Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία

Transcript

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Υδροηλεκτρική ενέργεια Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Υδροηλεκτρική ενέργεια Νίκος Μαμάσης και Ιωάννης Στεφανάκος Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2011

4 Διάρθρωση παρουσίασης: Υδροηλεκτρική ενέργεια Εισαγωγή Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων Υδροστρόβιλοι Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα Μικρά Υδροηλεκτρικά έργα Συστήματα άντλησης-ταμίευσης Υβριδικά συστήματα 4

5 Εισαγωγή (1/2) Υδροηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια του νερού το οποίο, μέσω υδατοπτώσεων κινεί υδροστροβίλους για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Η αξιοποίηση της υδραυλικής ενέργειας πραγματοποιούταν από την αρχαιότητα μέσω των υδρόμυλων για το άλεσμα των δημητριακών και την κοπή ξυλείας (υδροπρίονα) Εικόνα 1: Υδρόμυλοι 5

6 Εισαγωγή (2/2) Υδροτροχοί Εικόνα 2: Οριζόντιος υδροτροχός Εικόνα 3: Κατακόρυφος υδροτροχός 6

7 Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων (1/5) Στάθμη Φράγμα Δίκτυο υψηλής τάσης Υψομετρική διαφορά ΥΗΣ Υδροληψία Γεννήτρια Μετασχηματιστής I = ρ * g * Q * H * n Αγωγός πτώσης I: ισχύς (W) ρ: πυκνότητα νερού 1000 kg/m 3 g: επιτάχυνση βαρύτητας 9.81 m/s 2 Q: παροχή m 3 /s H: υψομετρική διαφορά m n: συνολικός βαθμός απόδοσης 85 % Στρόβιλος Παροχή Αγωγός φυγής Σχήμα 1: Συνιστώσες υδροηλεκτρικού σταθμού (ΥΗΣ) I (kw) = 9.81 * Q (m 3 /s) * H (m) * n 7

8 Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων (2/5) Σχήμα 2: Σχηματική Διάταξη Συστήματος Παραγωγής 8

9 Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων (3/5) Σχήμα 3: Γενική διάταξη μεγάλου υδροηλεκτρικού έργου (Κρεμαστά στον Αχελώο) Πηγή: ΔΕΗ Α.Ε., Διευθυνση εκμεταλλευσης υδροηλεκτρικων σταθμων 9

10 Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων (4/5) Κυριότερα πλεονεκτήματα των μεγάλων ΥΗΕ Γρήγορη παραλαβή και απόρριψη φορτίου, και κάλυψη των αιχμών της ζήτησης Μεγάλη διάρκεια ζωής Δεν υπάρχει υποβάθμιση του φυσικού πόρου Πολύ χαμηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης Βελτίωση του φυσικού περιβάλλοντος (δημιουργία λίμνης και υδροβιότοπου) Μηδενικές εκπομπές ρύπων Χρήση του νερού και για άλλες ανάγκες (άρδευση, ύδρευση, περιβαλλοντική) Έργα υποδομής που συμβάλλουν στην ανάπτυξη της περιοχής Παρουσιάζουν μεγάλο βαθμό ενεργειακής απόδοσης για ΑΠΕ Μεγάλη αξιοπιστία των υδροστροβίλων Παραγωγή ενέργειας χωρίς διακυμάνσεις Θέσεις εργασίας Χαμηλή έκθεση σε μεταβολές τιμών ενέργειας 10

11 Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων (5/5) Ταμιευτήρες πολλαπλού σκοπού μεγάλων ΥΗΕ Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, κάλυψη ενεργειακών αιχμών Αρδεύσεις καλλιεργειών (σήμερα διατίθεται το 35% του ωφέλιμου όγκου των υπαρχόντων ταμιευτήρων) Ύδρευση πόλεων Αντιπλημμυρική προστασία Ψύξη μονάδων Θερμοηλεκτρικών Σταθμών Βιομηχανικές χρήσεις Δραστηριότητες στους ταμιευτήρες (αλιεία, αναψυχή, περιβαλλοντική εκπαίδευση, εναλλακτικός τουρισμός) Κατασκευή δρόμων και δημιουργία υποδομών Αναβάθμιση τοπίου, δημιουργία υδροβιότοπου 11

12 Υδροηλεκτρικά Έργα Επιπτώσεις μεγάλων ΥΗΕ στο περιβάλλον Οπτική όχληση: από τα έργα οδοποιίας, μεγάλα πρανή, κατολισθήσεις σε ασταθή εδάφη, αλόγιστη διάθεση των μπαζών σε κοντινά ρέματα ή χαράδρες, αλλαγή της εμφάνισης κάποιου καταρράκτη στο εκτρεπόμενο τμήμα των νερών, επιπτώσεις από την κατάκλιση της γης, επίδραση στη γεωργία. Επιπτώσεις στη χλωρίδα πανίδα: η παροχή στη φυσική κοίτη του ποταμού μπορεί να μηδενιστεί (επιβάλλεται η εξασφάλιση οικολογικής παροχής), αποψίλωση της βλάστησης κατά τη φάση της κατασκευής και από την κατάληψη του δημιουργουμένου ταμιευτήρα, εμπόδια στην ελεύθερη κίνηση της ιχθυοπανίδας (ειδική τεχνική κατασκευή ιχθυοδρόμου, όμως μόνο για τα μικρού ύψους φράγματα). Έδαφος, επιφανειακά και υπόγεια νερά: η διακοπή της ροής των φερτών από την υδροληψία-φράγμα δημιουργεί μακροπρόθεσμα μεταβολή στην κοίτη και την εκβολή του ποταμού, ανύψωση του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα, αλλαγή στις χρήσεις του νερού κατάντη του έργου υδροληψίας. 12

13 Υδροστρόβιλοι (1/5) Η κύρια συνιστώσα ενός υδροηλεκτρικού έργου είναι ο υδροστρόβιλος. Η επιλογή του γίνεται με βάση το ύψος και την παροχή της υδατόπτωσης και τον υπολογιζόμενο αριθμό στροφών Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι υδροστροβίλων: Δράσης. Το υδατόρευμα προσπίπτει μέσω ακροφυσίου με μορφή τζετ στην εσωτερική στεφάνη. Επιλέγεται όταν υπάρχει μεγάλο ύψος υδατόπτωσης (Pelton) Ανάδρασης (Francis και Kaplan). Όλος ο δρομέας είναι βυθισμένος στο νερό και υπάρχει εισροή από όλη την περιφέρεια. Ο Francis χρησιμοποιείται για μεσαίες τιμές υδραυλικού φορτίου ( m) και αποδίδει καλύτερα όταν η ταχύτητα του νερού είναι παραπλήσια με αυτήν των πτερυγίων του. O Kaplan χρησιμοποιείται όταν το ύψος της υδατόπτωσης είναι χαμηλό αλλά η παροχή μεγάλη. 13

14 Τμήμα εισόδου: Αρχίζει από τη σφαιρική βάνα στο άκρο του αγωγού προσαγωγής και καταλήγει στο ή στα ακροφύσια τροφοδοσίας. Η ρύθμιση της παροχής επιτυγχάνεται μέσω βελόνης, η οποία μετακινείται κατά τον άξονα του ακροφυσίου μέσω υδραυλικού, συνήθως, συστήματος. Πτερωτή: Φέρει κατά την περιφέρεια σκαφίδια (συνήθως μεταξύ 20 και 22), κατασκευάζεται από ανοξείδωτο χάλυβα και είτε ολόσωμη, είτε τα σκαφίδια είναι ανεξάρτητα και προσαρμόζονται στην πτερωτή μέσω κοχλίωσης και κωνικής ασφάλειας. Τμήμα εξόδου: Οδηγεί το νερό που πέφτει από την πτερωτή στη διώρυγα απαγωγής Υδροστρόβιλοι (2/5) Pelton (για ύψη πτώσης > 150 m) Εικόνα 4: Υδροστρόβιλος Pelton 14

15 Υδροστρόβιλοι (3/5) Pelton (για ύψη πτώσης > 150 m) Jostedal, Sogn og Fjordane (GE Hydro) Εικόνα 5: Υδροστρόβιλος Pelton- Τρισδιάστατη διάταξη Εικόνα 6: Υδροστρόβιλος Pelton- Κάτοψη 15

16 Υδροστρόβιλοι (4/5) Kaplan (για ύψη πτώσης < 15 m) Κατάλληλος στις περιπτώσεις χαμηλών πιεζομετρικών φορτίων (περίπου 3 15 m) και υψηλών τιμών ροής του νερού. Είναι μία προπέλα, η οποία λειτουργεί όπως μία προπέλα πλοίου, αλλά συνήθως κατακόρυφα. Το νερό εισέρχεται πλευρικά στο στρόβιλο, ρέει διαμέσου της προπέλας και θέτει τον έλικα σε περιστροφή. Σχήμα 4: Υδροστρόβιλος Kaplan Εικόνα 7: Υδροστρόβιλος Kaplan 16

17 Υδροστρόβιλοι (5/5) Francis (για ύψη πτώσης < 150 m) Είναι στρόβιλος μικτού τύπου ροής με ακτινική εισαγωγή νερού και αξονική εκροή. Χρησιμοποιείται για πιεζομετρικά φορτία μεταξύ 10 και 150 m. Το νερό εισέρχεται στη σπείρα, ρέει μεταξύ των σταθερών κατευθυντήριων βανών και στη συνέχεια εισέρχεται στον κινητήρα. Ο κινητήρας αποτελείται από καμπύλα πτερύγια, είναι εντελώς βυθισμένος στο νερό και τόσο η πίεση όσο και η ταχύτητα του νερού μειώνονται από την είσοδο στην έξοδο. Το νερό εκφορτίζεται διαμέσου μιας εξόδου από το κέντρο του στροβίλου. Σχήμα 5: Υδροστρόβιλος Francis 17

18 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (1/19) Όνομα Χώρα Έτος κατασκευής Ισχύς (MW) Three Gorges Κίνα Itaipu Βραζιλία Παραγουά η Guri (Simón Bolívar) Τα 4 μεγαλύτερα του κόσμου Επιφάνεια ταμιευτήρα (km 2 ) Βενεζουέλα Tucurui Βραζιλία

19 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (2/19) Εικόνα 8: Φράγμα Tucurui Εικόνα 9: Φράγμα Guri (Simón Bolívar) Εικόνα 10: Φράγμα Itaipu Εικόνα 11: Φράγμα Three Gorges 19

20 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (3/19) Η υδροηλεκτρική ενέργεια στην Ελλάδα Συγκρότημα Αλιάκμονα (879,3 MW) Συγκρότημα Αράχθου (553,9 MW) ΥΗΣ Λάδωνα (70 MW) ΥΗΣ Πλαστήρα (129,9 MW) Συγκρότημα Νέστου (500 MW) Συγκρότημα Αχελώου (925,6 MW) Σχήμα 6: Μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα της ΔΕΗ Στη δυτική και βόρεια Ελλάδα υπάρχει ιδιαίτερα πλούσιο δυναμικό υδατοπτώσεων λόγω της διαμόρφωσης λεκανών απορροής και των σημαντικών βροχοπτώσεων Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι MW Η Μέση Ετήσια Παραγωγή Ενέργειας είναι GWh Η μέση συνεισφορά στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι 8-10% Η ενέργεια που προέρχεται από ΥΗΣ καλύπτει ηλεκτρικά φορτία αιχμής. Τα τρία μεγαλύτερα υδροηλεκτρικά έργα είναι στα Κρεμαστά (437 MW), στο Θησαυρό (384 MW) και στο Πολύφυτο (375 MW) Υπάρχει μεγάλη δυνατότητα περαιτέρω ανάπτυξης υδροηλεκτρικών σταθμών. 20

21 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (4/19) 25 υδροηλεκτρικά έργα της ΔΕΗ σε λειτουργία 16 ΜΕΓΑΛΑ ΥΗ ΕΡΓΑ (έτος ένταξης-ωφέλιμος όγκος ταμιευτήρα hm 3 ) 11 ΜΙΚΡΑ ΥΗ ΕΡΓΑ ΛΟΥΡΟΣ (1954-0,035) ΑΓΡΑΣ (1954-3,8) ΛΑΔΩΝΑΣ ( ,2) ΠΛΑΣΤΗΡΑΣ ( ) ΚΡΕΜΑΣΤΑ ( ) ΚΑΣΤΡΑΚΙ ( ) ΕΔΕΣΣΑΙΟΣ (1969-0,46) ΠΟΛΥΦΥΤΟ ( ) ΠΟΥΡΝΑΡΙ ( ) ΑΣΩΜΑΤΑ ( ) ΣΦΗΚΙΑ ( ) ΣΤΡΑΤΟΣ ( ) ΠΗΓΕΣ ΑΩΟΥ ( ) ΘΗΣΑΥΡΟΣ ( ) ΠΟΥΡΝΑΡΙ ΙΙ (1999-3,6) ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗ ( ) ΓΛΑΥΚΟΣ (1927) ΒΕΡΜΙΟ (1929) ΑΓΙΑ ΚΡΗΤΗΣ (1929) ΑΛΜΥΡΟΣ ΚΡΗΤΗΣ (1931) ΑΓ. ΙΩΑΝΝΗΣ ΣΕΡΡΩΝ (1931) ΓΚΙΩΝΑ (1988) ΣΤΡΑΤΟΣ ΙΙ (1988) ΜΑΚΡΟΧΩΡΙ (1992) ΑΓ. ΒΑΡΒΑΡΑ ΑΛΙΑΚΜΟΝΑ (2008) ΣΜΟΚΟΒΟ (2008) ΠΑΠΑΔΙΑ (2010) 21

22 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (5/19) Σημερινή Πραγματικότητα Λειτουργούν δεκαέξι (16) μεγάλα ΥΗΕ Εγκατεστημένη ισχύς υδροηλεκτρικών, ΜW (το 22% περίπου της συνολικής ισχύος του διασυνδεδεμένου συστήματος) Η υδροηλεκτρική παραγωγή, όπως προβλεπόταν από τις μελέτες, έπρεπε να είναι GWh το χρόνο Πραγματική μέση παραγωγή όλων των υδροηλεκτρικών, έως GWh (το 10% περίπου της συνολικής ηλεκτρικής παραγωγής) Διαθέσιμος ωφέλιμος όγκος όλων των ταμιευτήρων των υδροηλεκτρικών, εκατομμύρια m3 Το 30% περίπου του ωφελίμου όγκου των ταμιευτήρων των υδροηλεκτρικών, διατίθεται κατά πρoτεραιότητα για άλλες, πέραν της ηλεκτροπαραγωγής, χρήσεις Δεν προγραμματίζονται από τη ΔΕΗ νέα μεγάλα ΥΗΕ Δεν ενεργοποιήθηκαν ακόμη οι ιδιώτες επενδυτές 22

23 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (6/19) Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων ΔΕΗ Ποταμός ΥΗΣ Αριθμός Στρόβιλοι Ισχύς (MW) Τύπος Αχελώος Κρεμαστών Francis Αχελώος Καστρακίου 4 80 Francis Αχελώος Στράτος Ι 2 75 Francis Αχελώος Στράτος ΙΙ Tube-S type Σταθμός Ενέργεια Συνεχής Iσχύς λειτουργία (MW) (GWh) (%) Αχελώος Πλαστήρα Pelton Αλιάκμονας Πολυφύτου Francis Αλιάκμονας Σφηκιάς (αντλητικός) Francis-pump Αλιάκμονας Ασωμάτων 2 54 Francis Αλιάκμονας Μακροχωρίου Caplan Αλιάκμονας Βερμίου Francis Αλιάκμονας Άγρα 2 25 Francis Αλιάκμονας Εδεσσαίου 1 19 Francis

24 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (7/19) Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων ΔΕΗ Στρόβιλοι Σταθμός Ενέργεια Συνεχής Ισχύς Iσχύς Ποταμός ΥΗΣ Αριθμός (MW) (MW) (GWh) λειτουργία Τύπος (%) Αώος Πηγών Αώου Pelton Άραχθος Πουρναρίου Ι Francis Άραχθος Πουρναρίου ΙΙ 2 16 bulb Λούρος Λούρου Francis Νέστος Θησαυρού (αντλητικός) S units Francis Francispump Νέστος Πλατανόβρυσης 2 58 Francis Λάδωνας Λάδωνας 2 35 Francis Υδραγωγείο Μόρνου Γκιώνας Francis Γλαύκος Γλαύκου Pelton Francis

25 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (8/19) YHE Πηγών Αώου Λειτουργεί με εκτροπή των νερών από τον ποταμό Αώο (ο οποίος εκβάλλει στην Αδριατική), στον Μετσοβίτικο (παραπόταμο του Αράχθου) Εικόνα 12: YHE Πηγών Αώου 25

26 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (9/19) YHE Πηγών Αώου (με εκτροπή των νερών από τον Αώο στον Άραχθο) 26

27 Εισροές (mcm), Παραγωγή & Αποθέματα (GWh) 1991 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (10/19) Δυνατότητα Παραγωγής με σταθερά Αποθέματα Αποθέματα Παραγωγή από Εισροές Εισροές Έτος Σχήμα 7: Χρονική εξέλιξη εισροών, υδροηλεκτρικής παραγωγής και αποθεμάτων των μεγάλων υδροηλεκτρικών της Ελλάδας 27

28 Ποσοστό Υδροηλεκτρικής Παραγωγής (%) Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (11/19) ` 5 0 Έτος Σχήμα 8: Χρονική εξέλιξη ποσοστού της Υδροηλεκτρικής Παραγωγής στο Διασυνδεδεμένο Σύστημα 28

29 Εγκατεστημένη Ισχύς (MW), Παραγωγή από Εισροές (GWh) 1950 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (12/19) Παραγωγή από εισροές και ισχύς των ΥΗΕ Παραγωγή Ισχύς Έτος Σχήμα 9: Παραγωγή από εισροές και ισχύς των YHE 29

30 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (13/19) Σχήμα 10: Μεταβολή των ημερήσιων ενεργειακών αποθεμάτων των Υδροηλεκτρικών ( ) 30

31 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (14/19) Η σκοπιμότητα κατασκευής νέων ΥΗΕ Για να διπλασιάσουμε την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας, έστω μέχρι το 2020, (Οδηγία 2001/77) Για να διπλασιάσουμε τις αποθήκες νερού Για την αντιπλημμυρική προστασία των κατάντη περιοχών στα περισσότερα ποτάμια Για την βελτίωση της ενεργειακή μας αυτονομίας Για να διευκολύνουμε την διείσδυση και των άλλων ΑΠΕ (αιολικά) Για να αποφύγουμε κατά το δυνατόν τα πυρηνικά 31

32 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (15/19) Χρειαζόμαστε πράγματι νέους μεγάλους Ταμιευτήρες; Όγκος βροχής hm 3 Εξάτμιση hm 3 Υπόγεια & επιφανειακά hm 3 Εισροή από άλλες χώρες hm 3 Απορροή μεγάλων ποταμών hm 3 Σημερινή ζήτηση hm 3 Ταμιευτήρες Υδροηλεκτρικών hm 3 Ταμιευτήρες Άρδευτικών 450 hm 3 Ταμιευτήρες Ύδρευσης ~900 hm 3 Σύνολο ταμιευτήρων ~ hm 3 Ταμιευτήρες σε κατασκευή hm 3 (από τα οποία hm 3 οι ταμιευτήρες των ΥΗΕ Ιλαρίωνα, Μεσοχώρας, Συκιάς) 32 32

33 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (16/19) Έργο Υπάρχουν θέσεις για νέα ΥΗ; ΥΗΕ (σε διάφορα στάδια μελέτης) Ποταμός Ισχύς (MW) Παραγόμενη Ενέργεια (GWh/έτος) Πρ. Δευ. Συν Διάρκεια κατασκευής (έτη) Προϋπολογισμός 10 9 δραχμές Επιτόκιο 6% 8% 4% 1 Αυλάκι Αχελώος Βίνιανη - Μαρκόπουλο Ανατ. Αχελώος Αγραφιώτης Ανατ. Αχελώος Τρικεριώτης Ανατ. Αχελώος Στενό - Καλλαρίτικο Άραχθος Άγιος Νικόλαος Άραχθος Πιστιανά Άραχθος Βωβούσα Αώος Ελεύθερο Αώος Αγία Βαρβάρα Σαραντάπορος Γλύζιανη Καλαμάς Σουλόπουλος Καλαμάς

34 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (17/19) Υπάρχουν θέσεις για νέα ΥΗΕ; Έργο ΥΗΕ (σε διάφορα στάδια μελέτης) Ποταμός Ισχύς (MW) Διάρκεια κατασκευής Παραγόμενη (έτη) Ενέργεια (GWh/έτος) Πρ. Δευ. Συν 13 Βροσίνα Καλαμάς Μινίνα Καλαμάς Γίτανη Καλαμάς Κορομηλιά-Καστοριά Αλιάκμων Μετόχι - Σπήλαιο Αλιάκμων Τρίκωμο Αλιάκμων Ελάφι Αλιάκμων Ιλαρίωνας Αλιάκμων Πύλη-Μουζάκι Πηνειός Μαυρομάτι Πηνειός Ελεούσα Αξιός ΣΥΝΟΛΟ Προϋπολογισμός 10 9 δραχμές Επιτόκιο 6% 8% 4% 34

35 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (18/19) Σύνοψη Η ΔΕΗ έχει αξιοποιήσει το ένα τρίτο περίπου του Υδροδυναμικού της χώρας Οι ΥΗΣ παράγουν ενέργεια από ανανεώσιμη πηγή (νερό) Οι ΥΗΣ ρυθμίζουν το ηλεκτρικό σύστημα (αιχμή, τάση, συχνότητα, αξιοπιστία) Η ΔΕΗ με τους ταμιευτήρες των ΥΗΕ εξυπηρετεί και πολλές άλλες χρήσεις όπως: ύδρευση, άρδευση, ψυχαγωγία, αντιπλημμυρική προστασία κτλ, αναλαμβάνοντας παράλληλα και το αντίστοιχο κόστος Τα μεγάλα ΥΗΕ επηρεάζουν σημαντικά το περιβάλλον (θετικά και αρνητικά) Τα ΥΗΕ είναι πολλαπλού σκοπού και απόλυτα αναγκαία για τις μεσογειακές χώρες όπως η Ελλάδα για να είναι δυνατή η ορθολογική διαχείριση των υδατικών πόρων χωρίς ταμιευτήρες και φράγματα Οι ταμιευτήρες είναι συνήθως πλούσιοι σε χλωρίδα και πανίδα και εξελίσσονται σε σημαντικούς υγροβιότοπους Τα ΥΗΕ συμβάλλουν στην ήπια ανάπτυξη Με την υπερετήσια εκμετάλλευση των μεγάλων ταμιευτήρων, εξασφαλίζονται τα απαραίτητα αποθέματα για την αντιμετώπιση περιόδων ξηρασίας 35

36 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα (19/19) Εκτίμηση βασικών μεγεθών Σε θέση ποταμού με μέση ετήσια εισροή Q= 50 m3/s, προγραμματίζεται η κατασκευή φράγματος για την δημιουργία ταμιευτήρα. Το μέσο καθαρό ύψος πτώσης για την παραγωγή ενέργειας είναι 100 m και η μέση ετήσια λειτουργία ΥΗΣ είναι 3000 hr I = ρ * g * Q * H * n I: ισχύς (W) ρ: πυκνότητα νερού 1000 kg/m 3 g: επιτάχυνση βαρύτητας 9.81 m/s 2 Q: παροχή m 3 /s H: υψομετρική διαφορά m, n: συνολικός βαθμός απόδοσης 90 % I = 1000 * 9.81 * 50 * 100 * 0.9= W = 44.1 MW E= W * hr = GWh 36

37 Μεγάλα και Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (1/3) Θεωρητική ισχύς (kw) 100 Θεωρητική ισχύς (ΜW) Παροχή (m 3 /s) Σχήμα 11: Εκτίμηση βασικών μεγεθών ρ=1000 kg/m 3 g=9.81 m/s 2 n=0.9 Παροχή (m 3 /s) I (kw) = 9.81 * Q (m 3 /s) * H (m) * n 37

38 Μεγάλα και Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (2/3) 1000!!!!!!!!!! !!!!!!!!!! !!!!!!!!!! 10!!!!!!!!!! 5 2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Σχήμα 12: Θεωρητική ισχύς (kw) Παροχή (m 3 /s)!!!!!!!!! I (kw) = 9.81 * Q (m 3 /s) * H (m) * n ρ=1000 kg/m 3 g=9.81 m/s 2 n= kw kw kw 500 kw - 1 MW 1-5 MW 5-10 MW MW MW MW MW MW 500 MW - 1 GW 1-10 GW 38

39 Μεγάλα και Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (3/3) 1000!!!!!!!!!! 500 Θερμόρεμα Q= 1 m 3 /s H= 260 m I = 1.95 MW!!!!!!!!!! Καστράκι 200!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 20!!!!!!!!!! 10!!!!!!!!!! 5 2 Πλαστήρας Q= 29 m 3 /s H=577 m I = 130 MW Αώος Q= 44.5 m 3 /s H= 685 m I = 210 MW Q= 480 m 3 /s H=75 m I = 320 MW!!!!!!!!!! Πουρνάρι ΙΙΙ Q= 12 m 3 /s H=6.5 m I = 660 kw Πουρνάρι ΙΙ Q= 300 m 3 /s H=15 m I = 30 MW!!!!!!!!!! !!!!!!!!! Σχήμα 13: Θεωρητική ισχύς (kw) Παροχή (m 3 /s) Πουρνάρι Ι Q= 500 m 3 /s H=72 m I = 300 MW 0-10 kw kw kw 500 kw - 1 MW 1-5 MW 5-10 MW MW MW MW MW MW 500 MW - 1 GW 1-10 GW 39

40 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (1/26) Κατηγορίες ΜΥΗΕ Τρεις κατηγορίες ως προς το ύψος πτώσης μικρού ύψους (< 20 m) μέσου ύψους ( m) μεγάλου ύψους (> 150 m) Τρεις κατηγορίες ως προς την ονομαστική ισχύ micro (< 0.1 ΜW) mini (0.1-1 ΜW) μικρό (1-10 ΜW) 40

41 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (2/26) Εικόνα 13: Συνιστώσες ενός τυπικού ΜΥΗΕ Πηγή ύδατος (ποτάμι ή φράγμα)- υδροληψία (intake) Δεξαμενή καθίζησης ή εξαμμωτής (desilter) και δεξαμενή φόρτισης (forebay) Σύστημα προσαγωγής (penstock). Αγωγός πτώσης που μεταφέρει νερό στο σταθμό (αγωγός, εξαεριστικές βαλβίδες, βαλβίδες εκκένωσης φερτών, βαλβίδες ανακούφισης, δεξαμενές, πύργοι ανάπλασης) Σταθμός παραγωγής (power house). Ο χώρος όπου καταλήγει το σύστημα προσαγωγής και εγκαθίσταται ο ηλεκτρομηχανολογικός (Η/Μ) εξοπλισμός (υδροστρόβιλοι, γεννήτριες, μετασχηματιστές και εξοπλισμός παρακολούθησης 41 του έργου)

42 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (3/26) ΜΥΗΣ Θερμόρεμα, Σπερχειάδα Φθιώτιδας, Ισχύς 1.95 MW, 2003 Εικόνα 14: Υδροληψία-Υπερχείλιση Φωτογραφία: ΔΕΛΤΑ Project 42

43 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (4/26) Υδροληψία Εικόνα 15: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα-Εσχάρα υδροληψίας ορεινού τύπου Φωτογραφία: ΔΕΛΤΑ Project 43

44 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (5/26) Εικόνα 16: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα- Διώρυγα προσαγωγής παγίδες φερτών Φωτογραφία: ΔΕΛΤΑ Project 44

45 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (6/26) Εικόνα 17: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα- Δεξαμενές εξάμμωσης Φωτογραφία: ΔΕΛΤΑ Project 45

46 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (7/26) Εικόνα 18: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα- Αγωγός προσαγωγής Φωτογραφία: ΔΕΛΤΑ Project 46

47 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (8/26) Εικόνα 19: Αγωγός Προσαγωγής (ΜΥΗΣ Κρύας Βρύσης) 47

48 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (9/26) Εικόνα 20: Δεξαμενής φόρτισης (ΜΥΗΣ Κρύας Βρύσης) 48

49 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (10/26) Στάδια κατασκευής ΜΥΗΕ Επιλογή θέσης εγκατάστασης Εκτίμηση υδροδυναμικού περιοχής Μελέτη Σκοπιμότητας Προμελέτη Εγκατάστασης Μελέτη-κατασκευή υδροστροβίλων Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΜΠΕ) Μετρήσεις λειτουργίας και βαθμού απόδοσης 49

50 Παροχή (m 3 /s) Παροχή (m3/s) 14 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (11/26) Υδατικό δυναμικό θέσης Σχήμα 14: Υδρογράφημα Ημέρα (1/10/ /9/1981) Συχνότητα υπέρβασης (%) Σχήμα 15: Καμπύλη διάρκειας 50

51 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (12/26) Οικολογική παροχή Οι βασικές μεθοδολογίες εκτίμησης της Οικολογικής Παροχής λαμβάνουν υπόψη: τις ιστορικές παροχές του ποταμού τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των διατομών την διατήρηση του ποταμού ως ενδιαίτημα για συγκεκριμένα είδη, υγροβιότοπο και φυσικό τοπίο Έτσι η οικολογική παροχή μπορεί να εκτιμηθεί με βάση τα στατιστικά χαρακτηριστικά της χρονοσειράς παροχών (ως ποσοστό της ετήσιας ή θερινής απορροής ή με βάση την καμπύλη διάρκειας) την υγρή περίμετρο σε συγκεκριμένες διατομές τους όγκους νερού που απαιτούνται για τη διατήρηση συγκεκριμένων ειδών και υγροβιοτόπων.ως ελάχιστη απαιτούμενη οικολογική παροχή νερού που παραμένει στη φυσική κοίτη υδατορεύματος, αμέσως κατάντη του έργου υδροληψίας του υπό χωροθέτηση Μ.ΥΗ.Ε., πρέπει να εκλαμβάνεται το μεγαλύτερο από τα πιο κάτω μεγέθη, εκτός αν απαιτείται τεκμηριωμένα η αύξησή της, λόγω των απαιτήσεων του κατάντη οικοσυστήματος (ύπαρξη σημαντικού οικοσυστήματος): 30% της μέσης παροχής των θερινών μηνών Ιουνίου - Ιουλίου Αυγούστου ή 50% της μέσης παροχής του μηνός Σεπτεμβρίου ή 30 lt/sec σε κάθε περίπτωση. Ειδικό πλαίσιο χωροταξικού σχεδιασμού και αειφόρου ανάπτυξης για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και της στρατηγικής μελέτης περιβαλλοντικών επιπτώσεων αυτού, ΥΠΕΧΩΔΕ

52 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (13/26) Εικόνα 21: Αναρρυθμιστικός ταμιευτήρας και ΜΥΗΕ Αγ. Βαρβάρας (900 kw) για την οικολογική παροχή στον ποταμό Αλιάκμονα 52

53 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (14/26) Κανόνες Συνήθως οι στρόβιλοι εκμεταλλεύονται παροχές κατ ελάχιστο μέχρι 10% έως 40% της παροχής που αντιστοιχεί στην ονομαστική παροχή σχεδιασμού τους, ανάλογα με τον τύπο τους (Pelton - Francis αντίστοιχα) Οι όγκοι V και V (βλέπε το επόμενο διάγραμμα) δεν αξιοποιούνται ενεργειακά. Ο όγκος V εξαρτάται από το ελάχιστο της λειτουργίας του μικρότερου στροβίλου Επιδιώκεται λοιπόν ελαχιστοποίηση του όγκου V επιλέγοντας στροβίλους διαφορετικού μεγέθους Απαιτείται η εκμετάλλευση, για την παραγωγή ενέργειας, τουλάχιστον του 75% του καθαρού διαθέσιμου υδάτινου δυναμικού της θέσης Ο σταθμός παραγωγής απαιτείται να έχει συντελεστή φορτίου (load factor) όχι μικρότερο του 30%, δηλαδή να λειτουργεί τουλάχιστον περί τις 2600 ώρες το χρόνο Το κόστος κατασκευής ενός ΜΥΗΕ εκτιμάται, για την επιδότησή του, περί τα /kw. Επιδοτείται το 40-50% 53

54 Μέση Ημερήσια Παροχή (m 3 /sec) 6,0 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (15/26) Σχεδιασμός Καμπύλη Διαρκείας Ημερησίων Παροχών 5,5 5,0 4,5 4,0 V'' Qσυνολ. Qσυνολ.-Qοικολ. (Vσ-V''-V')/Vσ (%) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 V' 0, Χρόνος, Όγκος (%) Σχήμα 16: Καμπύλη διαρκείας ημερήσιων παροχών 54

55 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (16/26) Παροχή (m 3 /s) 10 1 στρόβιλος 15.7 ΜW 1 1 στρόβιλος 1.6 ΜW Qmin-Qmax:2-10 m 3 /s Ιmax= 15.7 MW PT= 15 % PV= 49 % Ε= 6.1 GWh Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 1.6 MW PT= 70 % PV= 56 % Ε= 7.0 GWh ΔΕΔΟΜΕΝΑ Θεωρητική ισχύς για διάφορες παροχές Q (m 3 /s) I (MW) Η=200 m ρ=1000 kg/m 3 g=9.81 m/s 2 n=0.8 Σχήμα 17: Επιλογή στροβίλων Συχνότητα υπέρβασης (%) ΥΠΟΜΝΗΜΑ Qmin, Qmax: Ελάχιστη, μέγιστη παροχή εκμετάλλευσης (m 3 /s) Ιmax: Ισχύς στη μέγιστη παροχή εκμετάλλευσης (MW) PT : Ποσοστό χρόνου λειτουργίας στο έτος (%) PV: Ποσοστό όγκου νερού που χρησιμοποιείται (%) 55 Ε: Συνολική ενέργεια (GWh)

56 Παροχή (m 3 /s) 2 στρόβιλοι 3.9 και 0.8 ΜW Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (17/26) Σχήμα 18: Επιλογή στροβίλων 10 Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 3.9 MW 1 Qmin-Qmax= m 3 /s Ιmax= 0.8 MW Qmin-Qmax: m3/s Ιmax= 4.7 MW PT= 90 % PV= 92 % Ε= 11.5 GWh ΔΕΔΟΜΕΝΑ Θεωρητική ισχύς για διάφορες παροχές Q (m 3 /s) I (MW) Η=200 m ρ=1000 kg/m 3 g=9.81 m/s 2 n= Συχνότητα υπέρβασης (%) ΥΠΟΜΝΗΜΑ Qmin, Qmax: Ελάχιστη, μέγιστη παροχή εκμετάλλευσης (m 3 /s) Ιmax: Ισχύς στη μέγιστη παροχή εκμετάλλευσης (MW) PT : Ποσοστό χρόνου λειτουργίας στο έτος (%) PV: Ποσοστό όγκου νερού που χρησιμοποιείται (%) 56 Ε: Συνολική ενέργεια (GWh)

57 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (18/26) Παροχή (m 3 /s) 2 στρόβιλοι 3.9 και 0.8 ΜW Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 3.1 MW Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 1.6 MW Σχήμα 19: Επιλογή στροβίλων 2 στρόβιλοι 4.7 και 1.6 ΜW 10 1 Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 4.7 MW Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 1.6 MW Qmin-Qmax: m3/s Ιmax= 4.7 MW PT= 0.70 % PV= 0.89 % Ε= 11.1 GWh 0.1 Qmin-Qmax: m 3 /s Ιmax= 6.3 MW PT= 0.70 % PV= 0.95 % Ε= 11.8 GWh ΔΕΔΟΜΕΝΑ Θεωρητική ισχύς για διάφορες παροχές Q (m 3 /s) I (MW) Η=200 m ρ=1000 kg/m 3 g=9.81 m/s 2 n= Συχνότητα υπέρβασης (%) ΥΠΟΜΝΗΜΑ Qmin, Qmax: Ελάχιστη, μέγιστη παροχή εκμετάλλευσης (m 3 /s) Ιmax: Ισχύς στη μέγιστη παροχή εκμετάλλευσης (MW) PT : Ποσοστό χρόνου λειτουργίας στο έτος (%) PV: Ποσοστό όγκου νερού που χρησιμοποιείται (%) 57 Ε: Συνολική ενέργεια (GWh)

58 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (19/26) ΜΥΗΕ σε λειτουργία (ΔΕΣΜΗΕ, Ιανουάριος 2009) Πλήθος Έργων (%) 42 (53) 15 (19) 15 (19) 5 (6) 3 (4) 80 (100) Πλήθος Έργων (%) 61 (76) 7 (9) 3 (4) 9 (11) Μέγεθος 0 < Ισχύς <= 1 1 < Ισχύς <= 2 2 < Ισχύς <= 5 5 < Ισχύς <= < Ισχύς <= 11 Σύνολο Ιδιοκτησία Ιδιώτες ΕΥΔΑΠ ή Δήμοι ΔΕΗ Αν.+Ιδιώτες ΔΕΗ MW (%) 28,7 (17) 23,2 (14) 50,6 (30) 36,1 (21) 31,5 (19) 170,1 (100) MW (%) 96,9 (57) 5,0 (3) 14,9 (9) 53,2 (31) 58

59 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (20/26) ΜΥΗΕ με άδεια Εγκατάστασης (ΥΠΑΝ, Μάρτιος 2009) Πλήθος Έργων (%) 64 (58) 28 (25) 15 (14) 3 (3) 0 (0) 110 (100) Μέγεθος 0 < Ισχύς <= 1 1 < Ισχύς <= 2 2 < Ισχύς <= 5 5 < Ισχύς <= < Ισχύς <= 15 MW (%) 40,3 (26) 43,3 (27) 52,6 (33) 21,5 (14) 0 (0) 157,7 (100) 59

60 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (21/26) Παραγωγή του συνόλου των Μικρών Υδροηλεκτρικών Έργων το ξηρό 2008 Μήνας Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Σύνολα Παραγωγή (MWh) Ισχύς (MW) 96,85 116,15 130,99 141,89 141,89 144,47 148,27 148,70 148,70 150,25 150,88 158,42 Ώρες λειτουργίας 297,2 226,1 272,4 319,1 261,6 182,9 142,3 115,2 90,8 114,0 117,4 245,1 2384,0 Ώρες /ημέρα 9,6 8,1 8,8 10,6 8,4 6,1 4,6 3,7 3,0 3,7 3,9 7,9 6,5 60

61 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (22/26) Τυπική πορεία αδειοδότησης ενός ΜΥΗΕ 61

62 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (23/26) Τυπική πορεία αδειοδότησης ενός ΜΥΗΕ Έκδοση Άδειας Παραγωγής Υποβολή αίτησης στη ΡΑΕ. Ο φάκελος. πρέπει να περιλαμβάνει: Νομική υπόσταση, διοικητική και οργανωτική δομή του αιτούντος, καθώς και οικονομικά στοιχεία των τελευταίων 3 ετών Συνοπτική παρουσίαση του Επιχειρηματικού Σχεδίου για τα επόμενα 5 έτη Μελέτη σκοπιμότητας Συνοπτικό χρηματοοικονομικό προγραμματισμό για το έργο που θα παρέχει την προβλεπόμενη ταμειακή ροή Έκδοση Άδειας Εγκατάστασης Αρμόδιος για έκδοση άδειας εγκατάστασης είναι ο Γενικός Γραμματέας της οικείας περιφέρειας Σε περίπτωση σύνδεσης σταθμού στο Σύστημα ή σε Δίκτυο τα αναγκαία στοιχεία για τη διατύπωση προσφοράς σύνδεσης του σταθμού (Τοπογραφικό διάγραμμα 1:50.000, περιγραφή Η/Μ εγκαταστάσεων ) Φάκελος μελέτης προέγκρισης χωροθέτησης Φάκελος μελέτης περιβαλλοντικών επιπτώσεων Άδεια χρήσης νερού και, εφόσον ο αιτών είναι νομικό πρόσωπο που δεν υπάγεται στον ευρύτερο δημόσιο τομέα, άδεια εκτέλεσης έργου αξιοποίησης υδατικών πόρων, σύμφωνα 62 με τις διατάξεις του Ν. 1739/1987

63 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (24/26) Τυπική πορεία αδειοδότησης ενός ΜΥΗΕ Προκαταρκτική Περιβαλλοντική Εκτίμηση και Αξιολόγηση (ΠΠΕΑ) Τεχνική Περιγραφή Έργου Προμελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΠΠΕ) Χάρτες και Φωτογραφικό Υλικό Τοπογραφικοί χάρτες Θετικές γνωμοδοτήσεις Δασαρχείου, Πολεοδομικής Υπηρεσίας, ΟΤΕ, Εφορειών Προϊστορικών και Κλασικών Αρχαιοτήτων, Βυζαντινών Αρχαιοτήτων και Νεοτέρων Μνημείων, ΥΠΑ, ΓΕΕΘΑ., ΕΟΤ και των Οργανισμών Ρυθμιστικού Σχεδίου και Προστασίας Περιβάλλοντος, εφόσον το έργο πρόκειται να εγκατασταθεί σε περιοχή δικαιοδοσίας των εν λόγω οργανισμών Έγκριση Περιβαλλοντικών Όρων (ΕΠΟ) Ο συνοδευτικός της αίτησης φάκελος περιλαμβάνει την πλήρη Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΜΠΕ) του έργου, στην οποία αναλύονται εκτενέστερα το σύνολο των στοιχείων που αναφέρονται στην ΠΠΕΑ Απαραίτητη η θετική γνωμοδότηση του Νομαρχιακού Συμβουλίου της οικείας Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης και των Οργανισμών Ρυθμιστικού Σχεδίου και Προστασίας Περιβάλλοντος, εφόσον το έργο πρόκειται να εγκατασταθεί σε περιοχή δικαιοδοσίας των εν λόγω οργανισμών 63

64 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (25/26) Έγκριση Επέμβασης (ΕΕπ) σε δάσος ή δασική έκταση Αρμόδιος για έκδοση της είναι ο Γενικός Γραμματέας της οικείας Περιφέρειας Προϋπόθεση για τη χορήγηση ΕΕπ είναι η ΕΠΟ του συγκεκριμένου έργου Τα περιεχόμενα του φακέλου για την ΕΕπ είναι η Τεχνική Περιγραφή Έργου, οι χάρτες και φωτογραφικό υλικό, όπως αυτά ορίζονται για το φάκελο της ΠΠΕΑ Άδεια Χρήσης Νερού Εκτέλεσης Έργου Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αρμόδια αρχή για την έκδοση της άδειας είναι το ΥΠΑΝ Τοπογραφικό διάγραμμα, κατάλληλης κλίμακας Αντίγραφο ιδιωτικού συμφωνητικού σε περίπτωση χρήσης νερού από χώρο ξένης ιδιοκτησίας. Νόμιμη εξουσιοδότηση εκπροσώπησης Γενική περιγραφή του έργου. Τυπική πορεία αδειοδότησης ενός ΜΥΗΕ Επαρκή στοιχεία μελέτης στα οποία αναλύεται η ποιοτική και ποσοτική κατάσταση των υδατικών πόρων, πριν και μετά την εκτέλεση του έργου 64

65 Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα (26/26) Τυπική πορεία αδειοδότησης ενός ΜΥΗΕ Έκδοση Άδειας Λειτουργίας Επικυρωμένο αντίγραφο σύμβασης σύνδεσης στο Σύστημα ή στο Δίκτυο, μεταξύ Παραγωγού και ΔΕΣΜΗΕ ή ΔΕΗ ΑΕ αντίστοιχα. Επικυρωμένο αντίγραφο σύμβασης αγοραπωλησίας Η/Ε μεταξύ Παραγωγού και ΔΕΣΜΗΕ ή ΔΕΗ ΑΕ, ανάλογα με το αν η παραγόμενη ενέργεια διοχετεύεται στο Σύστημα ή στο Δίκτυο αντίστοιχα. Βεβαίωση του ΔΕΣΜΗΕ ή της ΔΕΗ ΑΕ περί ολοκλήρωσης των κατασκευών του δικτύου σύνδεσης και των λοιπών αναγκαίων εγκαταστάσεων, σύμφωνα με τις ελάχιστες προδιαγραφές που ορίζονται στη σύμβαση σύνδεσης. Νόμιμα θεωρημένο αντίγραφο της οικοδομικής άδειας του σταθμού παραγωγής. Πιστοποιητικό της αρμόδιας Υπηρεσίας του Πυροσβεστικού Σώματος, ότι έχουν ληφθεί όλα τα απαραίτητα μέτρα πυρασφάλειας Έκθεση αυτοψίας της Αδειοδοτούσας Αρχής, με την οποία βεβαιώνεται η τήρηση των όρων και περιορισμών της άδειας εγκατάστασης. Υπεύθυνη δήλωση του φορέα του έργου ότι έχουν τηρηθεί οι όροι της απόφασης ΕΠΟ και ότι θα τηρούνται και κατά τη διάρκεια λειτουργίας. Λοιπές υπεύθυνες δηλώσεις του ιδιοκτήτη, του επιβλέποντος την κατασκευή μηχανικού και του μηχανικού επίβλεψης της λειτουργίας του έργου. 65

66 Συστήματα άντλησης ταμίευσης Εισαγωγή Τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίµακας Περιορισμός χρονικής αναντιστοιχίας της παραγωγής με τη ζήτηση Οι μονάδες μετατροπής ενέργειας είναι αντιστρεπτές Κίνηση του νερού εντός ενός συστήματος ταμιευτήρων. Σχήμα 20: Συστήματα άντλησης ταμίευσης και ζήτηση Συνήθης ζήτηση Η αποθήκευση νερού δεν μεταβάλλεται στον πάνω ταμιευτήρα Μικρή ζήτηση Η επιπλέον ενέργεια χρησιμοποιείται για την άντληση νερού στον πάνω ταμιευτήρα Μεγάλη ζήτηση Το νερό στον πάνω ταμιευτήρα χρησιμοποιείται για την παραγωγή πρόσθετης ενέργειας 66

67 Παραγωγή από: [ Άντληση/Εισροές ] (%) Παραγωγή από Εισροές και Άντληση (GWh) Συστήματα άντλησης ταμίευσης στην Ελλάδα Παραγωγή από εισροές και άντληση Από Εισροές Από Άντληση Σχήμα 21: Παραγωγή από εισροές και άντληση Έτος Σχήμα 22: Ποσοστό παραγωγής από άντληση Έτος 67

68 Συστήματα άντλησης ταμίευσης στην Ελλάδα Σφηκιά-Ασώματα (315 ΜW) Συμβατική Παραγωγή (από τα νερά του ποταμού) 266 GWh Παραγωγή από την αναστρέψιμη λειτουργία 394 GWh Θησαυρός-Πλατανόβρυση (384 MW) Συμβατική Παραγωγή (από τα νερά του ποταμού) 440 GWh Παραγωγή από την αναστρέψιμη λειτουργία 615 GWh Απόδοση κύκλου~ 30% 68

69 Ενέργεια GWh Συστήματα άντλησης ταμίευσης στην Ελλάδα Λειτουργία Σφηκιάς ( ) Φυσική εισροή Εισροή από άντληση Νερό που χρησιμοποιήθηκε για παραγωγή Όγκος νερού hm Σχήμα 23: Λειτουργία Σφηκιάς-Όγκοι νερού 60 Παραγωγή σταθμού χωρίς άντληση (GWh) 50 Παραγωγή σταθμού (GWh) Σχήμα 24: Λειτουργία Σφηκιάς-Παραγωγή ενέργειας 69

70 Ενέργεια GWh Συστήματα άντλησης ταμίευσης στην Ελλάδα 60 Κατανάλωση για άντληση (GWh) 50 Παραγωγή νερού που αντλήθηκε (GWh) Λειτουργία Σφηκιάς ( ) Σχήμα 25: Λειτουργία Σφηκιάς-Ενέργεια άντλησης Μέση κατανάλωση άντλησης: kw/m 3 Μέση παραγωγή αντλούμενου νερού: kw/m 3 Επανάκτηση του 71.5 % της ενέργειας άντλησης Μέση ετήσια παραγωγή: 358 GWh Μέση ετήσια παραγωγή χωρίς άντληση: 151 GWh Μέση ετήσια κατανάλωση για άντληση: 288 GWh 70

71 Συστήματα άντλησης ταμίευσης (1/3) Ολοκληρώθηκε το 2001 στην περιοχή Yamnashi-Ken της Ιαπωνίας, ισχύος 1600 MW. Αποτελείται από 2 ταμιευτήρες χωρητικότητας 19.2 και 18.4 hm 3 που έχουν υψομετρική διαφορά 685 m. Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας βρίσκεται 500 m κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και συνδέεται με τον άνω και κάτω ταμιευτήρα με σήραγγες μήκους 5 και 3 km. Εικόνα 22: Σύστημα άντλησης ταμίευσης Kazunogawa 71

72 Συστήματα άντλησης ταμίευσης (2/3) Λειτούργησε το 1999 στο νησί Okinawa της Ιαπωνίας. Tο πρώτο έργο άντλησηςταμίευσης στον κόσμο που χρησιμοποιεί θαλασσινό νερό. Έχει ισχύ 30 MW μέγιστο ύψος πτώσης 140 m και μέγιστη παροχή 26 m 3 /s Εικόνα 23: Σύστημα άντλησης ταμίευσης Okinawa 72

73 Συστήματα άντλησης ταμίευσης (3/3) Εικόνα 24: Σύστημα άντλησης ταμίευσης Okinawa-Τομή Τα προβλήματα που δημιουργήθηκαν κατά τη λειτουργία ήταν: Η διήθηση του θαλασσινού νερού από τη δεξαμενή στο έδαφος Η προσκόλληση των θαλάσσιων οργανισμών στο εσωτερικό των αγωγών Η διάβρωση των στροβίλων και των άλλων μεταλλικών στοιχείων 73

74 Υβριδικά Συστήματα (1/6) Στο Υβριδικό Σύστημα Παραγωγής Ενέργειας ενσωματώνονται περισσότερες από μία πηγές ενέργειας που λειτουργούν συνδυαστικά, ώστε να υπάρχει η δυνατότητα αποθήκευσης της ενέργειας. Εικόνα 25: Λειτουργία υβριδικών υδροηλεκτρικών έργων 74

75 Υβριδικά Συστήματα (2/6) Στην περιοχή Πέζι του Δήμου Ραχών Ικαρία κατασκευάζεται από τη ΔΕΗ υβριδικό σύστημα παραγωγής ενέργειας. Το έργο αποτελείται από: το υπάρχον φράγμα στο Πέζι χωρητικότητας 1 hm 3 νερού 2 δεξαμενές νερού (με μικρά φράγματα) στις θέσεις Άνω Προεσπέρα και Κάτω Προεσπέρα, χωρητικότητας (0.08 hm 3 ) 2 μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς στις παραπάνω θέσεις, ισχύος 1050 και 3100 kw αντίστοιχα 4 ανεμογεννήτριες συνολική ισχύος 2400 kw στη θέση Στραβοκουντούρα με μελλοντική τοποθέτηση άλλων 4 στη θέση Περδίκι συνολικής ισχύος 1835 kw ένα αντλιοστάσιο στην Κάτω Προεσπέρα ισχύος 2000 kw τον υπάρχοντα θερμικό σταθμό παραγωγής Αγίου Κήρυκου το Κέντρο Ελέγχου και Κατανομής Φορτίου Αγίου Κήρυκου Εικόνα 26: Υβριδικό Ενεργειακό Έργο Ικαρίας Εικόνα 27: Φράγμα Ράχες Νήσος Ικαρία 75

76 Υβριδικά Συστήματα (3/6) Σχήμα 26: Υβριδικό ενεργειακό έργο Ικαρίας Πηγή: ΔΕΗ Ανανεώσιμες 76

77 Υβριδικά Συστήματα (4/6) σχήμα 27: Υβριδικό ενεργειακό έργο Ικαρίας Πηγή: ΔΕΗ Ανανεώσιμες 77

78 Υβριδικά Συστήματα (5/6) Λειτουργία υβριδικού ενεργειακού έργου Ικαρίας Ο ΜΥΗΣ Άνω Προεσπέρας, εκμεταλλεύεται τις υπερχειλίσεις του υπάρχοντος στο Πέζι για την παραγωγή ενέργειας. To νερό, εξερχόμενο από τον πρώτο Άνω Προεσπέρας ΜΥΗΣ φορτίζει την παρακείμενη δεξαμενή. Στη συνέχεια, κατευθύνεται στον ΜΥΗΣ Κάτω Προεσπέρας, όπου χρησιμοποιείται για την παραγωγή πρόσθετης ενέργειας και καταλήγει στη δεύτερη κατά σειρά δεξαμενή. Το καλοκαίρι το νερό του φράγματος διατίθεται σε μεγάλο βαθμό για ύδρευση και άρδευση, ενώ παράλληλα η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνει την ημέρα. Η απαιτούμενη ισχύς ηλεκτρικής είναι 4MW το χειμώνα και 10 MW το καλοκαίρι. Τότε θα γίνεται άντληση νερού τη νύκτα από την κάτω στην πάνω δεξαμενή με τη χρήση της αιολική ενέργειας Η αιολική ενέργεια θα διοχετεύεται: (α) στο Δίκτυο ηλεκτροδότησης και (β) στο Αντλιοστάσιο, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μεταφορά νερού από την κάτω στην επάνω δεξαμενή Το έργο αναμένεται κοστίσει 23 Μ EURO και να έχει ετήσια καθαρή απόδοση ηλεκτρικής ενέργειας περίπου 11 GWh 78

79 Υβριδικά Συστήματα (6/6) Οφέλη υβριδικού ενεργειακού έργου Ικαρίας Ενεργειακή επάρκεια του νησιού ειδικά κατά τους καλοκαιρινούς μήνες όπου η απαιτούμενη ισχύς είναι μεγάλη Μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων από την μείωση της λειτουργίας του τοπικού Θερμικού Σταθμού Αύξηση της απασχόλησης στο νησί, μέσα από τη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας Βελτίωση και ανάπτυξη ηλεκτρικού και οδικού δικτύου Αύξηση των επισκεπτών (επιστημονικός τουρισμός) 79

80 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (1/5) Εικόνα 1: Υδρόμυλοι, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 3: Κατακόρυφος υδροτροχός, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Σχήμα 3: Γενική διάταξη μεγάλου υδροηλεκτρικού έργου (Κρεμαστά στον Αχελώο), ΔΕΗ Α.Ε., Διεύθυνση εκμετάλλευσης υδροηλεκτρικών σταθμών, CC: BY-NC-SA Εικόνα 4: Υδροστρόβιλος Pelton, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 5: Υδροστρόβιλος Pelton- Τρισδιάστατη διάταξη, GE Hydro, CC: BY- NC-SA 80

81 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (2/5) Εικόνα 6: Υδροστρόβιλος Pelton- Κάτοψη, GE Hydro, CC: BY-NC-SA Σχήμα 4: Υδροστρόβιλος Kaplan, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 7: Υδροστρόβιλος Kaplan, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Σχήμα 5: Υδροστρόβιλος Francis, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 8: Φράγμα Tucurui, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." 81

82 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (3/5) Εικόνα 9: Φράγμα Guri (Simón Bolívar), "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 10: Φράγμα Itaipu, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 11: Φράγμα Three Gorges, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 14: Υδροληψία-Υπερχείλιση, ΔΕΛΤΑ Project, CC: BY-NC-SA Εικόνα 15: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα-Εσχάρα υδροληψίας ορεινού τύπου, ΔΕΛΤΑ Project, CC: BY-NC-SA Εικόνα 16: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα- Διώρυγα προσαγωγής παγίδες φερτών, ΔΕΛΤΑ Project, CC: BY-NC-SA 82

83 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (4/5) Εικόνα 17: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα- Δεξαμενές εξάμμωσης, ΔΕΛΤΑ Project, CC: BY-NC-SA Εικόνα 18: ΜΥΗΣ Θερμόρεμα- Αγωγός προσαγωγής, ΔΕΛΤΑ Project, CC: BY-NC-SA Εικόνα 21: Αναρρυθμιστικός ταμιευτήρας και ΜΥΗΕ Αγ. Βαρβάρας (900 kw) για την οικολογική παροχή στον ποταμό Αλιάκμονα, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας.«σχήμα 20: Συστήματα άντλησης ταμίευσης και ζήτηση, CC: BY-NC-SA Εικόνα 22: Σύστημα άντλησης ταμίευσης Kazunogawa, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 23: Σύστημα άντλησης ταμίευσης Okinawa, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." 83

84 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (5/5) Εικόνα 24: Σύστημα άντλησης ταμίευσης Okinawa-Τομή, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 25: Λειτουργία υβριδικών υδροηλεκτρικών έργων, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 26: Υβριδικό Ενεργειακό Έργο Ικαρίας, ΔΕΗ, CC: BY-NC-SA Εικόνα 27: Φράγμα Ράχες Νήσος Ικαρία, Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Σχήμα 26: Υβριδικό ενεργειακό έργο Ικαρίας, ΔΕΗ Ανανεώσιμες, CC: BY- NC-SA Σχήμα 27: Υβριδικό ενεργειακό έργο Ικαρίας, ΔΕΗ Ανανεώσιμες, CC: BY- NC-SA 84

85 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.