγής θερμικής ενέργειας Μετααφορά θερμότητας Σύστημα διανομής Σύντομη περιγραφή μελέτης και σχεδιασμός Αντλιοστάσια Εσωτερική προστασία αγωγών και συλλεκτών Λεβητοστάσιο αιχμής Αγωγός μεταφοράς θερμικής ενέργειας iv

6 2.4.5 Δίκτυο διανομής Έλεγχος λειτουργίας συστήματος τηλεθέρμανσης Συστήματα αυτοματισμού Αναβάθμιση συστήματος τηλεθέρμανσης κατα την περίοδο Συγκριτική μελέτη συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης σε σχέση με την κατανάλωση συμβατικών καυσίμων(πετρέλαιο) Γενικά Οικονομική αποτίμηση Περιβαλλοντική αποτίμηση Δυνατότητα κάλυψης ενεργειακών αναγκών της πόλης της Κοζάνης από παραγωγή βιομάζας μέσω καλλιέργειας αργιαγκινάρας στην έκταση των ορυχείων του ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου(Υβριδική λειτουργία συστήματος τηλεθέρμανσης)- Περιβαλλοντικά οφέλη Ιδιότητες αγριαγκινάρας Καλλιέργεια αγραγκινάρας Παραγωγή ενέργειας απο αγριαγκινάρα Ηλεκτροπαραγωγή από βιομάζα αγριαγκινάρας Ιδιότητες βιομάζας(πελλετών) από αγριαγκινάρα Σχέδιο κλεισίματος ορυχείων και περιβαλλοντικής αποκατάστασης μέσω της καλλιέργειας αγριαγκινάρας Γενικά περί αποκατάστασης Σύστομη περιγραφή-στόχοι κλεισίματος των ορυχείων Αποκατάσταση εδαφών μέσω καλλοέργειας αγριαγκινάρας-πρόταση εναλλακτικής λειτουργείας συστήματος τηλεθέρμανσης Πρόταση οργάνωσης εφοδιαστικής αλυσίδας για εφαρμογή μικτής καύσης στον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου Περιβαλλοντικά οφέλη Ενεργειακό ισοζύγιο αγριαγκινάρας Δυνατότητες για περαιτέρω έρευνα Βιβλιογραφία 50 Παράρτημα Α: Εικόνες δικτύου τηλεθέρμανσης 52 Παράρτημα Β: Εικόνες από καλλιέργεια αγριαγκινάρας 57 v

7 Κεφάλαιο 1 Γενική περιγραφή συστήματος τηλεθέρμανσης 1.1 Εισαγωγικά στοιχεία Ως τηλεθέρμανση (district heating) ορίζεται η προμήθεια θερμότητας για θέρμανση χώρων, καθώς και θερμού νερού χρήσης σε ένα σύνολο κτιρίων από ένα κεντρικό σύστημα παραγωγής θερμότητας. Η θερμότητα μεταφέρεται με μονωμένο δίκτυο αγωγών από τον σταθμό προς τα θερμαινόμενα κτήρια και μπορεί να χρησιμοποιηθεί από οικιακούς, εμπορικούς και βιομηχανικούς καταναλωτές για τη θέρμανση χώρων, την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης και άλλες διεργασίες. Εικόνα 1.1 Σύστημα τηλεθέρμανσης από την παραγωγή ενέργειας έως την κατανάλωση (Παπακώστας,2015) Σε αντίθεση με τα κλασικά συστήματα θέρμανσης όπου κάθε κτίριο διαθέτει τη δική του μονάδα παραγωγής ενέργειας, (λέβητας, αντλία θερμότητας), στα συστήματα τηλεθέρμανσης υπάρχει μία μόνο κεντρική εγκατάσταση παραγωγής θερμότητας, από την οποία η ενέργεια μεταφέρεται μέσω σωληνώσεων στα επιμέρους κτίρια των καταναλωτών. Η τεχνολογία αυτή εφαρμόζεται σε αρκετές Ευρωπαϊκές χώρες εδώ και πολλές δεκαετίες. Τα συστήματα τηλεθέρμανσης καλύπτουν το 98% των αναγκών θέρμανσης στην Ισλανδία, το 50% περίπου στις βόρειες χώρες (Δανία, Σουηδία, Φιλανδία). Η πρώτη μικρού μεγέθους εγκατάσταση τηλεθέρμανσης (Τ/Θ) στην Ελλάδα ξεκίνησε στην Πτολεμαϊδα το 1960, θερμαίνοντας τον οικισμό της ΔΕΗ στο Προάστιο Εορδαίας από τον 1

8 ΑΗΣ Πτολεμαϊδος. Σήμερα εγκαταστάσεις τηλεθέρμανσεις διαθέτουν οι πόλεις της Κοζάνης, Πτολεμαϊδος, Αμυνταίου, Φιλώτα και Μεγαλόπολης που αξιοποιούν το θερμικό φορτίο των γειτονικών θερμοηλεκτρικών σταθμών. Με την απελευθέρωση της αγοράς ενέργειας στην Ελλάδα και την δυνατότητα κατασκευής μονάδων ΣΗΘ (με χρήση φυσικού αερίου, βιοαερίου κτλ) από ιδιωτικές επενδύσεις είναι προφανές ότι σύντομα θα δούμε εγκαταστάσεις τηλεθέρμανσης και σε άλλες ελληνικές πόλεις. Εικόνα 1.2 Δίκτυο συστήματος τηλεθέρμανσης (Παπακώστας,2015) Τα επιμέρους κομμάτια από τα οποία αποτελείται ένα σύστημα Τηλεθέρμανσης είναι τα εξής: α) Κεντρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας Η ενέργεια στους σταθμούς παραγωγής, μπορεί να προέρχεται από την καύση πετρελαίου, φυσικού αερίου, ορυκτών καυσίμων, καύση βιομάζας, γεωθερμία, ή ακόμη και πυρηνική ενέργεια και συνήθως συνδυάζεται με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας(συμπαραγωγή). β) Δίκτυο διανομής ενέργειας Δίκτυο διανομής ονομάζουμε το δίκτυο σωληνώσεων που μεταφέρει τη θερμότητα από τον σταθμό παραγωγής στα κτίρια των καταναλωτών με την κυκλοφορία του εργαζόμενου μέσου που μπορεί να είναι νερό, υπέρθερμο νερό ή ατμός. Το δίκτυο σωληνώσεων κατασκευάζεται από προμονωμένους χαλύβδινους αγωγούς ενταφιασμένους στο έδαφος ή σε υπόγεια κανάλια από μπετόν. 2

9 γ) Θερμικοί υποσταθμοί σύνδεσης των καταναλωτών Μέσω αυτών επιτυγχάνεται: το θερμό νερό της τηλεθέρμανσης να θερμαίνει το νερό του δικτύου κτιρίου. να γίνεται αυτόματη ρύθμιση του νερού του καλοριφέρ ανάλογα με τις απαιτήσεις σε θέρμανση του κτιρίου. να γίνεται καταμέτρηση της κατανάλωσης του κτηρίου. το νερό της τηλεθέρμανσης, αφού έχει θερμάνει το νερό του καλοριφέρ επιστρέφει μέσω των υπόγειων σωληνώσεων πίσω στον κεντρικό σταθμό για επαναθέρμανση. Εικόνα 1.3 Κάτοψη διαδρομής θερμού μέσου (νερού) (Παπακώστας, 2015) 1.2 Κεντρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας Στον κεντρικό σταθμό παραγωγής ενέργειας είναι εγκατεστημένος όλος ο εξοπλισμός για την παραγωγή ατμού, θερμού ή υπέρθερμου νερού. Στους σταθμούς συμπαραγωγής και σε πολλές βιομηχανικές μονάδες παράγεται ατμός, που είτε χρησιμεύει ως φορέας θερμότητας και διανέμεται απευθείας στο δίκτυο τηλεθέρμανσης είτε μετατρέπεται σε θερμό ή υπέρθερμο νερό, μέσα σε κατάλληλους εναλλάκτες ατμού-νερού. Στα συστήματα με φορέα θερμότητας το νερό, στον κεντρικό σταθμό παραγωγής ενέργειας είναι εγκατεστημένοι οι λέβητες θερμού ή υπέρθερμου νερού, και όλα τα άλλα απαραίτητα μηχανήματα και συσκευές (αντλίες κυκλοφορίας του νερού, δοχεία διαστολής, βάννες ανάμιξης, όργανα μετρήσεων και ρυθμίσεων). Τα τελευταία χρόνια τα συστήματα με φορέα θερμότητας τον ατμό άρχισαν να εγκαταλείπονται. Αυτό συμβαίνει διότι τα συστήματα νερού παρουσιάζουν πολλαπλά πλεονεκτήματα έναντι των συστημάτων με φορέα τον ατμό, μερικά από τα οποία είναι: Ευκολότερος σχεδιασμός του δικτύου τηλεθέρμανσης Καλύτερες δυνατότητες για κεντρική ρύθμιση του φορτίου 3

10 Λιγότερη συντήρηση και αποφυγή προβλημάτων από τη συμπύκνωση και τα συμπυκνώματα του ατμού Δυνατότητα ταμιεύσεως στο δίκτυο ποσοτήτων θερμού νερού για αντιμετώπιση αιχμών Ο κεντρικός σταθμός παραγωγής θερμού νερού περιλαμβάνει τους παρακάτω χώρους: Λεβητοστάσιο με δύο ή περισσότερους λέβητες Αντλιοστάσιο Πίνακα έλεγχου με τα όργανα μετρήσεων και ρυθμίσεων Μηχανουργείο Βοηθητικούς χώρους προσωπικού Δεξαμενές καυσίμου Εικόνα 1.4 Λεβητοστάσιο με 2 ή περισσότερους λέβητες (Παπακώστας) Εικόνα 1.5 Αντλιοστάσιο (Παπακώστας) 4

11 Εικόνα 1.6 Δεξαμενές καυσίμου (Παπακώστας) 1.3 Δίκτυο Διανομής ενέργειας Γενικά Το πιο διαδεδομένο σύστημα διανομής είναι το δισωλήνιο σύστημα, το ίδιο υδραυλικό σύστημα που συναντάμε και στις εγκαταστάσεις θέρμανσης των κτιρίων. Στο σύστημα αυτό υπάρχουν δύο αγωγοί προς κάθε καταναλωτή, ένας προσαγωγής και ένας επιστροφής. Η θερμοκρασία προσαγωγής ρυθμίζεται στον σταθμό παραγωγής ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και το εργαζόμενο μέσο. Εικόνα 1.7 Δίκτυο μεταφοράς θερμού μέσου από τον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου στην πόλη της Κοζάνης ( 2015) Η διαστασιολόγηση του δικτύου σωληνώσεων γίνεται με παρόμοιο τρόπο με αυτόν που γίνεται η διαστασιολόγηση των σωληνώσεων θέρμανσης. Ο σχεδιασμός του δικτύου, καθώς και ο τρόπος τοποθέτησης των σωληνώσεων εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες όπως εδαφολογικές συνθήκες, κατάστρωμα του δρόμου, διασταυρώσεις, εμπόδια (σωληνώσεις 5

12 νερού, ηλεκτρικού, αερίου), κ.λ.π.. Δεν υπάρχουν γενικοί κανόνες για την τοποθέτηση, επειδή οι κυριότερες επιδράσεις όπως θερμικές απώλειες, διάβρωση, στεγανότητα, ύψος υπόγειων υδάτων, βρόχινα νερά κ.λ.π. διαφέρουν κατά περίπτωση. Η σημαντικότερη απαίτηση είναι η απόλυτη ασφάλεια λειτουργίας. Το χαμηλό κόστος των σωληνώσεων είναι επίσης σημαντικό για την αποδοτικότητα της εγκατάστασης Εναέρια τοποθέτηση σωληνώσεων Στην εναέρια τοποθέτηση οι σωλήνες διανομής στηρίζονται πάνω σε μεταλλικά ή τσιμεντένια υποστηρίγματα. Οι σωλήνες περιβάλλονται από θερμική μόνωση και εξωτερική προστατευτική επένδυση από αλουμίνιο ή ανοξείδωτο χάλυβα ή πλαστικό φύλλο ή συνδυασμό των παραπάνω. Είναι ο οικονομικότερος τρόπος όδευσης των σωληνώσεων. Ο έλεγχος και η συντήρηση γίνονται εύκολα, αλλά εκτός από τα αισθητικά προβλήματα εμπεριέχει και κινδύνους για ζημίες από εξωτερικούς παράγοντες όπως τα αυτοκίνητα Υπόγεια τοποθέτηση σωληνώσεων σε σήραγγες Η υπόγεια τοποθέτηση λύνει τα προβλήματα αισθητικής και ασφάλειας από εξωτερικούς παράγοντες, αλλά έχει πολύ μεγαλύτερο κόστος κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης. Το δίκτυο διανομής πρέπει να κατασκευάζεται έτσι ώστε να μη παρουσιάζει διαρροές (δυνατότητα ελέγχου των διαρροών) ενώ διάφοροι παράγοντες όπως θερμικές διαστολές, θερμικές απώλειες, υψηλές πιέσεις, υδραυλικά πλήγματα και διάβρωση πρέπει να λαμβάνονται υπόψη με πολλή προσοχή στον σχεδιασμό. Οι σήραγγες είναι συνήθως κατασκευασμένες από σκυρόδεμα και είναι σταθερής διατομής. Οι σωλήνες τρέχουν κατά μήκος της σήραγγας και περιβάλλονται από θερμική μόνωση και εξωτερική προστατευτική επένδυση. Σχήμα 1.8 Υπόγεια τοποθέτηση σωληνώσεων-εγκατάσταση σε σήραγγες (Παπακώστας, 2015) 6

13 Φρεάτια επιθεώρησης κατασκευάζονται σε κατάλληλες θέσεις για τον έλεγχο των εξαρτημάτων και της αποστράγγισης. Τα φρεάτια διαθέτουν ανθρωποθυρίδα για την είσοδο του προσωπικού. Κατά τον σχεδιασμό των φρεατίων θα πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για την αποστράγγιση των υδάτων (υπόγειων ή όμβριων) που εισέρχονται στις σήραγγες. Σχήμα 1.9 Υπόγεια τοποθέτηση σωληνώσεων-φρεάτια επιθεώρησης (Παπακώστας, 2015) Ενταφιασμός σωληνώσεων Το σύστημα αυτό απαιτεί ιδιαίτερα επιμελημένη κατασκευή, γιατί τα λάθη και οι κακοτεχνίες ανιχνεύονται πολύ δύσκολα από την στιγμή που έχει γίνει ενταφιασμός. Οι σωληνώσεις είναι προμονωμένοι χαλύβδινοι αγωγοί με εξωτερική προστατευτική επένδυση. Σε μικρότερες διατομές, οι σωληνώσεις μπορεί να είναι χάλκινες, ή ακόμη και πλαστικές. Εικόνα 1.10 Ενταφιασμός σωληνώσεων (Παπακώστας, 2015) 7

14 Τα τρία βασικά στοιχεία των αγωγών (σωλήνας, θερμομονωτικό υλικό και εξωτερικό προστατευτικό περίβλημα) είναι συγκολλημένα μεταξύ τους από το εργοστάσιο παραγωγής και αποτελούν μία συμπαγή ενότητα. Επίσης όλα τα ειδικά τεμάχια του δικτύου (γωνίες, διακλαδώσεις, καμπύλες κ.λ.π) είναι προκατασκευασμένα. Οι σωληνώσεις τηλεθέρμανσης χωρίζονται σε δύο τύπους: ο πρώτος τύπος ανάμεσα στο θερμομονωτικό υλικό και το εξωτερικό περίβλημα έχει κενό αέρα, το οποίο προστατεύει τον χαλύβδινο αγωγό από είσοδο υγρασίας ο δεύτερος τύπος, χωρίς κενό αέρα ανάμεσα στο θερμομονωτικό υλικό και το εξωτερικό περίβλημα, έχει ειδική προστασία (φύλλο πολυουρεθάνης) που εμποδίζει την υγρασία να μπει μέσα στο θερμομονωτικό υλικό. Σχήμα 1.11 Τύποι σωληνώσεων (Παπακώστας, 2015) Ο εντοπισμός των διαρροών στο σύστημα αυτό γίνεται με την τοποθέτηση ειδικού καλωδίου (αισθητήριο διαρροών) σε όλο το μήκος του αγωγού, το οποίο ελέγχει συνεχώς και εντοπίζει το σημείο διαρροής. Εικόνα 1.12 Καλώδια εντοπισμού διαρροών (Παπακώστας, 2015) 8

15 1.4 Θερμικοί υποσταθμοί κτηρίων Η θερμική ενέργεια που παράγεται στον κεντρικό σταθμό παραγωγής ενέργειας, μεταφέρεται μέσω του δικτύου διανομής στους καταναλωτές. Η παροχή της θερμότητας στην εγκατάσταση θέρμανσης γίνεται στον υποσταθμό κάθε κτιρίου, είτε απευθείας είτε μέσω εναλλάκτη θερμότητας. Αν η σύνδεση γίνει απευθείας, τότε μιλάμε για θερμικούς υποσταθμούς άμεσης σύνδεσης, αν γίνει μέσω εναλλάκτη για θερμικούς υποσταθμούς έμμεσης σύνδεσης.(παπακώστας, 2005) Θερμικοί υποσταθμοί άμεσης σύνδεσης Στην περίπτωση αυτή το θερμό ή υπέρθερμο νερό του δικτύου διοχετεύεται κατευθείαν στο δίκτυο του κτιρίου (κοινά θερμαντικά σώματα, fan-coils, αερόθερμα, θερμαντικά στοιχεία κεντρικών κλιματιστικών μονάδων κ.λ.π.). Ο τρόπος αυτός σύνδεσης συνήθως είναι φθηνότερος από την έμμεση σύνδεση, διότι δεν υπάρχει το επιπλέον κόστος για τον εναλλάκτη θερμότητας και για επεξεργασία του νερού. Υπάρχει όμως κίνδυνος να προκληθούν βλάβες ή μολύνσεις από την χαμηλή ποιότητα νερού του δικτύου. Πρέπει να παρακολουθείται συνεχώς η ποιότητα του νερού, ώστε να μη δημιουργούνται προβλήματα. Η εγκατάσταση περιλαμβάνει βαλβίδα ασφαλείας, βαλβίδα μείωσης της πίεσης, ρυθμιστική βαλβίδα (αναλογική) για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας, βαλβίδα σταθερής πίεσης (διαφορική), μετρητή θερμότητας, θερμόμετρα, μανόμετρα, βαλβίδες διακοπής και κυκλοφορητή. Η βαλβίδα μείωσης της πίεσης μειώνει την πίεση του δικτύου τηλεθέρμανσης στα επιτρεπτά επίπεδα της εγκατάστασης θέρμανσης του κτιρίου και προστατεύει την εγκατάσταση από υπερπιέσεις. Η ρύθμιση της πίεσης γίνεται ανάλογα με τον τύπο των θερμαντικών σωμάτων που είναι εγκατεστημένα σε κάθε κτίριο. Η βαλβίδα σταθερής πίεσης διατηρεί την εγκατάσταση υπό σταθερή πίεση (διαφορική). Η ρύθμιση της θερμοκρασίας του θερμού νερού στο κτίριο γίνεται με τη ρυθμιστική βαλβίδα, η οποία αυξομειώνει την παροχή του νερού του δικτύου, συνήθως ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία. Με τη μείωση της παροχής, το νερό επιστροφής από τα θερμαντικά σώματα ανακυκλοφορεί στην εγκατάσταση θέρμανσης και έτσι ρυθμίζεται η θερμοκρασία προσαγωγής Θερμικοί υποσταθμοί έμμεσης σύνδεσης Στην περίπτωση αυτή το θερμό ή υπέρθερμο νερό του δικτύου τηλεθέρμανσης συνδέεται με το κύκλωμα νερού της εγκατάστασης θέρμανσης μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας. 9

16 Εικόνα 1.13 Θερμικός υποσταθμός έμμεσης σύνδεσης ( Τα πλεονεκτήματα της έμμεσης σύνδεσης είναι ότι η εγκατάσταση θέρμανσης δεν επηρεάζεται ούτε από την πίεση ούτε από την ποιότητα του νερού του δικτύου τηλεθέρμανσης. Μειονέκτημα είναι το επιπλέον κόστος για τον εναλλάκτη και το δοχείο διαστολής. Στην περίπτωση αυτή η ρύθμιση της θερμοκρασίας γίνεται μέσω μια ρυθμιστικής βαλβίδας, η οποία ρυθμίζει την παροχή του νερού του δικτύου μέσα στον εναλλάκτη θερμότητας. Με την αυξομείωση της παροχής του νερού του δικτύου (σταθερής θερμοκρασίας) στον εναλλάκτη, ρυθμίζεται η θερμοκρασία προσαγωγής του θερμού νερού στο κτίριο. Η ρύθμιση γίνεται συνήθως ανάλογα με τη εξωτερική θερμοκρασία. Για μονοκατοικίες και πολυόροφα κτίρια υπάρχουν προκατασκευασμένοι υποσταθμοί, πλήρως συναρμολογημένοι και με όλα τα απαραίτητα όργανα και συσκευές. Οι υποσταθμοί αυτοί μπορεί να είναι μόνο για θέρμανση, μόνο για παροχή θερμού νερού χρήσης ή με συνδυασμό θέρμανσης και θερμού νερού χρήσης Δομή θερμικού υποσταθμού Οι θερμικοί υποσταθμοί συνήθως τοποθετούνται στους χώρους των υπαρχόντων λεβητοστασίων, όπου πραγματοποιείται ταυτόχρονα παραλληλισμός με τους λέβητες, με τρόπο τέτοιο ώστε οι δεύτεροι να αποτελούν εφεδρεία σε περίπτωση διακοπής της λειτουργίας της τηλεθέρμανσης. Σε κάθε περίπτωση ο χώρος εγκατάστασης του θερμικού υποσταθμού στα κτίρια πρέπει να πληρεί τις ιδιαίτερες προϋποθέσεις του Γ.Ο.Κ (Γενικός οικοδομικός κανονισμός). Ο κάθε θερμικός υποσταθμός αποτελείται από ένα σύνολο οργάνων, συσκευών και εξαρτημάτων και έχει τη βασική δυνατότητα να πραγματοποιεί: 10

17 Εναλλαγή θερμότητας μεταξύ του πρωτεύοντος και δευτερεύοντος κυκλώματος, μέσω κατάλληλου εναλλάκτη αντιρροής τύπου επαλλήλων πλακών, για θερμοκρασιακά χαρακτηριστικά πρωτεύοντος 110 C/65 C και δευτερεύοντος 60 C/80 C. Μέτρηση της προσδιδόμενης στο κτίριο θερμικής ενέργειας μέσω διάταξης θερμιδομέτρησης, εγκατεστημένης στο πρωτεύον κύκλωμα (κύκλωμα τηλεθέρμανσης). Περιλαμβάνει μετρητή ροής, αισθητήρια θερμοκρασιών προσαγωγής και επιστροφής και συσκευή χρονικής ολοκλήρωσης της στιγμιαίας μετρούμενης ισχύος. Ρύθμιση του προσδιδόμενου θερμικού φορτίου μέσω συνεχούς ελέγχου και ρύθμισης της θερμοκρασίας του νερού, που προσάγεται από το δευτερεύον κύκλωμα στο κτίριο και περιορισμού της μέγιστης παροχής πρωτεύοντος κυκλώματος. Περιορισμό της θερμοκρασίας επιστροφής (εξόδου) του πρωτεύοντος κυκλώματος, μέσω κατάλληλου αισθητηρίου. Έτσι εξασφαλίζεται ότι το εύρος της θερμοκρασιακής πτώσης στο σύστημα της τηλεθέρμανσης ώστε η θερμοκρασία να έχει τις επιθυμητές τιμές των C. Περιορισμό της μέγιστης (όριο ασφαλείας) όπως και της ελάχιστης θερμοκρασίας προσαγωγής του δευτερεύοντος κυκλώματος στο κτίριο. Δυνατότητα επιλογής κανονικής και περιορισμένης λειτουργίας του θερμικού υποσταθμού, με κριτήριο την επιθυμητή κανονική τιμή θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων και αντίστοιχα την μειωμένη τιμή (+/- 5 C). Δυνατότητα διατήρησης της επιθυμητής θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων στην τιμή των 20 C και αποφυγής υπέρβασης του ανωτέρω ορίου των 22 C, μέσω κατάλληλου αισθητηρίου εσωτερικού χώρου. Δυνατότητα αυτοελέγχου του συστήματος ρύθμισης, όπως και προστασία από παγετό των υγρών της διεργασίας. Δυνατότητα αυξομείωσης της επιλεγόμενης καμπύλης ρύθμισης, μέσω παράλληλης μετατόπισης αυτής, με κριτήριο την θερμοκρασία εσωτερικών χώρων. Δυνατότητα ελέγχου της λειτουργίας του κυκλοφορητή. Όλα τα όργανα, εξαρτήματα και συσκευές που συνιστούν τον κάθε θερμικό υποσταθμό φέρονται συναρμολογημένα σε κατάλληλο μεταλλικό πλαίσιο, έτσι ώστε να είναι εύκολη και απλή η μεταφορά και η τοποθέτηση τους στα λεβητοστάσια των κτιρίων. Στο δευτερεύον κύκλωμα εγκαθίσταται κατάλληλη βαλβίδα ασφαλείας. Στο πρωτεύον κύκλωμα υπάρχει κατάλληλη διάταξη για εκκένωση και εξαερισμό. Επίσης τοποθετούνται στα δύο κυκλώματα κατάλληλα φίλτρα. Όλα τα όργανα και εξαρτήματα του πρωτεύοντος κυκλώματος είναι σχεδιασμένα για ονομαστική πίεση PN 25 bar, του δευτερεύοντος για ονομαστική πίεση PN 6 bar, ο εναλλάκτης θερμότητας είναι σχεδιασμένος για PN 25 bar και οι μέγιστες 11

18 θερμοκρασίες πρωτεύοντος και δευτερεύοντος καθορίζονται σε 120 C και 90 C αντίστοιχα. Όλες οι συνδέσεις των οργάνων και του εναλλάκτη είναι λυόμενες, ενώ τα ειδικά τεμάχια των κυκλωμάτων (συστολές, γωνίες, κ.λ.π.) και οι σωληνώσεις συγκολλητά. Εικόνα 1.14 Υποσταθμός με έμμεση σύνδεση, σε δισωλήνιο σύστημα θέρμανσης θερμού νερού (Παπακώστας, 2005) 1.5 Εναλλάκτες θερμότητας Οι εναλλάκτες θερµότητας είναι συσκευές µε τις οποίες επιτυγχάνεται η µεταφορά ενέργειας από ένα ρευστό υψηλής θερµοκρασίας σε ένα άλλο ρευστό χαµηλότερης θερµοκρασίας. Βρίσκουν πολλές εφαρµογές σε όλους τους βιοµηχανικούς τύπους. Οι τυπικές εφαρµογές των εναλλακτών θερµότητας στη χηµική και µεταλλουργική βιοµηχανία διακρίνονται σε τρεις κυρίως κατηγορίες: α) Ενεργειακά και οικονοµικά αποδοτικοί τρόποι θέρµανσης (Heating). Η θέρµανση οποιουδήποτε ρεύµατος ρευστού που οδεύει σε βιοµηχανικό χηµικό αντιδραστήρα γίνεται συνήθως µε χαµηλής πίεσης ατµό. Το ρευστό το οποίο πρέπει να εισέλθει στον αντιδραστήρα θερµαίνεται µέσα σε έναν εναλλάκτη θερµότητας έως την επιθυµητή θερµοκρασία από χαµηλής πίεσης ατµό ή σε ορισµένες περιπτώσεις από άλλα µέσα θέρµανσης, όπως θερµό νερό και ειδικά λάδια. Ένα απλοποιηµένο διάγραµµα ροής µιας τέτοιας εφαρµογής δίνεται στην εικόνα

19 Εικόνα 1.15 Θέρµανση µε χαµηλής πίεσης ατµό (Παπασιώτη, 2015) β) Ανάκτηση θερµότητας από θερµά ρεύµατα (Heat Recovery). Κάθε βιοµηχανική δραστηριότητα χαρακτηρίζεται από ένα µεγάλο αριθµό θερµών ρευµάτων τα οποία πρέπει να ψυχθούν, ή θερµών ρευστών αποβλήτων τα οποία πριν υποστούν κατεργασία προς απόρριψη πρέπει επίσης να ψυχθούν για να ανακτηθεί η περιεχόµενη σε αυτά ενέργεια. Ο τρόπος ανάκτησης της θερµότητας είναι µέσω ενός εναλλάκτη θερµότητας(εικόνα 1.17). Η ανακτώμενη θερμότητα χρησιµοποιείται συνήθως για την προθέρµανση του νερού που τροφοδοτεί ένα λέβητα παραγωγής ατµού µειώνοντας µε αυτό το τρόπο την κατανάλωση ενέργειας στον λέβητα. Εικόνα 1.16 Τυπικό διάγραμμα ανάκτησης θερμότητας απο θερμό ρεύμα (Παπασιώτη, 2015) γ) Αναγέννηση θερµότητας (Regenerative Heat Exchange). Η φιλοσοφία της αναγέννησης θερµότητας είναι η ανάκτηση της ενέργειας ενός θερµού ρεύµατος µιας παραγωγικής διαδικασίας που απαιτεί ψύξη για την άµεση θέρµανση ενός άλλου ψυχρού ρεύµατος της ίδιας παραγωγικής διαδικασίας, το οποίο απαιτεί θέρµανση πριν την περαιτέρω κατεργασία του (εικόνα 1.18). Ονοµάζεται αναγέννηση θερµότητας διότι µεταφέρει ένα ποσό ενέργειας από ένα θερµό ρεύµα εξόδου σε ένα ψυχρό ρεύµα εισόδου 13

20 της ίδιας παραγωγικής διαδικασίας. Εικόνα 1.17 Τυπικό διάγραμμα αναγέννησης θερμότητας (Παπασιώτη, 2015) Δομή εναλλακτών θερμότητας Ανεξαρτήτως του τρόπου εφαρµογής των εναλλακτών θερµότητας, η αρχή λειτουργίας τους φαίνεται στην εικόνα Εικόνα 1.18 Αρχή λειτουργίας εναλλακτων θερμότητας (Παπασιώτη, 2015) Oι ροές των δύο ρευστών συνήθως διαχωρίζονται µεταξύ τους µέσω ενός µη διαπερατού θερµοαγώγιµου διαχωριστικού τοιχώµατος. Λόγω της διαφοράς θερµοκρασίας ανάµεσα στα δυο ρευστά, υπάρχει <<ωθούσα δύναµη>> για µεταφορά ενέργειας υπό µορφή θερµότητας από το ρευστό υψηλής θερµοκρασίας προς το ρευστό χαµηλής θερµοκρασίας µέσω του διαχωριστικού τοιχώµατος, που έχει ως άµεση συνέπεια την αύξηση του ενεργειακού περιεχοµένου του ψυχρού ρευστού και προφανώς της θερµοκρασίας του. Εκτός από αυτό τον µηχανισµό µεταφοράς ενέργειας, υπάρχουν και διατάξεις εναλλαγής ενέργειας όπου υπάρχει άµεση επαφή µεταξύ των δύο ρευστών όπως φαίνεται στην εικόνα Οι εναλλάκτες θερµότητας αυτού του τύπου ονοµάζονται άµεσης επαφής και περιέχουν είτε δύο πλήρως µη-αναµίξιµα ρευστά, είτε ένα µη-υγροποιήσιµο αέριο στις συνθήκες λειτουργίας της συσκευής που διέρχεται µέσω ενός ρευστού, είτε τέλος ατµό που διασπείρεται σε ψυχρό 14

21 νερό. Στην εικόνα 1.19 φαίνεται ένας εναλλάκτης θερµότητας άµεσης επαφής, στον οποίο κορεσµένος ατµός έρχεται σε άµεση επαφή µε κρύο νερό µε συνέπεια ο ατµός να υγροποιείται αποβάλλοντας ενέργεια υπό µορφή θερµότητας, ενώ ταυτοχρόνως το νερό να θερµαίνεται. Εικόνα 1.19 Εναλλάκτης θερμότητας άμεσης επαφής (Παπασιώτη, 2015) Στο κεφάλαιο αυτό θα περιοριστούµε στη µελέτη εναλλακτών θερµότητας µε διαχωριστικό τοίχωµα ανάµεσα στα δύο ρευστά, οι οποίοι αποτελούν την πλειοψηφία των εµπορικών συσκευών εναλλαγής θερµότητας. Αυτού του είδους οι εναλλάκτες θερµότητας διακρίνονται σε τρεις βασικούς τύπους: α) Απλοί εναλλάκτες θερµότητας παράλληλης ροής ή κατά αντιρροή (Parallel flow or counter flow heat exchangers). Εικόνα 1.20 Διάταξη απλών εναλλακτών θερμότητας (Παπασιώτη, 2015) 15

22 β) Εναλλάκτες θερμότητας με κυψέλες και σωληνώσεις (shell and tube heat exchangers) Εικόνα 1.21 Διάταξη εναλλακτών με κυψέλη και σωληνώσεις (Παπασιώτη, 2015) γ) Εναλλάκτες θερµότητας εγκάρσιας ροής (Cross-flow heat exchangers). Εικόνα 1.22 Διάταξη εναλλακτών εγκάρσιας ροής (Παπασιώτη, 2015) Πλακοειδής εναλλάκτες θερμότητας Οι πλακοειδείς εναλλάκτες, αποτελούνται από ένα σύνολο ανοξείδωτων πλακών, κυματοειδής μορφής, ενωμένων και συγκολλημένων μεταξύ τους ή στερεωμένων με ειδικούς συνδέσμους. Το όλο σύστημα δημιουργεί δύο ανεξάρτητα κανάλια, που περιέχουν δύο διαφορετικά υγρά με τέτοιο τρόπο, ώστε αυτά να ρέουν χωρίς να αναμειγνύονται. Στο κάτω και στο πάνω μέρος του όλου συστήματος, υπάρχουν τέσσερα (4) στο σύνολο στόμια σύνδεσης. Τα δύο από αυτά, συνδέονται με το μέσο που θερμαίνει το υγρό (π.χ. λέβητας) και μεταφέρουν το υγρό από αυτό μέσα στα κανάλια. Τα άλλα δύο μεταφέρουν π.χ. το νερό χρήσης μέσω των καναλιών που υπάρχουν στο ενδιάμεσο των προηγουμένων και 16

23 συνδέονται το ένα με την παροχή κρύου νερού από το δίκτυο πόλης και το άλλο με τις παροχές κατανάλωσης ζεστού νερού χρήσης. Για να λειτουργήσουν οι πλακοειδείς εναλλάκτες, απαιτούνται εκτός των άλλων (εξαρτήματα σύνδεσης αποφρακτικές βάνες κ.λ.π.), ένας διακόπτης ροής, μία τρίοδος θερμοστατική ρυθμιστική βάνα και ένας κυκλοφορητής. Ο διακόπτης ροής τοποθετείται στην είσοδο του κρύου νερού από το δίκτυο πόλης. Σκοπός του είναι να θέσει σε λειτουργία τον κυκλοφορητή, σε κάθε ζήτηση ζεστού νερού χρήσης. Είναι δηλαδή ένας ηλεκτρικός διακόπτης, ο οποίος πρέπει να λειτουργεί με υποπίεση. Έτσι, σε κάθε ζήτηση ζεστού νερού χρήσης, κλείνει ηλεκτρικό κύκλωμα, δίνοντας παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στον κυκλοφορητή και διακόπτεται αυτή (η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος), όταν σταματήσει η ζήτηση ζεστού νερού. Ο διακόπτης νερού πρέπει να είναι με μεμβράνη και να ρυθμίζεται για μικρές ή μεγάλες πιέσεις νερού από το δίκτυο πόλης. Οι διακόπτες ροής με έλασμα, το οποίο μετακινείται με την ροή του νερού, δεν έχουν ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η ρυθμιστική βάνα (μέσω του ενσωματωμένου θερμοστάτη), ελέγχει την θερμοκρασία του νερού του λέβητα, που διέρχεται μέσα από τον πλακοειδή εναλλάκτη. Έτσι, εξασφαλίζεται μια σταθερή και ρυθμιζόμενη θερμοκρασία νερού χρήσης. Αν δηλαδή το νερό επιστροφής προς τον λέβητα έχει θερμοκρασία πάνω από 55 βαθμούς Κελσίου, τότε επιστρέφει ξανά στον εναλλάκτη μέσω του κυκλοφορητή και όχι στον λέβητα. Το σύστημα αυτό εμποδίζει την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης σε υψηλές θερμοκρασίες και εξασφαλίζει μια επιθυμητή θερμοκρασία, όχι πάνω από 55 βαθμούς Κελσίου. Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του λέβητα και του νερού χρήσης, είναι περίπου 10 βαθμούς Κελσίου. Αν έχουμε δηλαδή θερμοκρασία νερού λέβητα π.χ. 60 βαθμούς, τότε το νερό χρήσης θα είναι περίπου 50 βαθμούς Κελσίου, ανάλογα βέβαια την ζήτηση και την θερμοκρασία εισαγωγής του κρύου νερού χρήσης. Υπάρχουν στην αγορά ολοκληρωμένα συστήματα εναλλακτών, με όλα τα απαραίτητα όργανα και εξαρτήματα και εκείνο που μένει στον εγκαταστάτη, είναι η σύνδεση με το κύκλωμα του λέβητα και το νερό χρήσης. Ένας σύγχρονος πλακοειδής εναλλάκτης απεικονίζεται στο Σχήμα 1.24 και αποτελείται από μία σειρά πολύ λεπτών μεταλλικών πλακών (6) ορθογωνικού σχήματος (5), μονωμένες στην εξωτερική τους περίμετρο με χρήση ελαστικού παρεμβύσματος (11), οι οποίες συγκρατούνται μέσα σε ένα μεταλλικό πλαίσιο (1). Με αυτόν τον τρόπο σχηματίζονται επίπεδες χαλύβδινες διαβάσεις ροής. Η μία από τις δύο ράβδους του πλαισίου (3), διαθέτει κατάλληλες υποδοχές με θύρες σύνδεσης (12) για τα ρεύματα ροής, ενώ η δεύτερη είναι μετακινούμενη και τοποθετείται ανάλογα με τον αριθμό των πλακών. Επιπλέον το πλαίσιο διαθέτει οδηγητικές ράβδους (2,7) οι οποίες επιτρέπουν τη σωστή και ευθυγραμμισμένη τοποθέτηση των πλακών. Για το σκοπό αυτό οι πλάκες του εναλλάκτη διαθέτουν μία εγκοπή στο μέσο κάθε πλευράς τους, ώστε να προσαρμόζονται στις οδηγητικές ράβδους. Το σύνολο των πλακιδίων και του πλαισίου συσφίγγεται με χρήση κοχλιών μεγάλου μήκους (8), 17

24 διασφαλίζοντας την καλύτερη απομόνωση των σχηματισμένων καναλιών του εναλλάκτη. Σε περίπτωση που ο αριθμός των πλακών ξεπεράσει μία τιμή ανάλογη με το μέγεθος του εναλλάκτη, τότε χρησιμοποιείται συνδετική μεταλλική πλάκα (9) και οδηγός- συνδετήρας (10) για την αποφυγή κάμψης της κάτω ράβδου. Εικόνα 1.23 Δομή πλακοειδή εναλλάκτη θερμότητας (ALSTOM, Lube oil cooler) Εικόνα 1.24 Πλακοειδής εναλλάκτης θερμότητας (allbiz) 18

25 1.6 Πλεονεκτήματα τηλεθέρμανσης Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στα πλεονεκτήματα ενός συστήματος τηλεθέρμανσης: Οικονομία με την επίτευξη μεγαλύτερου βαθμού απόδοσης: η πλημμελής συντήρηση των καυστήρων και των λεβήτων των κεντρικών θερμάνσεων των κατοικιών, μειώνει σημαντικά τον βαθμό απόδοσης του συστήματος, ενώ σε κεντρικά συστήματα ο συντελεστής απόδοσης έχει υψηλότερες τιμές λόγω της συνεπούς συντήρησης του συστήματος, με άμεσο αποτέλεσμα την εξοικονόμηση ενέργειας και καυσίμου. Περιορισμός της ρύπανσης του περιβάλλοντος : Με την εγκατάσταση ενός κεντρικού σταθμού, περιορίζεται σημαντικά η ρύπανση που θα προκαλούσαν οι διασκορπισμένες καπνοδόχοι σε κάθε κτίριο. Αυτό ισχύει υπό την προϋπόθεση ότι τελικά καταναλώνεται συνολικά λιγότερο καύσιμο. Αλλιώς, πρόκειται απλώς για μεταφορά της ρύπανσης εκτός της θερμαινόμενης περιοχής. Ανάπτυξη: η τηλεθέρμανση δίνει νέες θέσεις εργασίας και νέα ώθηση στην εμπορική και βιοτεχνική δραστηριότητα μιας περιοχής. Βελτίωση βιοτικού επιπέδου: υπάρχει δυνατότητα 24ωρης θέρμανσης και μάλιστα ομοιόμορφης, βελτιώνεται το βιοτικό επίπεδο των κατοίκων. Εξυπηρέτηση: Με την τηλεθέρμανση πρώτα θα παρέχεται το αγαθό και μετά τουλάχιστον ένα μήνα θα πληρώνεται η κατανάλωση, σε αντιδιαστολή με την προπληρωμή του πετρελαίου. Ευκολία: Η τηλεθέρμανση καταργεί τους λέβητες των καλοριφέρ και τις δεξαμενές πετρελαίου και απαλλάσσει τους καταναλωτές από τον καθαρισμό και την συντήρηση των καυστήρων. 19

26 Κεφάλαιο 2 Διερεύνηση συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης 2.1 Γενικά Όπως αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο, σαν εγκατάσταση τηλεθέρμανσης χαρακτηρίζεται η συνολική εγκατάσταση, που σκοπό έχει να τροφοδοτήσει με θερμότητα έναν καταναλωτή ή σύνολο καταναλωτών, μέσω ενός δικτύου μεταφοράς και διανομής της θερμότητας αυτής, από μία ή περισσότερες εγκαταστάσεις παραγωγής θερμότητας. Διαφέρει από την κλασική μέθοδο παραγωγής και κατανάλωσης θερμότητας, σύμφωνα με την οποία η εγκατάσταση παραγωγής βρίσκεται στον τόπο κατανάλωσης, π.χ. οικιακοί λέβητες. Γι αυτό και ονομάστηκε τηλεθέρμανση (ο όρος αυτός στη Γερμανική αποδίδεται «Fernewarme» και στην Αγγλική «district heating»). Η θερμότητα μπορεί να προορίζεται για θέρμανση χώρων και παρασκευή θερμού νερού χρήσης, οπότε η εγκατάσταση χαρακτηρίζεται ως τηλεθέρμανση πόλεων και οικισμών. Αν προορίζεται για βιομηχανική ή γεωργική χρήση, χαρακτηρίζεται αντίστοιχα βιομηχανική και αγροτοβιοτεχνική θερμότητα. Η παραγωγή της θερμικής ενέργειας μπορεί να είναι αυτόνομη είτε συνδυασμένη με παράλληλη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας - θερμότητας). Για συγκεκριμένη εγκατάσταση τηλεθέρμανσης η θερμότητα μπορεί να παράγεται σε περισσότερα από ένα κέντρα παραγωγής, τα οποία διασυνδέονται μεταξύ τους, όπως και με τους καταναλωτές. Η πρωτογενής ενέργεια για την παραγωγή της θερμότητας στους σταθμούς παραγωγής η συμπαραγωγής, μπορεί να προέρχεται από συμβατικά ορυκτά καύσιμα (λιγνίτης - πετρέλαιο ή φυσικό αέριο) ή πυρηνικά (σε θερμοδυναμικούς κύκλους συμπαραγωγής) η ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (γεωθερμία, ηλιακή ενέργεια, βιομάζα κλπ.). Σήμερα στις χώρες της πρώην Σοβιετικής Ένωσης το συνδεδεμένο θερμικό φορτίο ανέρχεται σε περισσότερα από Gcal/h. Ακολουθεί η Γερμανία (στη περιοχή της πρώην Δυτικής) με συνδεδεμένη ισχύ πάνω από Gcal/h, η Πολωνία με Gcal/h, οι Η.Π.Α. με Gcal/h. Σημειώνεται ότι το σύνολο σχεδόν των εγκαταστάσεων τηλεθέρμανσης των Η.Π.Α. χρησιμοποιεί σαν φορέα θερμότητας τον ατμό και οι περισσότερες από τις μισές εγκαταστάσεις στηρίζονται σε αυτόνομη παραγωγή θερμότητας και όχι στη συνδυασμένη παραγωγή θερμότητας - ηλεκτρικής ενέργειας. Ακολουθούν η Δανία και η Σουηδία με τουλάχιστον Gcal/h η καθεμιά. Στις χώρες αυτές υπάρχουν πόλεις στις οποίες περισσότερο από το 90% του πληθυσμού θερμαίνεται από εγκατάσταση τηλεθέρμανσης. 20

27 Το δίκτυο τηλεθέρμανσης της Κοζάνης τροφοδοτείται από τις μονάδες ΙΙΙ, IV, V του ατμοηλεκτρικού σταθμού ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου. Η θερμική ενέργεια ανακτάται σε ποσοστό που ξεπερνά το 98 %, με την βοήθεια διατάξεων θερμικών ενελλακτών από τους ατμοστρόβιλους συμπίκνωσης ΙΙΙ, IV, V του ΑΗΣ. Σήμερα υπολογίζεται ότι πάνω απο κτίρια είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο. 2.2 Συνθήκες σχεδίασης και εκτίμηση ζήτησης θερμικών φορτίων Το παρόν αποτελεί μια σύντομη περίληψη της μελέτης για την πραγματοποίηση του έργου της τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης. Το έργο χρηματοδοτήθηκε μερικώς από το πρόγραμμα VALOREN της ΕΟΚ. Το έργο στηρίχθηκε στις παρακάτω οριστικές μελέτης: Μελέτη έργου μεταφοράς θερμικής ενέργειας Μελέτη των αντλιοστασίων μεταφοράς και διανομής Μελέτη του δικτύου διανομής θερμικής ενέργειας Μελέτη του λεβητοστασίου αιχμής Η μελέτη και η εκτέλεση του συστήματος μεταφοράς θερμικής ενέργειας στην εγκατάσταση του ΑΗΣ/ΔΕΗ Αγίου Δημητρίου πραγματοποιήθηκε από την ΔΕΗ, στο πλαίσιο που υπογράφτηκε μεταξύ του δήμου Κοζάνης και της ΔΕΗ. Για την σχεδίαση του συστήματος της τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης απαιτήθηκε να καθοριστεί επακριβώς η ζήτηση της θερμικής ενέργειας η οποία μεταβάλλεται με την ώρα της ημέρας την εποχή του έτους και το έτος που εξετάζεται σε συσχετισμό με το αρχικό έτος λειτουργίας. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της ζήτησης ήταν η εξής: α) Διαχωρίστηκε η πόλη της Κοζάνης σε ζώνες, σύμφωνα με την πυκνότητα δόμησης και τους αναμενόμενους ρυθμούς κατασκευής κτηρίων. β) Εκτιμήθηκε η αναμενόμενη ζήτηση για κάθε ζώνη δόμησης της πόλης. γ) Έγινε επιτόπου απογραφή του συνόλου των κτηρίων όλης της πόλης, όπου καταγράφηκε η χρήση για κάθε οικοδομή. δ) Μετρήθηκαν σε χάρτες το εμβαδόν και η ελεύθερη περίμετρος στο σύνολο των κτιρίων της πόλης. ε) Εκτιμήθηκαν οι συντελεστές θερμοπερατότητας και οι κατ ογκον συντελεστές θερμικών αναγκών σύμφωνα με την παλαιότητα κάθε κτηρίου. στ) Θεωρήθηκαν δυνητικά σύνδεσμοι καταναλωτές τα κτήρια που διαθέτουν σύστημα κεντρικής θέρμανσης, τα κτήρια που θα ανεγερθούν στο μέλλον καθώς και ένα ποσοστό κτηρίων στα οποία θα μεταλλαγεί το ίδιο ήδη υπάρχον σύστημα. Κατά τον τελικό σχεδιασμό του δικτύου διανομής της πόλης της Κοζάνης έγινε διαχωρισμός σε τρεις ζώνες Α, Β, Γ σύμφωνα με τα αποτελέσματα της απογραφής ως προς την πυκνότητα θερμικού φορτίου ανα ζώνη. Το σημερινό θερμικού φορτίο ανα ζώνη είναι: 21

28 Πίνακας 2.1 Θερμικές ζώνες συστήματος τηλεθέρμανσης Ζώνη Α Gcal/h Ζώνη Β Gcal/h Ζώνη Γ Gcal/h Συνολικό θερμικό φορτίο Gcal/h Λαμβάνοντας υπόψη και το αναμενόμενο πρόσθετο μελλοντικό φορτίο εκτιμήθηκε ότι το συνολικό δυνητικό συνδέσιμο θερμικό φορτίο στο έτος 2018 θα ανέρχεται σε όλες τις ζώνες στα 151 Gcal/h. Επίσης υπολογίστηκε το συνολικό θερμικό φορτίο στην είσοδο της πόλης. Το φορτίο αυτό ανέρχεται στα 82 Gcal/h και αυτό είναι το φορτίο σχεδιασμού του δικτύου διανομής και γενικά της Τηλεθέρμανσης της πόλης μέχρι το έτος (κορεσμού) Για την σχεδίαση όμως των εγκαταστάσεων θερμικής παραγωγής λήφθηκαν υπ όψιν τα εξής: Το ονομαστικό φορτίο των 60 Gcal/h να παράγεται στις εγκαταστάσεις συμπαραγωγής θερμικής ενέργειας στον ΑΗΣ της ΔΕΗ Αγ.Δημητρίου. Το υπόλοιπο φορτίο των 22 Gcal/h προβλέπεται από τους λέβητες αιχμής στην είσοδο της πόλης. 2.3 Βασικές επιλογές για τον σχεδιασμό των εγκαταστάσεων τηλεθέρμανσης Συστήματα Παραγωγής θερμικής ενέργειας Τα επιμέρους κομμάτια του συστήματος παραγωγής θερμικής ενέργειας αποτέλεσαν τα εξής: α) Μονάδα παραγωγής βάσεως: Η μονάδα ΑΗΣ/ΔΕΗ Αγίου Δημητρίου προκατασκευασμένη έτσι που να επιτρέπει την συμπαραγωγή θερμικής ενέργειας μέχρι 60 Gcal/h χωρίς επίπτωση στην ισχύ της στροβιλογεννήτριας. β) Εφεδρική μονάδα παραγωγής φορτίου βάσεως: Άλλη μονάδα του ίδιου Α.Η.Σ της Δ.Ε.Η με ενδεχόμενες κατασκευές ατμοστροβίλου που θα επιτρέπουν επίσης μία συμπαραγωγή του ίδιου ποσού θερμικής ενέργειας. γ) Λεβητοστάσιο αιχμής: Για την κάλυψη των θερμικών φορτίων αιχμής που θα υπερβαίνουν την τιμή των 60 Gcal/h. Στο λεβητοστάσιο αιχμής καθορίστηκε να εγκατασταθούν 3 λέβητες υπέρθερμου νερού ονομαστικής θερμικής ισχύος 10 ΜW και 2 λέβητες ονομαστική ισχύος 27,5 ΜW. Η θέση των λεβήτων βρίσκεται στην περιοχή Κασλάς της πόλης της Κοζάνης. 22

29 2.3.2 Μεταφορά θερμότητας Σύστημα διανομής Μεταφέρεται υπέρθερμο νερό με μέγιστη θερμοκρασία 120 Cº. Η μεταφορά γίνεται μέσω ενός προμονωμένου χαλύβδινου αγωγού, εγκατεστημένου απ ευθείας μέσα στο έδαφος, προδιαγραφής CENPREN 253 της επιτροπής Ευρωπαικών προτύπων, ονομαστικής διαμέτρου 450 mm. 2.4 Σύντομη περιγραφή μελέτης και βασικός σχεδιασμός Η θερμική ενέργεια που παράγεται με την συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στις μονάδες της ΔΕΗ, μεταφέρεται από τον αρχικό φορέα που είναι ατμός στον φορέα που είναι υπέρθερμο νερό. Το υπέρθερμο νερό μεταφέρεται και διανέμεται στην πόλη της Κοζάνης για την θέρμανση κυρίως των κατοικιών. Το σύστημα της τηλεθέρμανσης της Κοζάνης σχεδιάστηκε για να προσαρμόζεται στις μεταβαλλόμενες απαιτήσεις του θερμικού φορτίου της πόλης. Για τον λόγο αυτό προβλέφθηκε η δυνατότητα διαφορετικών συστημάτων παραγωγής μεταφοράς και διανομής κατά τρόπο που σε κάθε περίπτωση να είναι δυνατή η κανονική λειτουργία του συστήματος Αντλιοστάσια Έχει κατασκευαστεί ένα αντλιοστάσιο (Α3) στο προαύλιο του ΑΗΣ/ΔΕΗ Αγ. Δημητρίου και ένα κοινό αντλιοστάσιο Α1, Α2 στην νοτιοανατολική είσοδο της πόλης. Το αντλιοστάσιο Α3 μεταφοράς θερμικής ενέργειας καλύπτει τις απώλειες στον αγωγό προσαγωγής από τον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου μέχρι την είσοδο της πόλης, αποτελείται στην τελική του φάση από τρεις κύριες αντλίες με μεταβλητή ταχύτητα περιστροφής και μια κύρια αντλία σταθερής ταχύτητας περιστροφής. Οι τρεις κύριες αντλίες καλύπτουν την ονομαστική ζήτηση των 60 Gcal/h και η τέταρτη θα είναι εφεδρική. Τα κύρια χαρακτηριστικά των αντλιών του αντλιοστασίου Α3 είναι: α) Ονομαστική παροχή υπέρθερμου νερού: 386 κυβικά μέτρα ανά ώρα β) Μανομετρικό ύψος σε ονομαστική παροχή: 132 Μ.Σ.Υ (Μέτρα Στήλης Υδραργύρου) Στο αντλιοστάσιο Α3 έχει εγκατασταθεί και ο παρακάτω εξοπλισμός: α) Τρείς αντλίες για την διατήρηση της πίεσης του δικτύου της τηλεθέρμανσης β) Δύο αντλίες για την ρύθμιση της στάθμης του νερού της δεξαμενής απαέρωσής του γ) Μία δεξαμενή απαέρωσης 40 κυβικών μέτρων και δύο δεξαμενές 80 κυβικών μέτρων συμπληρωματικού νερού. δ) Εγκατάσταση χημικών προσθέτων για την βελτίωση της ποιότητας του νερού Το αντλιοστάσιο διανομής Α1 καλύπτει τις απώλειες στο δίκτυο διανομής και θα αποτελείται στην τελική φάση του έργου, από τέσσερις κύριες αντλίες μεταβλητής ταχύτητας 23

30 περιστροφής και μία κύρια αντλία σταθερών στροφών. Τέσσερις κύριες αντλίες θα καλύπτουν ονομαστική ζήτηση 60 Gcal/h και η πέμπτη θα είναι εφεδρική. Τα κύρια χαρακτηριστικά των αντλιών του αντλιοστασίου Α1 είναι τα εξής: α) ονομαστική παροχή υπέρθερμου νερού : 396 m 3 /h β) μανομετρικό ύψος: 120 Μ.Σ.Υ(Μέτρα Στήλης Υδραργύρου) Το αντλιοστάσιο μεταφοράς-επιστροφής Α2 καλύπτει τις απώλειες στον αγωγό επιστροφής και θα αποτελείται, στην τελική φάση του έργου, από τρείς αντλίες με μεταβλητή ταχύτητα και μία με σταθερή ταχύτητα περιστροφής. Τρείς κύριες αντλίες θα καλύπτουν ονομαστική ζήτηση 60 Gcal/h και η τέταρτη θα είναι εφεδρική. Τα κύρια χαρακτηριστικά των αντλιών του αντλιοστασίου Α2 είναι τα εξής: α) Ονομαστική Παροχή υπέρθερμου νερού: 386 m 3 /h β) Μανομετρικό ύψος: 132 Μ.Σ.Υ. (Μέτρα Στήλης Υδραργύρου) Εσωτερική προστασία αγωγών, αντλιών και συλλεκτών Η εσωτερική προστασία των αγωγών συλλεκτών και αντλιών, τόσο έναντι της διάβρωσης όσο και έναντι επικαθίσεων, επιτυγχάνεται με την χρήση νερού κατάλληλης ποιότητας και χημική κατεργασία αυτού του νερού αυτού, προσαρμοσμένη στις αντίστοιχες φάσεις λειτουργίας. Τέλος, η πλήρωση και συμπλήρωση των δικτύων έχει γίνει με αφαλατωμένο νερό του ΑΗΣ της ΔΕΗ Λεβητοστάσιο αιχμής Το λεβητοστάσιο αιχμής έχει σκοπό να καλύπτει την πλέον της παραγόμενης στον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου θερμική ζήτηση. Αποτελείται από τρείς λέβητες παραγωγής υπέρθερμου νερού συνδεδεμένοι παράλληλα μεταξύ τους, ονομαστικής ισχύς 10 MW και 2 λέβητες ονομαστικής ισχύος 27,5 ΜW. Η εγκατάσταση των τριών ομοίων λεβητών έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Ονομαστική ισχύς λέβητα: 10 MW Ονομαστική θερμοκρασία υπέρθερμου νερού εισαγωγής: Cº Επιτρεπόμενες θερμοκρασίες επιστροφής: 65 Cº Ονομαστική πίεση: 25 bar Καύσιμο: Πετρέλαιο Diesel Ελάχιστος βαθμός απόδοσης: 88% Οι λέβητες είναι φλογοαύλωτοι με 2 καυστήρες πετρελαίου και υγραερίου συνολικής ισχύος 85 MW. 24

31 2.4.4 Αγωγός μεταφοράς θερμικής ενέργειας Η όδευση των προμονωμένων αγωγών μεταφοράς από τον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου είναι υπόγεια. Οι υπόγειοι αγωγοί μεταφοράς είναι προμονωμένοι, εγκατεστημένοι απευθείας μέσα στο έδαφος με την τεχνική της προέντασης. Οι αγωγοί που χρησιμοποιήθηκαν έχουν τα εξης χαρακτησριστικά: Διάμετρος: 450 mm Πάχος: 8.8 mm Η ονομαστική παροχή θερμικής ενέργειας του αγωγού μεταφοράς είναι 60 Gcal/h. Οι προμονωμένοι αγωγοί μεταφοράς έχουν δύο καλώδια εντοπισμού διαρροών σε όλο το μήκος τους. Τέλος, υπάρχει εσωτερική προστασία των αγωγών μεταφοράς από υγρασία και διάβρωση με την χρήση κατάλληλης ποιότητας αφαλατωμένου νερού Δίκτυο διανομής Το δίκτυο διανομής παραλαμβάνει από το αντλιοστάσιο Α1 το υπέρθερμο νερό, το μεταφέρει στους επιμέρους καταναλωτές, το συλλέγει από την έξοδο του κάθε καταναλωτή και το οδηγεί στην είσοδο του αντλιοστασίου μεταφοράς Α2, για να το επιστρέψει στον ΑΗΣ/Δ.Ε.Η. για επαναθέρμανση. Ο κάθε κλάδος του δικτύου διανομής αποτελείται από δύο παράλληλα οδεύοντες προμονωμένους χαλύβδινους αγωγούς και προβλέπονται παροχές από τους κεντρικούς αγωγούς προς τις εισόδους των οικοδομών για την σύνδεση των υποσταθμών ζεύξης καταναλωτών. Η ονομαστική πίεση του δικτύου είναι 25 bar και αποτελείται από έναν αγωγό προσαγωγής (DN450 mm) και δύο αγωγού επιστροφής (DN600 mm). Το δίκτυο διανομής γενικά περιλαμβάνει αυτόματες διατάξεις ανακυκλοφορίας Έλεγχος συστήματος λειτουργίας τηλεθέρμανσης Η ρύθμιση του θερμικού φορτίου του συστήματος τηλεθέρμανσης επιτυγχάνεται μέσω των παρακάτω παραμέτρων: Εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος Θερμοκρασία αποστολής νερού Περίοδο ημέρας (ημερίσια νυχτερινή λειτουργεία) Διατιθέμενη διαφορική πίεση στους απομακρυσμένους καταναλωτές Μετρητής θερμότητας αντλιοστασίου Α3 Η κύρια ρύθμιση του θερμικού φορτίου πραγματοποιείται με τον καθορισμό της θερμοκρασίας αποστολής και της παροχής του υπέρθερμου νερού. Σε περίπτωση ανωμαλίας, κράτησης μιας αντλίας ενός αντλιοστασίου, τότε ο αυτοματισμός των αντλιοστασίων πρέπει να θέτει σε λειτουργία την αντίστοιχη διαθέσιμη αντλία στο αντλιοστάσιο αυτό. 25

32 2.4.7 Συστήματα αυτοματισμού Σε ειδικό χώρο του κοινού αντλιοστασίου των αντλιών Α1 και Α2 έχει εγκατασταθεί το σύστημα αυτοματισμού. Το σύστημα αυτοματισμού του αντλιοστασίου Α3 έχει εγκατασταθεί στον ελεύθερο χώρο μεταξύ του θαλάμου ελέγχου και του χώρου των πινάκων χαμηλής τάσεως. Τα δύο συστήματα αυτοματισμού συνδέονται μεταξύ τους με καλώδια. Το σύστημα αυτοματισμού αποτελείται από προγραμματιζόμενες μονάδες αυτοματισμού (PLC). Κάθε μονάδα PLC αποτελείται από τροφοδοτικό ηλεκτροδοτούμενο με τάση 220V, μονάδα CPU, μονάδα εισόδων-εξόδων, μνήμη EPROM, οθόνη LC και πληκτρολόγιο Αναβάθμιση συστήματος τηλεθέρμανσης κατά την περίοδο Από το 2002 μέχρι σήμερα η ΔΕΥΑΚ (Δημόσια Επιχείρηση Ύδρευσης Αποχέτευσης Κοζάνης) προχώρησε στην επέκταση του συστήματος της τηλεθέρμανσης με τα έργα: 1. «Εξοικονόμηση Ενέργειας με βελτίωση των υφιστάμενων υποδομών, και επεκτάσεις δικτύων Τ/Θ, για την πρόσκτηση νέων καταναλωτών υποκαθιστώντας το πετρέλαιο θέρμανσης», προϋπολογισμού 24 εκατ. ευρώ, το οποίο χρηματοδοτήθηκε κατά 35% από το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ανταγωνιστικότητας και το υπόλοιπο 65% από ίδιους πόρους της ΔΕΥΑΚ. ( 2. «Επέκταση δικτύων τηλεθέρμανσης για την εξοικονόμηση ενέργειας, υποκαθιστώντας το πετρέλαιο θέρμανσης», προϋπολογισμού ευρώ, το οποίο χρηματοδοτήθηκε κατά 35% από το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ανταγωνιστικότητας και το υπόλοιπο 65% από ίδιους πόρους της ΔΕΥΑΚ. ( Με τα έργα αυτά υλοποιήθηκαν: Επέκταση του συστήματος μεταφοράς θερμού νερού από τον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου στην πόλη της Κοζάνης με την κατασκευή δεύτερου αγωγού μεταφοράς, διπλασιάζοντας τη δυνατότητα μεταφοράς θερμότητας από τα 70MW σε 140 MW Κατασκευή νέου δικτύου διανομής Τ/Θ στον οικισμό της Νέας Χαραυγής, δυναμικότητας 300 κτιρίων και με συνολικό μήκος σωλήνων διανομής 30 χλμ 26

33 Περ οδος Κεφάλαιο 3 Συγκριτική μελέτη συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης σε σχέση με κατανάλωση συμβατικών καυσίμων(πετρέλαιο) 3.1 Εισαγωγή Το παρόν κεφάλαιο αποτελεί μια οικονομική και περιβαλλοντική αποτίμηση του συστήματος τηλεθέρμανσης της πόλης της Κοζάνης, σε σχέση με το τι θα συνέβαινε αν αυτό δεν υπήρχε και την θέση του έπαιρνε ένα συμβατικό σύστημα θερμανσης, όπου τα κτήρια θα κατανάλωναν πετρέλαιο. Τα δεδόμενα αντλήθηκαν απο σχετική έρευνα της Δ.Ε.Υ.Α. Κοζάνης, όπου μετά απο μία σειρά αναλύσεων και παραδοχών κατέληξαν σε ένα πίνακα ιστορικού τιμολογίου τηλεθέρμανσης, ο οποίος θα αποτελέσει και την βάση ανάλυσης. 3.2 Οικονομική αποτίμηση Στόχο της οικονομικής αυτής ανάλυσης αποτέλεσε η ανάγκη αποτύπωσης του οικονομικού οφέλους που έχουν οι κάτοικοι της πόλης της Κοζάνης απο το σύστημα της τηλεθέρμανσης. Η στατιστική ανάλυση έγινε για χρονικό ορίζοντα 22 ετών ( ) σε ετήσια βάση. O λόγος για τον οποίο έγινε σε ετήσια βάση ήταν το γεγονός ότι κάθε έτος προσθέτονταν και νέοι χρήστες στο δίκτυο. Ο πίνακας που προέκυψε ήταν ο εξής: Πίνακας 3.1 Ιστορικό όφελος Τηλεθέρμανσης (Δ.Ε.Υ.Α.Κ) Μέση Τιμή Τιμή με Πραγματική Ενέργεια Ισοδύναμη Ισοδύναμη Όφελος Πραγματικό Επιπλεον όφελος σταθμική πετρελαικής έκπτωση τιμή Τ/Θ Τ/Θ σε κατανάλωσης κατανάλωσης καταναλωτών όφελος καταναλωτώναπο τιμή mwh 25% ( /Mwh) Mwh πετρελαίου πετρελαίου αν ίσχυε η καταναλωτών την μεγαλύτερη πετρελαίου ( /Mwh) ( /Mwh) (lt, n=100%) (lt, n=80%) τιμή με έκπτωση της Τ/Θ θέρμανσης έκπτωση ( ) ( /lt) 25%( ) 0,302 39,15 29,36 25, ,299 38,77 29,08 25,

34 ,305 39,53 29,65 25, ,337 43,71 32,78 25, ,317 41,05 30,79 25, ,258 33,45 25,09 25, ,314 40,67 30,50 25, ,382 49,41 37,06 33, ,314 40,67 30,50 31, ,356 46,1 34,57 34, ,335 43,42 32,57 34, ,452 58,55 43,91 41, ,583 75,6 56,70 47, ,542 70,2 52,65 47,

35 ΣΥΝΟΛΑ ,716 92,8 69,60 51, ,506 65,5 49,13 51, ,591 76,6 57,45 49, , ,3 77,48 49, , ,75 49, , ,7 128,78 49, , ,8 125,10 49, , ,7 101,03 49, Ο τρόπος με τον οποίο υπολογίστηκε η ισοδύναμη κατανάλωση σε πετρέλαιο έγινε με την βοήθεια χαρτών GIS. Για κάθε χρόνο μελετήθηκε το ρυμοτομικό σχέδιο πόλης με σκοπό την αποτύπωση όλων των κτηρίων. Στη συνέχεια, βάσει της έκτασης, αλλά και της χρήσης, υπολογίστηκαν οι ενεργειακές απαιτήσεις του κάθε κτηρίου. Συγκεκριμένα υπολογίστηκε τόσο η ισχύς του λέβητα πετρελαίου όσο και η ετήσια κατανάλωση σε πετρέλαιο. Έτσι, βάσει πραγματικών τιμών πετρελαίου και τηλεθέρμανσης (συμπεριλαμβανομένου του Φ.Π.Α.), υπολογίστηκε το τελικό όφελος των καταναλωτών από την εφαρμογή του συστήματος. Τέλος θα ήταν εύλογο να επισημανθεί, ότι μία σειρά παραδοχών, που αφορούν κυρίως της 29

36 13-14 Περ οδος απαιτήσεις θέρμανσης του κάθε κτηρίου, ήταν απαραίτητες, προκειμένου να εξαχθεί το τελικό αποτέλεσμα. Προκειμένου να γίνουν κατανοητά τα δεδομένα του παραπάνω πίνακα θά γίνει ανάλυση των στοιχείων που προέκυψαν για το έτος Πίνακας 3.2 Ιστορικό όφελος Τηλεθέρμανσης για το έτος (Δ.Ε.Υ.Α.Κ) Μέση σταθμική τιμή πετρελαίου θέρμανσης ( /lt) Τιμή πετρελαικής mwh ( /MWh) Τιμή με έκπτωση 25% ( /MWh) Πραγματική τιμή Τ/Θ (e/mwh) Ενέργεια Τ/Θ σε MWh Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=100%) Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=80%) Όφελος καταναλωτών αν ίσχυε η τιμή με έκπτωση 25%( ) Πραγματικό όφελος καταναλωτών ( ) Επιπλεον όφελος καταναλωτώναπο την μεγαλύτερη έκπτωση της Τ/Θ ( ) 1, ,8 125,10 49, Η τιμή της πετρελαϊκής Mwh το συγκεκριμένο έτος ήταν 166,8. Η τιμή πώλησης της Δ.Ε.Υ.Α. Κοζάνης (φορέας υπεύθυνος για την τιμολόγηση της Τ/Θ), βάσει συμβολαίου, πρέπει να είναι 25% φθηνότερη σε σχέση με το πετρέλαιο. Ωστοσο, η πραγματική τιμή με την οποία πουλάει η Δ.Ε.Υ.Α. Κοζάνης τη θερμική ενέργεια ανέρχεται στα / MWh. Ο λόγος για τον οποίο η τιμή είναι ακόμα πιο χαμηλή, είναι ότι η υπηρεσία υπολογίζει κάποια επιπλέον ανταποδοτικά οφέλη για τους κατοίκους της Κοζάνης. Στην συνέχεια, με τον τρόπο που αναφέρθηκε προηγουμένως, υπολογίστηκε ότι η ισοδύναμη κατανάλωση πετρελαίου για την πόλη της Κοζάνης ήταν lt. H κατανάλωση αυτή υπολογίστηκε με την παραδοχή ότι ο βαθμός απόδοσης των λεβήτων είναι ίσος με 80%. Συνεπώς το πραγματικό όφελος των καταναλωτών απο την χρήση της τηλεθέρμανσης είναι ίσο με , περισσότερα απ όσο θα κέρδιζαν οι καταναλωτές εάν η Δ.Ε.Υ.Α. Κοζάνης τους τιμολογήσε με την συμβολαιοποιημένη τιμή. Τέλος, παρατηρώντας τα αποτελέσματα που προέκυψαν απο την πολυετή έρευνα, προκύπτει ότι κάποιες χρονιές, που αναφέρονται στον πίνακα 3.3, η συμβολαιοποιημένη τιμή θα συνέφερε περισσότερο τους καταναλωτές, σε σχέση με αυτή που πραγματικά πλήρωσαν. 30

37 Περ οδος Πίνακας 3.3 Έτη φθινότερης της συμβολαιοποιημένης τιμής (Δ.Ε.Υ.Α.Κ) Μέση σταθμική τιμή πετρελαίου θέρμανσης (e/lt) Τιμή πετρελαικής mwh ( /Mwh) Τιμή με έκπτωση 25% ( /Mwh) Πραγματική τιμή Τ/Θ (e/mwh) Ενέργεια Τ/Θ σε Mwh Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=100%) Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=80%) Όφελος καταναλωτών αν ίσχυε η τιμή με έκπτωση 25%( ) Πραγματικό όφελος καταναλωτών ( ) Επιπλεον όφελος καταναλωτώναπο την μεγαλύτερη έκπτωση της Τ/Θ ( ) 0,314 40,67 30,50 31, ,335 43,42 32,57 34, ,506 65,5 49,13 51, Αυτό οφείλεται σε κάποια κόστη αναβαθμίσεων και επεκτάσεων των γραμμών, τα οποία μετακυλίσθηκαν στους καταναλωτές. 3.3 Περιβαλλοντική αποτίμηση Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο υπολογίζεται η επιπλέον περιβαλλοντική επιβάρυνση, που θα προέκυπτε από την αντικατάσταση του συστήματος της τηλεθέρμανσης με ένα συμβατικό σύστημα κατανάλωσης πετρελαίου θέρμανσης. Ο προσδιορισμός επιπλέον έχει να κάνει με το γεγονός ότι η υφιστάμενη λειτουργία των ατμοηλεκτρικών σταθμών, λόγω των οποίων υπάρχει και το σύστημα της τηλεθέρμανσης, επιβαρύνει ήδη σε πολύ μεγάλο βαθμό το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής του Νομού. Ο πίνακας που χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό των εκπομπών ενός συνήθη λέβητα πετρελαιου με βαθμό απόδοσης 0.87, αντλήθηκε από την εργασία των καθηγητών του Ε.Μ.Π Εμμανουήλ Κακκαρά και Σωτηρίου Καρέλλα με τίτλο <<Δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και μεθοδολογία>> (Κακκαράς και Καρέλλας, 2013). 31

38 13-14 Περ οδος Είδος λέβητα Συνήθης λέβητας πετρελαίου Πίνακας 3.4 Εκπομπές ρύπων συνήθη λέβητα πετρελαίου (Κακκαράς και Καρέλλας,2013) Βαθμός απόδοσης CO 2 (gr/kwh th ) CO (gr/kwh th ) NO x ως ιδοδύναμο NO 2 (mg/kwh th ) SO x ως ιδοδύναμο PM10 SO 2 (mg/kwh th ) (mg/kwh th ) 0, , ,1 Στην συνέχεια θα υπολογίσουμε τις εκπομπές ενδεικτικά για το έτος Επειδή ο πίνακας αναφέρεται σε λέβητες πετρελαίου με βαθμό απόδοσης 0.87, υπολογίστηκε η ισοδύναμη κατανάλωση πετρελαίου και για βαθμό απόδοσης 0.87 (μέθοδος γραμμικής παρεμβολής). Πίνακας 3.5 Ισοδύναμη κατανάλωση πετρελαίου για το έτος (Δ.Ε.Υ.Α.Κ) Ενέργεια Τ/Θ σε MWh Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=100%) Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=87%) Ισοδύναμη κατανάλωσης πετρελαίου (lt, n=80%) Συνεπώς βάσει της υπολογιζόμενης ετήσιας ενέργειας σε MWh οι επιπρόσθετες εκπόμπες από την καύση πετρελαίου για το έτος θα ήταν αυτές που εμφανίζονται στον πίνακα 3.6: Πίνακας 3.6 Εκπομπές ρύπων από καύση πετρελαίου θέρμανσης γαι το έτος CO 2 (tn) CO (tn) NO x ως ιδοδύναμο NO 2 SO x ως ιδοδύναμο SO 2 PM10 (tn) (tn) (tn) ,6 69,9 11,2 3,05 Συμπερασματικά, είναι πολυ εύκολο να διαπιστωθεί το τεράστιο περιβαλλοντικό όφελος που προκύψε απο την εφαρμογή του συστήματος της τηλεθέρμανσης. Βέβαια δεν θα πρέπει 32

39 να παραλείπεται η παραδοχή της κατανάλωσης πετρελαίου, ιδιαίτερα την στιγμή που τόσες νέες τεχνολογίες Α.Π.Ε καθώς και το φυσικό αέριο έχουν κάνει την εμφάνισή τους στο παγκόσμιο χάρτη της παραγωγής ενέργειας. 33

40 Κεφάλαιο 4 Δυνατότητα κάλυψης ενεργειακών αναγκών για θέρμανση της πόλης της Κοζάνης από παραγωγή βιομάζας μέσω της καλλιέργειας αγριαγκινάρας στην έκταση των ορυχείων του Α.Η.Σ Αγ. Δημητρίου Περιβαλλοντικά οφέλη 4.1 Ιδιότητες αγριαγκινάρας Η αγριαγκινάρα είναι ένα πολυετές βαθύρριζο φυτό Μεσογειακής προέλευσης, καλά προσαρμοσμένο στις ξηροθερμικές συνθήκες της Ν. Ευρώπης. Το ύψος του φυτού μπορεί να φτάσει μέχρι 3 μέτρα. Η εγκατάσταση της καλλιέργειας γίνεται με σπόρο. Η ανάπτυξή της αρχίζει με τις πρώτες βροχές του φθινοπώρου και συνεχίζεται εκμεταλλευόμενη τις βροχές του χειμώνα και της άνοιξης μέχρι τις αρχές του θέρους, όταν η υγρασία του εδάφους μειωθεί σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Τότε το υπέργειο τμήμα του φυτού αποξηραίνεται και μπορεί να συγκομισθεί ξηρό την περίοδο Ιουνίου-Αυγούστου. Με τις πρώτες βροχές του Οκτωβρίου παρατηρείται και πάλι ταχεία ανάπτυξη της αγριαγκινάρας, που μέσα σε λίγες ημέρες θα έχει και πάλι καλύψει πλήρως το έδαφος. Λόγω του γεγονότος ότι η αγριαγκινάρα είναι η ίδια ισχυρό ζιζάνιο (εισβολέας) δεν επιτρέπει την ανάπτυξη άλλων ζιζανίων, ενώ δεν εμφανίστηκαν ασθένειες και εχθροί του φυτού. Έτσι η καλλιέργειά της μπορεί να επιτευχθεί χωρίς τη χρήση φυτοφαρμάκων. Επίσης, η αγριαγκινάρα λόγω του πλούσιου ριζικού της συστήματος που εκμεταλλεύεται άριστα τους εδαφικούς πόρους, χρειάζεται λιγότερο άζωτο. Πολύ υψηλές αποδόσεις πραγματοποιήθηκαν με μηδενικές λιπάνσεις μέχρι το τρίτο έτος της καλλιέργειας και μέχρι 5 μονάδες Ν μετά το τέταρτο έτος. Όπως αναφέρθηκε, η αγριαγκινάρα εκμεταλλεύεται άριστα τις χειμερινές βροχές και δίνει υψηλές αποδόσεις χωρίς άρδευση. Η απόδοση σε ξηρή ουσία κυμαίνεται από 1200 ως 1600 κιλά σε μη αρδευόμενα χωράφια, ενώ με 2-3 αρδεύσεις από τα μέσα Απριλίου μέχρι το τέλος Μαΐου (στην περίοδο αυτή η διαθεσιμότητα νερού είναι υψηλή σε πολλές περιοχές) οι αποδόσεις κυμαίνονται από κιλά ξηρής ουσίας ανά στρέμμα. 34

41 4.2 Καλλιέργεια αγριαγκινάρας Ο φυσικός κύκλος του φυτού είναι ο εξής: φυτρώνει από το πρέμνο το φθινόπωρο, δημιουργώντας μία ροζέτα φύλλων, η οποία αναπτύσσεται σταθερά κατά τη διάρκεια του χειμώνα και των αρχών της άνοιξης. Μετά αναπτύσσει το κύριο στέλεχος, το οποίο φέρει και τα κεφάλια με τον σπόρο. Όταν ωριμάσουν οι σπόροι τον Ιούλιο ή Αύγουστο, η υπέργεια βιομάζα ξεραίνεται, ενώ οι ρίζες παραμένουν ζωντανές. Αργότερα το καλοκαίρι έρχεται η ώρα της συλλογής. Στη συνέχεια ακολουθούν οι πρώτες βροχές του φθινοπώρου (Σεπτέμβριο- Οκτώβριο) και το φυτό αναβλαστάνει από το πρέμνο και έτσι συνεχίζεται ο ετήσιος κύκλος για πάνω από 10 χρόνια. Έρευνες έδειξαν ότι η χρήση της αγριαγκινάρας ως ενεργειακής καλλιέργειας σε διάφορες χώρες της Μεσογείου, αποδείχθηκε αποδοτική. Όσον αφορά την απόδοση ανά στρέμμα, είναι στενά συσχετισμένη με τις βροχοπτώσεις κατά τον κύκλο ανάπτυξης του φυτού. Σε μεσογειακές συνθήκες (450mmβροχής/έτος), η καλλιέργεια της αγριαγκινάρας, αποδίδει κατά μέσο όρο στην Ελλάδα σοδειά ξερής βιομάζας ως και 2,5 t/ στρ.. Οι σπόροι αντιπροσωπεύουν περίπου το 11% της βιομάζας (δηλαδή 185 kg σπόροι/στρ./έτος σε ξηρική καλλιέργεια και 360 kg/στρ./έτος σε ποτιστική) στο τέλος του κύκλου ανάπτυξης (Ιούλιος Αύγουστος). Οι σπόροι περιέχουν 25% του ξηρού βάρους σε λάδι. Το κέλυφος αντιπροσωπεύει το 45% (w/w) του σπόρου και η ψίχα το 55% (w/w). Η τελευταία περιέχει 20% πρωτεΐνη. Τέλος συμπερασματικά πρέπει να τονιστεί ότι σε αντίθεση με άλλες καλλιέργειες, η καλλιέργεια της αγριαγκινάρας έχει πολύ μικρό κόστος παραγωγής, ενώ μπορεί να καλλιεργηθεί και σε άγονα εδάφη. 4.3 Παραγωγή ενέργειας απο αγριαγκινάρα Από τη βιομάζα της αγριαγκινάρας μπορεί να παραχθεί μια ευρύτατη γκάμα ενεργειακών προϊόντων με καύση, πυρόλυση, υγροποίηση ή αεριοποίηση της βιομάζας. Όσον αφορά τα υγρά βιοκαύσιμα η παραγωγή 2 ης γενιάς βιοντήζελ από την αγριαγκινάρα γίνεται μέσω τεχνολογιών Fischer-Tropsch, ενώ η 2 ης γενιάς κυτταρινική βιοαιθανόλη παράγεται μέσω ενζυματικής υδρόλυσης της κυτταρίνης και ημικυτταρίνης σε σάκχαρα και αλκοολικής ζύμωσής αυτών. Η παραγωγή βιοαερίου γίνεται με μεθανική ζύμωση της βιομάζας και τελικό προϊόν της αναερόβιας μετατροπής της κυτταρίνης είναι μεθάνιο και CO 2. Η όλη διεργασία γίνεται σε δύο αντιδραστήρες με τη βοήθεια μίγματος καλλιεργειών μικροοργανισμών (υδρολυτικά βακτήρια ή ενζύμα και μεθανογόνα βακτήρια). Η παραγωγή υδρογόνου γίνεται με βιολογική ή θερμοχημική μετατροπή. Στην πρώτη περίπτωση χρησιμοποιούνται βακτήρια ενώ κατά τη θερμοχημική μετατροπή γίνεται ανθρακοποίηση και αεριοποίηση της βιομάζας της αγριαγκινάρας (Δαναλάτος, 2008). 35

42 Τέλος, η βιομάζα της αγριαγκινάρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε απευθείας για καύση και παραγωγή θερμότητας ή ηλεκτρισμού, είτε να μετατραπεί σε στερεά μορφοποιημένα βιοκαύσιμα (πελλέτες και μπριγκέτες) κατόπιν συμπίεσης. Οι πελλέτες είναι κατάλληλες για όλους τους καυστήρες, ενώ οι μπριγκέτες για μεγάλης ισχύος καυστήρες πάνω από 500 kw. Εικόνα 4.1 Διάφοροι τύποι πελλετών (αριστερά) και μπριγκέτων (δεξιά) (Δαναλάτος,2008) Ηλεκτροπαραγωγή απο βιομάζα αγριαγκινάρας Αναφορικά με την ηλεκτροπαραγωγή από βιομάζα αγριαγκινάρας, γενικά προτιμώνται τα συστήματα συμπαραγωγής θερμότητας και ηλεκτρισμού, γιατί επιτυγχάνουν υψηλούς βαθμούς απόδοσης της τάξης του 80-90% (απόδοση σε ηλεκτρισμό 30-34%). Η θερμότητα που παράγεται συνήθως χρησιμοποιείται για τηλεθέρμανση οικισμών. Χρησιμοποιούνται μικρής δυναμικότητας μονάδες ηλεκτροπαραγωγής (1-100 MW) διεσπαρμένες σε αγροτικές περιοχές, δηλαδή σε κοντινή απόσταση από την πρώτη ύλη. Η βιομάζα είτε χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού, οπότε παράγεται ηλεκτρική ενέργεια με ατμοστρόβιλο, είτε αεριοποιείται και τα αέρια της καύσης παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με αεριοστρόβιλο.. Εικόνα 4.2 Μονάδες παραγωγής ηλεκτρισμού με καύση βιομάζας (Δαναλάτος,2008) 36

43 4.3.2 Ιδιότητες βιομάζας(πελλετών) απο αγριαγκινάρα Η παραγωγή των πελλετών (pellets) γίνεται σε αντίστοιχες μονάδες επεξεργασίας. Οι πελλέτες είναι μικρά κυλινδρικά τεμάχια συμπιεσμένης βιομάζας (στην περίπτωσή μας από αγριαγκινάρα) διαφόρων μεγεθών (π.χ. διαμέτρου 6 mm και μήκους 30 mm). Οι πελλέτες έχουν υγρασία 8-10% (ειδικό βάρος περί τα 650 κιλά ανά κυβικό μέτρο) και θερμική αξία περί τα MJ/kg, δηλαδή 2 κιλά πελλέτας ισοδυναμούν με λίγο λιγότερο από 1 λίτρο πετρελαίου. Η παραγωγή στερεών καυσίμων σε μορφή πελλέτας επιτρέπει διανομή και αποθήκευση των στερεών καυσίμων παραπλήσια με αυτή των υγρών καυσίμων και καθιστά δυνατή τη χρήση της αγριαγκινάρας και για οικιακή θέρμανση ή θέρμανση κτιρίων και άλλων εγκαταστάσεων, όπως για παράδειγμα βιομηχανικών, πτηνοτροφικών ή θερμοκηπιακών μονάδων (Δαναλάτος, 2008). Εικόνα 4.3 Μονάδες παραγωγής πελλέτας (Δαναλάτος,2008) Πίνακας 4.1 Θερμογόνος αξία της βιομάζας φυτού της αγριαγκινάρας(δαναλάτος,2008) Υψηλή Xαμηλή Υψηλή Xαμηλή Φυτικό τμήμα θερμιδική θερμιδική θερμιδική θερμιδική Ποσοστό αξία(hvc) του αξία(lvc) του αξία(hvc) της αξία(lvc) της κάλυψης τμήματος τμήματος συνολικής συνολικής αυτού(kcal/kg) αυτού(kcal/kg) βιομάζας(mcal/t) βιομάζας(mcal/t) Κατώτερα φύλλα 21% Φύλλα στελέχους 12,1 %

44 Σπερματοθήκη 9,5 % Βράκτια 13,2 % Πάππος 9,1 %. 4, Σπόροι 13,2 % Όλο το φυτό 100 % Σημείωση:Οι τιμές αφορούν 1 kg ξηρής ουσίας HCV (High Calorific Value): Υψηλή Θερμιδική Αξία LCV (Low Calorific Value): Χαμηλή Θερμιδική Αξία 38

45 4.4 Σχέδιο κλεισίματος ορυχίων και περιβαλλοντικής αποκατάστασης μέσω καλλιέργειας αγριαγκινάρας Γενικά περί αποκατάστασης Με βάση την ισχύουσα νομοθεσία η διατήρηση, προστασία και διαφύλαξη του φυσικού και πολιτιστικού περιβάλλοντος είναι θεµελιώδους σηµασίας για την Προστασία του Περιβάλλοντος ( Ν.1650/86, ΦΕΚ 160/Α/ ), όπως συµπληρώθηκε µε το Νόµο 3010/2002 (ΦΕΚ 91/Α/ ) και το Νόµο 998/79 (ΦΕΚ 289/ ) «Περί προστασίας δασών και των δασικών εν γένει εκτάσεων της Χώρας», όπως ισχύει σήµερα µε το Νόμο 3208/03 (ΦΕΚ 303/Α/ ),για την «Προστασία των δασικών οικοσυστηµάτων, κατάρτιση δασολογίου, ρύθμιση εμπραγμάτων δικαιωμάτων επί δασών και δασικών εν γένει εκτάσεων και άλλες διατάξεις». (ΔΕΗ Α.Ε. Μελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων ορυχείων Ν. Κοζάνης, 2010). Στην παρούσα ενότητα περιγράφεται ο βασικός σχεδιασμός της πρότασης για αποκατάσταση κάποιου τμήματος των ορυχείων του ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου, μέσω της καλλιέργειας αγριοαγκινάρας, καθώς και η ενεργειακή εκμετάλλευση του φυτού. Βασικός στόχος της ενεργειακής εκμετάλλευσης είναι η συνέχεια του συστήματος της τηλεθέρμανσης και μετά το πέρας της λειτουργίας του ατμοηλεκτρικού σταθμού Σύντομη περιγραφή Στόχοι κλεισίματος των ορυχίων Ο προτεινόμενος σχεδιασμός περιγράφει τις προβλεπόμενες δραστηριότητες για την ολοκλήρωση της εξορυκτικής δραστηριότητας, το ασφαλές κλείσιμο των εγκαταστάσεων και την περιβαλλοντική αποκατάσταση της περιοχή των ορυχείων. Οι δραστηριότητες κλεισίματος και περιβαλλοντικής αποκατάστασης για τα ορυχεία αφορούν κυρίως στους ακόλουθους χώρους: Τους επιφανειακούς χώρους των τελικών εκσκαφών και εσωτερικών αποθέσεων Τους λοιπούς επιφανειακούς χώρους εξωτερικών αποθέσεων Τους χώρους βοηθητικών εγκαταστάσεων Μακροπρόθεσμοι στόχοι της αποκατάστασης είναι η απόδοση της άμεσης περιοχής επέμβασης σε μια περιβαλλοντικά συμβατή κατάσταση, που θα απαιτεί την ελάχιστη δυνατή συντήρηση και παρακολούθηση μετά την ολοκλήρωση των εργασιών. Για τον σκοπό αυτό οι βασικές ενέργειες θα εκτελεστούν σύμφωνα με τα παρακάτω 5 βασικά κριτήρια, που εφαρμόζονται στην εξορυκτική βιομηχανία. (Πίνακας 4.2) 39

46 Πίνακας 4.2 Βασικά κριτήρια κλεισίματος και περιβαλλοντικής αποκατάστασης των ορυχίων (ΔΕΗ Α.Ε.,2009) Κριτήριο Περιγραφή Απόδοση της περιοχής δραστηριότητας του Προστασία δημόσιας υγείας και έργου σε κατάσταση που δεν θα δημιουργεί ασφάλειας κινδύνους για την ασφάλεια και την υγεία των ανθρώπων,της πανίδας και της χλωρίδας. Όλες οι προτεινόμενες κατασκευές που έχουν γίνει στο φυσικό αναγλυφο της περιοχής θα πρέπει να παρουσιάζουν γεωτεχνική ευστάθεια Γεωτεχνική σταθερότητα έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η δημόσια υγεία η ασφάλεια και η προστασία του άμμεσου περιβάλλοντος. Όλα τα παραμένοντα υλικά θα πρέπει να είναι γεωχημικώς σταθερά και δεν θα πρέπει να Γεωχημική σταθερότητα παρουσιάζουν δυνητικό κίνδυνο για τους μελλοντικούς χρήστες της περιοχής. Το πρόγραμμα της αποκατάστασης πρέπει να ανταποκρίνεται στις μελλοντικές χρήσεις γης της περιοχής και να στοχεύει στης Βιολογική σταθερότητα επαναδημιουργία ασφαλών συνθηκών, που θα ενθαρύνουν την φυσική αναγέννηση και την ανάπτυξη της βιοποικιλότητας στην περιοχή αυτή. Η αποκατάσταση του περιβάλλοντος θα πρέπει να οδηγεί στην τοπολογική Τοπολογική σταθερότητα διαμόρφωση της περιοχής με τρόπο αρμονικά συνδεδεμένο με τα φυσικά της χαρακτηριστικά. 40

47 4.4.3 Αποκατάσταση εδαφών μέσω καλλιέργειας αγριαγκινάρας Σύμφωνα με στοιχεία της ΔΕΗ Α.Ε., η έκταση των ορυχείων του ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου (ορυχεία Νότιου Πεδίου), εκτιμάται περίπου στα στρέμματα. Στους παρακάτω χάρτες παρουσιάζεται η χωροθέτηση των ορυχείων, καθώς και οι περιοχές τις οποίες καλύπτουν. Εικόνα 4.4 Γενική Διάταξη ορυχείων Ν.Κοζάνης (ΔΕΗ Α.Ε., 2009) 41

48 Εικόνα 4.5 Ορυχία Νότιου Πεδίου ( Εικόνα 4.6 Χωροθέτηση ορυχίων σε σχέση με τον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου ( Σημείωση:Οι εκτάσεις των οικισμών του Κλείτους και της Χαραυγής έχουν απαλλοτριωθεί και μεταφερθεί σε άλλη περιοχή. 42

49 Όπως αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο, η ΔΕΗ υποχρεούται να αποκαθιστά σταδιακά τις εκτάσεις των ορυχείων, με στόχο την πλήρη αποκατάσταση της περιοχής έως το προβλεπόμενο έτος παύσης της εξορυκτικής βιομηχανίας (2050). Η αποκατάσταση αυτή είναι σταδιακή με στόχο την επανένταξη της περιοχής στο περιβάλλον. Οι εκτάσεις που έχουν αποκατασταθεί ή πρέπει να αποκατασταθούν φαίνονται στον πίνακα 4.3. Πίνακας 4.3 Αποκατεστημένες ή προς αποκατάσταση εκτάσεις ως το έτος 2050 (ΔΕΗ Α.Ε., 2009) Έκταση Τέλος δεκαετίας Περιοχές Κωδικός 2050 στρ. στρ. στρ. Εκσκαφές ΕΚ Αποθέσεις ΑΠ Αποκατεστημένες εκτάσεις Διαστρωθείσες εκτάσεις ΔΕ Δασικές εκτάσεις Δ , Γεωργικές εκτάσεις ΓΕ Λίμνες Λ Χώροι με ειδικές χρήσεις ΧΥΤΑ ΔΙΑΔΥΜΑ ΧΤ Εγκαταστάσεις ΑΠΕ Κτηριακά - ΑΗΣ Κτηριακές εγκαταστάσεις Κ Βοηθητικές κτηριακές εγκαταστάσεις Β Υποδομές Δρόμοι Υποσύνολο περιοχής επέμβασης Αδιατάρακτες περιοχές Συνολική περιοχή αδειοδότησης

50 Υπογραμμίζεται ότι στις τελικά διαμορφωμένες εκτάσεις που θα δημιουργηθούν, προβλέπεται έκταση στρ. για εγκατάσταση διάφορων τύπων ΑΠΕ. Προβλέπεται επίσης και η ίδρυση ζώνης καινοτομίας κοντά σε ένα από του κύριους οδικούς άξονες της περιοχής επέμβασης. Σύμφωνα με τα δεδομένα του παραπάνω πίνακα, εώς το 2020 η ΔΕΗ υποχρεούται να έχει αποκαταστήσει στρέμματα. Τα θα διατεθούν για γεωργική χρήση και θα πωληθούν σε ιδιώτες μέσω δημοπρασιών. 4.5 Πρόταση οργάνωσης εφοδιαστικής αλυσίδας βιομάζας για εφαρμογή μικτής καύσης στον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου Βασική προϋπόθεση για την υλοποίηση της πρότασης αυτής, είναι η διάθεση όλων των αποκατεστημένων αγροτικών εκτάσεων(8.340 στρ.) για την καλλιέργεια αγριαγκινάρας. Ο τρόπος με τον οποίο θα γίνει αυτό απαίτει, απο πλευράς της ΔΕΗ Α.Ε., να δώσει κίνητρα για την καλλιέργεια του συγκεκριμένου φυτού. Ένα πολύ απλό και εφαρμόσιμο κίνητρο είναι η δέσμευσή της ότι θα απορροφήσει την παραγόμενη ποσότητα της αγριαγκινάρας και θα την αξιοποιήσει με στόχο να καλύψει ένα ποσοστό της θερμικής ζήτησης μέσω της καύσης βιομάζας. Όπως αναφέρθηκε σε προηγούμενο κεφάλαιο η στρεμματική απόδοση της αγριοαγκινάρας ανέρχεται περίπου στους 1,4 τόνους(ξηρικά εδάφη). Συνεπώς μία ετήσια καλλιέργεια του φυτού σε όλες αυτές τις εκτάσεις μπορεί να αποδόσει εώς και τόνους τον χρόνο ( 1,4 X 8.340). Επιπλέον, η θερμογόνος δύναμη της πελλέτας της αγριοαγκινάρας είναι 4 Mcal/kg την στιγμή που αυτή του λιγνίτη υπολογίζεται περίπου στα 1,5 Mcal/kg. Στην συνέχεια υπολογίζεται η ζήτηση που μπορεί να καλύψει η συγκεκριμένη ετήσια συγκομιδή. Κατα την πελλετοποίηση της αγριαγκινάρας υπάρχει μία απώλεια η οποία οφείλεται τόσο στην υγρασία του φυτού όσο και στο ποσοστό φύρας.(πίνακας 4.4) Πίνακας 4.4 Απώλειες κατά την διαδικασία πελλετοποίησης Απώλειες Απώλειες Τελική Συγκομιδή λόγω λόγω ποσότητα φυτού(tn) υγρασίας(%) φύρας(%) πελλετών(tn) Λαμβάνοντας υπ όψιν την θερμική αξία των πελλετών (4.000 Mcal/tn ή 4,65 Mwh/tn), η καύση τόνων πελλετών μπορεί να καλύψει ετήσια ζήτηση της τάξης των ΜWh. Αν σκεφθεί κανείς ότι η ετήσια ζήτηση της πόλης της Κοζάνης ανέρχεται περίπου στις ΜWh, το ποσοστό το οποίο μπορεί να καλυφθεί μέσω καύσης βιομάζας είναι αρκετά σημαντικό (23%). Αυτό το ποσοστό μπορεί συνεχώς να ανεβαίνει, όσο οι αγροτικές εκτάσεις 44

51 που αποκαθιστά η ΔΕΗ αξιοποιούνται για την καλλιέργεια της βιομάζας. Στόχος είναι το έτος 2050 (έτος παύσης εξορυκτικής βιομηχανίας). το σύστημα να μπορεί να καλυφθεί σε ένα πολύ μεγάλο βαθμό απο την βιομάζα της αγριαγκινάρας. Τέλος, σημαντικό είναι να αναλυθούν και άλλες δύο παράμετροι που σχετίζονται με αυτή την πρόταση. Πρώτον, η μονάδα πελλετοποίσης της αγριοαγκινάρας πρέπει να εγκατασταθεί σε χώρο που βρίσκεται σε σημείο, ώστε να τροφοδοτείται απο το σύνολο των εκτάσεων με το μικρότερο δυνατό κόστος (περιβαλλοντικό και οικονομικό). Δεύτερον, η μεταφορά τόσο του φυτού προς την μονάδα πελλετοποίησης όσο και των πελλετών προς την μονάδα των λεβήτων βιομάζας μπορεί να γίνει μέσω του υπάρχοντος δικτύου των ταινιόδρομων του λιγνίτη, διαδικασία που απαιτεί λεπτομερή μελέτη. Εικόνα 4.7 Ταινιόδρομος μεταφοράς λιγνίτη(δ.ε.η Α.Ε.) Εικόνα 4.8 Δίκτυο ταινιόδρομων μεταφοράς λιγνίτη(δ.ε.η Α.Ε.) 45

52 4.6 Περιβαλλοντικά οφέλη Η εγκατάσταση της καλλιέργειας της αγριαγκινάρας θα συμβάλει στη μείωση της χρήσης των ορυκτών καυσίμων και την κάλυψη των συνεχώς αυξανόμενων ενεργειακών αναγκών από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με βιομάζα είναι ουδέτερη σε εκπομπές CO 2 (αν δεν λάβουμε υπ όψιν τη χρήση αγροτικών μηχανημάτων, την μεταφορά και την επεξεργασία), καθώς η ποσότητα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μετά την καύση της αφομοιώνεται από το φυτό κατά την φωτοσύνθεση. Επιπλέον, με την καύση βιομάζας σχεδόν μηδενίζεται η απελευθέρωση θείου (S) στην ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια παραθέτονται συγκριτικοί πίνακες εκπομπής καυσαερίων (gr/h). Εικόνα 4.8 Συγκριτικός πίνακας εκπομπών κυσαερίων (Δαναλάτος, 2008) Εικόνα 4.9 Εκπομπές λέβητα 400 KW (Δαναλάτος, 2008) 46

53 Επιπλέον, οι περιβαλλοντικές εκροές των καλλιεργειών με αγριαγκινάρα, για παραγωγή βιοενέργειας είναι χαμηλότερες από αυτές των παραδοσιακών καλλιεργειών. Κάποια επιπλέον περιβαλλοντικά οφέλη είναι τα εξής(. Δαναλάτος,2008): Μείωση νιτρορύπανσης: Η αγριαγκινάρα χρειάζεται λιγότερο άζωτο. Τα χαμηλότερα επίπεδα λίπανσης συντελούν στη μείωση της νιτρορύπανσης που γενικά απειλεί πολλές περιοχές της χώρας με καλλιέργειες βαμβακιού, τεύτλων, καπνού, σίτου κλπ. (Σχέδιο Δράσης κατά της Νιτρορύπανσης, ΕΘΙΑΓΕ, 2000). Μείωση φυτοφαρμάκων: Η μεγάλη ανταγωνιστικότητα της αγριαγκινάρας περιορίζει την ανάπτυξη των ζιζανίων. Είναι ανθεκτική και δεν προσβάλλεται από σοβαρές ασθένειες και έντομα. Ως εκ τούτου η χρήση μυκητοκτόνων, εντομοκτόνων και ζιζανιοκτόνων είναι μηδενική. Εξοικονόμηση υδατικών πόρων: Η αγριαγκινάρα εκμεταλλεύεται άριστα τις χειμερινές βροχές και δίνει υψηλές αποδόσεις χωρίς άρδευση. Διάβρωση & ερημοποίηση: Η αγριαγκινάρα μετά τις πρώτες βροχές του φθινοπώρου αναπτύσσεται ταχύτατα και καλύπτει πλήρως το έδαφος προστατεύοντας το από την διάβρωση που είναι ιδιαίτερα απειλητική στα επικλινή εδάφη της ξηροθερμικής ζώνης της χώρας μας. Αύξηση εδαφικής γονιμότητας: Πρέπει να αναφερθεί η συμβολή της καλλιέργειας στην αύξηση της γονιμότητας των εδαφών με τον εμπλουτισμό τους με οργανική ουσία και τη δημιουργία καλής δομής, έτσι ώστε να δίνει μεγάλες αποδόσεις στις επόμενες καλλιέργειες Ενεργειακό ισοζύγιο αγριοαγκινάρας Το ενεργειακό ισοζύγιο είναι κρίσιμο κριτήριο για τα βιοκαύσιμα, καθώς αντικατοπτρίζει το ενεργειακό κέρδος που αποκομίζουμε από τα διάφορα είδη τους. Το ενεργειακό ισοζύγιο ολόκληρης της αλυσίδας παραγωγής περιλαμβάνει την καλλιεργητική διαδικασία, τη μεταφορά και αποθήκευση και τη διαδικασία μετατροπής της πρώτης ύλης σε ενεργειακό προϊόν (βιοκαύσιμο). Η ενεργειακή αποδοτικότητα (λόγος εκροών-εισροών ενέργειας) διαφοροποιείται, ανάλογα με το είδος του βιοκαυσίμου. Με απλά λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η ενεργειακή αποδοτικότητα, τόσο μεγαλύτερο είναι το περιβαλλοντικό και ενεργειακό όφελος 47

54 Εικόνα 4.9 Εκπομπές κύκλου καυσίμου(g/kwh) Όπως φαίνεται και από το παραπάνω πίνακα οι εκπομπές τις βιομάζας της αγριαγκινάρας σε όλο τον κύκλο καυσίμου είναι αρκετά χαμήλες(ιδιαίτερα σε σχέση με το πετρέλαιο). Επιπλέον, είναι πολύ μεγάλη η διαφορά στο ενεργειακό όφελος που προκύπτει στην περίπτωση της αγριαγκινάρας, σε σχέση με τις υπόλοιπες καλλιέργειες. Πρακτικά δηλαδή, παράγουμε 10 λίτρα ισοδύναμου πετρελαίου από αγριαγκινάρα δαπανώντας 1 λίτρο πετρέλαιο, όταν στις υπόλοιπες περιπτώσεις το παραγόμενο καύσιμο ισοδυναμεί με 1,3 έως 8 λίτρα.. 48

55 4.7 Δυνατότητες για περαιτέρω έρευνα Κλείνοντας το κεφάλαιο της πρότασης για εναλλακτική λειτουργία του συστήματος, με στόχο την συνέχισή του και μετά το έτος της πλήρους αποκατάστασης των ορυχείων, σημαντική είναι η αναφορά στα ζητήματα τα οποία προκύπτουν και υπάρχει η δυνατότητα βαθύτερης μελέτης και ανάλυσης. Δύο από αυτά είναι τα εξής: Διαστασιολόγηση του συστήματος λεβήτων βιομάζας με στόχο την βέλτιστη κατανομή του θερμικού φορτίου Βελτιστοποίηση τόσο της χωροθέτησης της μονάδας πελλετοποίησης όσο και του δικτύου των ταινιόδρομων, με στόχο την μείωση του περιβαλλοντικού κόστους κατά την μεταφορά του φυτού και των πελλετών. 49

56 Βιβλιογραφία Δημοτική επιχείρηση Υδρευσης Αποχέτευσης Κοζάνης, ενημερωτικό δελτίο 2009, Κοζάνη 3. Αναπτυξιακή Κοζάνης (1992). Σύντομη περίληψη του έργου τηλεθέρμανσης Κοζάνης, ΑΝΚΟ, Κοζάνη. 4. Αναπτυξιακή Κοζάνης (2010). Οργάνωση εφοδιαστικής αλυσίδας βιομάζας για εφαρμογές μικτής καύσης σε λιγνιτικούς ΑΗΣ-Προοπτικές για τον Ν. Φλώρινας, ΑΝΚΟ, Κοζάνη. 5. ΔΕΗ Α.Ε. (2015). Οι περιβαλλοντικές δράσεις των μονάδων παραγωγής και των λιγνιτικών κέντρων της ΔΕΗ, 6. ΔΕΗ Α.Ε. (2010). Μελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων ορυχίων Πτολεμαίδας, Ν. Κοζάνης, Κοζάνη. 7. Δημοτική επιχείρηση τηλεθέρμανσης Πτολεμαίας (2014). Τεχνική περιγραφή συστήματος τηλεθέρμανσης Πτολεμαίδας, Πτολεμαίδα. 8. Δαναλάτος, Ν. (2008). Παρουσίαση: Γεωργική αναδιάρθρωση, η περίπτωση των ενεργειακών φυτών, Καρδίτσα. 9. Κακαράς, Εμ, Καρρέλας, Σ (2013). : Εργαστηριακή μελέτη: Δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και τεχνολογία θέρμανση, 4-7, Αθήνα. 10. Μανέλης, Γ (2012). Διπλωματική εργασία: Τεχνοοικονομική μελέτη ενεργειακών καλλιεργειών για την παραγωγή και εκμετάλλευση βιομάζας, 45 49, 67 78, Αθήνα. 11. Παπακώστας, Κ (2005). Εγκαταστάσεις τηλεθέρμανσης, τεχνικό περιοδικό <<ΚΤΙΡΙΟ>>, τεύχος 173, 39 46, Θεσσαλονίκη. 12. Παπακώστας, Κ (2015). Σημειώσεις για το μαθήμα <<Θέρμανση>>, Τμήμα εκδόσεων, Πανεπιστημιακό τυπογραφείο ΑΠΘ, Θεσσαλονίκη. 13. Παπασιώπη, Ν. (2015). Σημειώσεις στα πλαίσια του μαθήματος << Φαινόμενα μεταφοράς ΙΙ >>: Εναλλάκτες θερμότητας, Αθήνα. 14. Κοντός Χρ, Μπαρούτης Π., Παύλου Μιχαήλ (2015). Διπλωματική εργασία: Προσομοίωση ΑΗΣ Αμυνταίου με χρήση λογισμικού Gatecycle, Θεσσαλονίκη, Παπαλαζάρου Αντωνία (2010). Διπλωματική εργασία: Μοντελοποίηση και έλεγχος απόδοσης πλακοειδούς εναλλάκτη θερμότητας με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, 13-19, Ξάνθη. 50

57 16. Λουκόπουλος Σωτήριος (2009). Διπλωματική εργασία: Παρουσίαση της καλλιέργειας της αγριαγκινάρας και μελέτη νεργειακών φυτών στην Ελλάδα, Ηράκλειο. 17. Γραμμέλης Π, Κακαράς Ε, Τομπουλίδης Α, Τουρλακίδης Α, Κυπιρτίδης Ε, Πανούσης Β, (2013). Μία εναλλακτική προσέγγιση στην οικονομική κρίση, Θεματική ενότητα ΙV: Τηλεθέρμανση Κοζάνης: Παρούσα κατάσταση και μελλοντικές προοπτικές ανάπτυξης, ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ (Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης/Ινστιτούτο Χημικών Διεργασιών και ενεργειακών Πόρων), Αθήνα. 18. J. Fernandz, M.D. Curt (2005). State of the Art of Cynara Cardunculus L. as an energy crop. 14 th European Biomass Conference & Exhibition Biom ass for Energy Industry and Climate Protection, Paris. 51

58 Παράρτημα Α: Εικόνες δικτύου τηλεθέρμανσης Εικόνα 1. Α.H.Σ. ΑΓ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ(google earth) Εικόνα 2. Ζώνες Τηλεθέρμανσης (ΑΝΚΟ, 1992) 52

59 Εικόνα 3. Δίκτυο Διανομής (ΑΝΚΟ, 1992) Εικόνα 4. Πρόσκτηση θερμικού φορτίου (ΑΝΚΟ, 1992) 53

60 Εικόνα 5. Αγωγός Δικτύου Διανομής (ΑΝΚΟ, 1992) Εικόνα 6. Ροή θερμικής ενέργειας (ΑΝΚΟ, 1992) 54

61 Εικόνα 7. Λεβητοστάσιο αιχμής (ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ, 2013, 2013) Εικόνα 9. Αντλιοστάσια Α1, Α2, Α3 (ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ, 2013) 55

62 Εικόνα 9. Ισοζύγιο ενέργειας ΔΕΥΑΚ (ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ, 2013) 56

63 Παράρτημα Β: Εικόνες από καλλιέργεια αγριαγκινάρας Εικόνα 1. Αγριοαγκινάρα (Δαναλάτος, 2008) Εικόνα 2. Ετήσιος κύκλος ζωής αγριοαγκινάρας (Δαναλάτος, 2008) 57

64 Εικόνα 3. Βιομάζα αγριοαγκινάρας(πελλέτες) (Δαναλάτος, 2008) 58