ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΙΚΡΩΝ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΩΝ ΣΕ ΑΓΡΟΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ, ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΠΟΡΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΙΚΡΩΝ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΩΝ ΣΕ ΑΓΡΟΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΓΑΚΗΣ ΜΑΡΙΟΣ-ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Πτυχιούχος Γεωπόνος, Α.Π.Θ. ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΓΕΡΑΣΙΜΟΣ ΜΑΡΤΖΟΠΟΥΛΟΣ Θεσσαλονίκη, 2017

2 ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Γ. Μαρτζόπουλος, Ομότιμος Καθηγητής Γεωπονικής Σχολής Α.Π.Θ. Β. Φράγκος, Επίκουρος Καθηγητής Γεωπονικής Σχολής Α.Π.Θ. Θ. Κωτσόπουλος, Επίκουρος Καθηγητής Γεωπονικής Σχολής Α.Π.Θ. 2

3 ΔΗΛΩΣΗ Δηλώνω ότι είμαι ο συγγραφέας της παρούσας έρευνας με τίτλο ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΙΚΡΩΝ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΩΝ ΣΕ ΑΓΡΟΤΙΚΈΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ η οποία συντάχτηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος Γεωργικής Μηχανικής και Υδατικών Πόρων και παραδόθηκε τον μήνα Μάιο του Η αναφερόμενη έρευνα δεν αποτελεί αντιγραφή, ούτε προέρχεται από ανάθεση σε τρίτους. Οι πηγές οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν αναφέρονται σαφώς στη βιβλιογραφία και στο κείμενο, ενώ κάθε εξωτερική βοήθεια, εάν υπήρξε, αναγνωρίζεται ρητά. Όνομα: Γάκης Μάριος-Παναγιώτης Ημερομηνία: 15/06/2017 3

4 EΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Στο σημείο αυτό, της ολοκλήρωσης των μεταπτυχιακών μου σπουδών, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέπων μου, κ. Γεράσιμο Μαρτζόπουλο, ομότιμο καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής, για την καθοδήγηση του καθόλη τη διάρκεια των σπουδών μου, καθώς και για την επίβλεψη του και την επιστημονική του καθοδήγηση κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της παρούσας έρευνας. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον επίκουρο καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής κ. Βασίλειο Φράγκο για την αμέριστη βοήθεια του και για την επιστημονική του καθοδήγηση κατά την διάρκεια της συγγραφής της μεταπτυχιακής μου διατριβής. Ακόμα, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Βασίλειο Φιρφιρή, υποψήφιο διδάκτορα της Γεωπονικής Σχολής για τις επισημάνσεις και διορθώσεις του, καθώς και για την γενικότερη βοήθεια του στο μηχανολογικό τμήμα της διατριβής. Επιπλέον, ευχαριστώ τον κύριο Θωμά Κωτσόπουλο, μέλος της τριμελούς επιτροπής. Τέλος, ευχαριστώ την κα. Άννα Μούτσιου για τη συμβολή της στο οικονομικό τμήμα της έρευνας. Ολοκληρώνοντας, θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τους γονείς μου για την συμπαράσταση τους, καθώς και για την υποστήριξη τους καθόλη τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών. 4

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η θέρμανση του θερμοκηπίου είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για την καλύτερη δυνατή απόδοση της καλλιέργειας, και επομένως ένας παράγοντας με μεγάλη σημασία για τον παραγωγό. Τα τελευταία χρόνια, με τη διάδοση των εναλλακτικών πηγών ενέργειας στη γεωργία, παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον η ερεύνα για την χρήση τους, μεταξύ άλλων, στη θέρμανση του θερμοκηπίου. Εκτός από τα μεγάλα οφέλη που παρουσιάζουν τόσο από περιβαλλοντικής άποψης, όσο και από θέμα εξοικονόμησης ενέργειας, οι εναλλακτικές πηγές ενέργειας μπορούν να έχουν και οικονομικά οφέλη για τον παραγωγό, καθώς παρά το μεγάλο αρχικό τους κόστος, η εγκατάσταση τους μπορεί να φανεί πολύ συμφέρουσα στην πορεία της χρήσης τους. Στην παρούσα έρευνα, η οποία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του Τομέα Εγγείων Βελτιώσεων, Εδαφολογίας και Γεωργικής Μηχανικής της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ., μελετήθηκε η θέρμανση ενός θερμοκηπίου έκτασης πέντε στρεμμάτων με εναλλακτικές πηγές ενέργειας και συγκεκριμένα με τη χρήση αντλίας θερμότητας και ανεμογεννήτριας. Τα συστήματα αυτά στην πορεία συγκρίθηκαν με ένα συμβατικό σύστημα θέρμανσης του θερμοκηπίου με τη χρήση λέβητα πετρελαίου. Η μελέτη έγινε κυρίως από οικονομικής απόψεως με την χρήση του λογισμικού RETscreen, με σύγκριση δύο διαφορετικών συστημάτων για να βρεθεί ποιός τρόπος είναι ο πιο οικονομικά συμφέρων από τη μεριά του παραγωγού, ώστε να μπορέσει να βελτιστοποιήσει τα κέρδη του, με τη χρήση της μεθόδου της καθαρής παρούσας αξίας. 5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ EΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 5 ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΚΕΦΆΛΑΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΉ ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΤΥΠΟΙ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΣΧΗΜΑ ΤΗΣ ΒΑΣΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΤΟΥΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΙΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΒΑΣΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΟ ΥΛΙΚΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΟΥ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΛΥΨΗΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ ΤΩΝ ΣΕΙΡΩΝ ΤΗΣ ΒΑΣΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΔΙΑΘΕΣΙΜΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΞΑΕΡΙΣΜΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΜΕ ΦΥΣΙΚΟ ΕΞΑΕΡΙΣΜΟ ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΚΕΦΆΛΑΙΟ 2: ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΈΣ ΑΝΆΓΚΕΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΊΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΧΡΗΣΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ΑΠΕ) ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΚΕΦΆΛΑΙΟ 3: ΠΑΡΟΥΣΊΑΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΏΝ ΠΡΟΣΟΜΟΊΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΎ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΎ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ENERGYPRO ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ TRNSYS ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ LEAP ΛΟΓΙΣΜΙΚΌ WASP ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ MARKAL/TIMES ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ STREAM ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ RAMSES ΛΟΓΙΣΜΙΚΟRETSCREEN ΛΟΓΙΣΜΙΚΟEMPS ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ INFORCE...43 ΚΕΦΆΛΑΙΟ4 Ο :ΠΕΡΙΓΡΑΦΉΠΡΟΓΡΆΜΜΑΤΟΣRETSCREEN INTERNATIONAL ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ RETSCREEN

7 5.1 ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ RETSCREEN ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ ΛΟΓΩ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΑΕΡΑ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΤΗΣ ΝΥΧΤΑΣ ΚΑΙ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΣΤΟ 1 Ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΣΤΟ 2 Ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ 2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ...69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Ο : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΕΡΕΥΝΑ...73 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY...79 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...80 ΕΛΛΗΝΙΚΗ...80 ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ...83 ΑΠΟ ΤΟ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ

8 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1:Απλό τοξωτό θερμοκήπιο Εικόνα 2:α) Τροποποιημένο τοξωτό θερμοκήπιο β) Πολλαπλό τροποποιημένο τοξωτό θερμοκήπιο Εικόνα 3: α)αμφίρρικτο απλό και β) Αμφίρρικτοπολλαπλό Εικόνα 4: Πάνελ δροσισμού Εικόνα 5: Αερόθερμο Εικόνα 6:Τρόποι θέρμανσης θερμοκηπίων Εικόνα 7:Λογισμικό retscreen Εικόνα 8:Διάγραμμα ροής του λογισμικού RETScreen Εικόνα 9: Β.1 Λογισμικό προγράμματος RETScreen Εικόνα 10: B.2 61WG(20-100)KW Εικόνα 11: Β.3 Στοιχεία ταχύτητας ανέμου στην περιοχή της Θεσσαλονικης Εικόνα 12: Β.4 Πληροφορίες του προγράμματος για μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής Εικόνα 13:B.5 Ενεργειακό μοντέλο Εικόνα 14: Β.6 Καμπύλη ισχύος σε συνάρτηση με την ταχύτητα του ανέμου Εικόνα 15: Β.7 Ανάλυση κόστους Εικόνα 16: Β.8 Υπολογισμός και ανάλυση εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου Εικόνα 17: B.9 Οικονομική ανάλυση RETsceen- συστήματος αντλίας θερμότητας με Α/Γ 65 Εικόνα 18: Β.10 Οικονομική βιωσιμότητα-συστήματος αντλίας θερμότητας με Α/Γ Εικόνα 19: Β.11 Οικονομική ανάλυση RETscreen-συστήματος λέβητα πετρελαιου Εικόνα 20: Β.12 Οικονομική βιωσιμότητα-συστήματος λέβητα πετρελαίου Εικόνα 21: Β.13 Λέβητας ZENTRATHERM L-800/900 KW Εικόνα 22: Β.14 Αθροιστικές χρηματοροές σε συνάρτηση με τον χρόνο για το σύστημα αντλίας-ανεμογεννήτριας..70 Εικόνα 23: Β.15 Αθροιστικές χρηματοροές σε συνάρτηση με τον χρόνο για το σύστημα λέβητα πετρελαίου.71 8

9 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1: Παγκόσμια έκταση θερμοκηπίων Πίνακας 2: Β.1 Παραδοχές θερμοκηπίου Πίνακας 3: Β.2 Χαρακτηριστικά αντλίας 61wg Carrier Πίνακας 4: Β.3 Τεχνικά χαρακτηριστικά του λέβητα ZENTRATHERM L-800/900 Kw Πίνακας 5: Β.4 Χρηματορροές 15ετίας για τα 2 συστήματα Πίνακας 6: Β.5 Υπολογισμός καθαρής παρούσας αξίας ανά σύστημα και σκοπιμότητα Επένδυσης Πίνακας 7: Π.1 Aπεικόνιση έλλειψης και ορισμός ημιαξόνων Πίνακας 8: Π.2 Υπολογισμός συνολικής επιφάνειας υλικού κάλυψης ιδία Πίνακας 9: Π.3 Υπολογισμός όγκου θερμοκηπίου

10 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΥΜΒΟΛΩΝ ΚΑΙ ΜΟΝΑΔΩΝ a το μισό του πλάτους θερμοκηπίου [m], 10 A επιφάνεια [m 2 ], 10 A λ εμβαδόν έλλειψης [m 2 ], 10 A πλευρική πλευρική επιφάνεια [m 2 ], 10 b διαφορά ύψους κορφιά/υδρορροής [m], 10 CF 0 αρχικό κόστος επένδυσης [ ], 10 CF n χρηματορροή για το οικονομικό έτος n [ ], 10 A B C D D πλάτος θερμοκηπίου [m], 10 H ύψος κορφιά θερμοκηπίου [m], 10 H ύψος υδρορροής θερμοκηπίου [m], 10 L μήκος θερμοκηπίου [m], 10 H L N N αριθμός αερισμών ανά ώρα, 11 n έτος, 11 NPV καθαρά παρούσα αξία, 11 P ελ περίμετρος έλλειψης [m], 11 P Q Q α απώλειες λόγω αερισμού [kw], 11 Q θ απώλειες θερμότητας [kw], 11 Q συν συνολικές απώλειες θερμοκηπίου [kw], 11 U ολικός συντελεστής θερμοπερατότητας [W/m 2 / o C], 11 U PE ολικός συντελεστής θερμοπερατότητας ΡΕ [W/m 2 / o C], 11 V όγκος θερμοκηπίου [m 3 ], 11 V παρ όγκος παραλ/δου κομματιού θερμοκηπίου [m 3 ], 11 V σκεπ όγκος ημικυλ/κου κομματιού θερμοκηπίου [m 3 ], 11 Β πλάτος θερμοκηπίου [m], 10 Δ θ διαφορά εσωτερικής-εξωτερικής θερμοκρασίας [ ο C], 11 U V Β Δ Π π σταθερά, 11 10

11 ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ 11

12 Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή 1.1. Γενικά για τα θερμοκήπια Η προστατευόμενη καλλιέργεια ή τα Συστήματα Γεωργίας Ελεγχόμενου Περιβάλλοντος χρησιμοποιούνται σε ολόκληρο τον κόσμο ως μια δυναμική διαδικασία παραγωγής. Προστατεύουν την παραγωγή από τις αντίξοες κλιματολογικές συνθήκες καθώς και τα παράσιτα και προσφέρουν την δυνατότητα τροποποίησης του μικροκλίματος και δημιουργίας ευνοϊκού περιβάλλοντος για την ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών με όρους ποσότητας και ποιότητας (Van Hentenetal, 2006).Η προστατευόμενη καλλιέργεια έχει αποδειχθεί ότι είναι άκρως αποτελεσματική και τις τελευταίες δεκαετίες έχει εξαπλωθεί σε ολόκληρο τον κόσμο. Ο πίνακας 1 περιλαμβάνει την εκτιμώμενη έκταση θερμοκηπίων σε διάφορες περιοχές της γης. ΠΕΡΙΟΧΗ Πλαστικά Υαλόφρακτα Σύνολο θερμοκήπια θερμοκήπια Δυτική Ευρώπη Ανατολική Ευρώπη Αφρική Μέση Ανατολή Βόρεια Αμερική Κεντρική/ Νότια Αμερική Κίνα/ Ιαπωνία/ Ωκεανία Σύνολο Πίνακας 1: Παγκόσμια έκταση θερμοκηπίων (Giacomell et al, 2007) Πιο συγκεκριμένα, θερμοκήπιο είναι µια κατασκευή η οποία καλύπτεται µε διαφανές υλικό για να είναι δυνατή η είσοδος όσο το δυνατόν περισσότερου φωτισμού που σκοπό έχει την ανάπτυξη των φυτών. Το ύψος τους είναι τέτοιο που επιτρέπει την είσοδο των ανθρώπων μέσα σε αυτά για εργασία αλλά και την προστασία τους όταν οι καιρικές συνθήκες είναι αντίξοες. Γενικότερα µε το θερμοκήπιο αποφεύγονται οι ζημιές από τις άσχημες καιρικές συνθήκες, υπάρχει η δυνατότητα ρύθμισης των παραγόντων του περιβάλλοντος των φυτών και περιορίζεται η ανάπτυξη ασθενειών στα φυτά. Επιπλέον είναι εφικτός ο χρονικός προγραμματισμός της παραγωγής έτσι ώστε να προμηθεύεται η αγορά µε προϊόντα την απαιτούμενη χρονική στιγμή, ενώ είναι δυνατή η αύξηση της παραγωγής και η βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων εφόσον οι συνθήκες του περιβάλλοντος είναι οι καλύτερες δυνατές. Μια σωστή κατασκευή σε συνδυασμό µε τον κατάλληλο εξοπλισμό και τις ικανότητες του καλλιεργητή καλύπτει όλες τις προϋποθέσεις για ένα επιτυχημένο θερμοκήπιο. 12

13 Όλα τα θερμοκήπια, ασχέτως γεωγραφικής τοποθεσίας, διέπονται από βασικά στοιχεία ελέγχου του κλίματος Αυτά τα βασικά στοιχεία είναι (Giacomell et al, 2007): Ισχυρή δομή ή μεταλλική κατασκευή που παρέχει ένα φυσικό όριο και δομική στήριξη. Υλικό κάλυψης που παρέχει προστασία από αντίξοες καιρικές συνθήκες, ενώ εγκλωβίζει την θερμότητα και περιορίζει την μεταφορά μάζας και εντόμων Εξοπλισμό για επίτευξη περιβαλλοντικού ελέγχου για να διατηρηθούν οι επιθυμητές συνθήκες ανάπτυξης και παραγωγής. Σύστημα θρέψης για παροχή H 2 O, O 2 και θρεπτικών στοιχείων στο ριζικό σύστημα των φυτών Ιστορική αναδρομή Οι πρώτες προσπάθειες καλλιέργειας φυτών εκτός του φυσικού τους περιβάλλοντος πραγματοποιήθηκαν από τους Κινέζους πολλές χιλιετηρίδες προ Χριστού. Τόσο στην Αίγυπτο όσο και στην Περσία, πολλούς αιώνες προ Χριστού, καλλιεργούσαν λουλούδια σε δοχεία µε στόχο των στολισμό των αιθουσών κατά την διάρκεια των εορτών. Γενικότερα η ανάγκη του ανθρώπου για την ευκολότερη εξασφάλιση της τροφής του, τον οδήγησε στο μάζεμα και την καλλιέργεια φυτών (Ζέκας, 2014) Από τους Έλληνες συγγραφείς του 5 ου π.χ. αιώνα και πιο συγκεκριμένα από τον Πλάτωνα, περιγράφεται ότι σε ειδικές λατρευτικές περιπτώσεις που αναφέρονται ως «Κήποι του Άδωνη», αναπτύσσονταν φυτά σε ειδικούς χώρους µε ταχύτατους ρυθμούς και αναφέρει ότι αναπτύσσονταν φυτά που προστατευόταν από το κρύο. Επίσης τον 5 0 π.χ. αιώνα ο Θεόφραστος αναφέρεται ως ο πρώτος που μελέτησε την επίδραση που ασκούν το έδαφος, η θερμότητα και ο άνεμος στις καλλιέργειες. Επίσης το π.χ. αναφέρει ότι για την καλλιέργεια φυτών εκτός εποχής χρησιμοποιούνταν δοχεία που στην βάση τους είχαν μισοχωνεμένη κοπριά που αύξανε την θερμοκρασία της ρίζας και του υποστρώματος µε την ζύμωση. Τα δοχεία αυτά βρισκόταν σε καρότσι και μεταφέρονταν σε ειδικούς χώρους για προστασία από το κρύο (Παυλίδου Σ., 2005). Πιο συστηματικές προσπάθειες πρωϊμησης λαχανικών και ανθέων έγιναν στην Ρωμαϊκή εποχή. Το 42 π.χ. ο αυτοκράτορας Νέρων διέταζε να κατασκευαστεί µε την επίβλεψη ενός ιατρού θερμαινόμενος χώρος µε υλικά τάλκη και μίκα µε σκοπό να χρησιμοποιηθεί τον χειμώνα για ανάπτυξη αγγουριών.οι Ρωμαίοι καλλιεργούσαν τον 1 ο αιώνα φρούτα και κηπευτικά σε θερµοσπορεία. Ο κηπουρός του Τιβέριου Καίσαρα για να προσφέρει στον Καίσαρα όλο τον χρόνο σαλάτα αγγουριού που αποτελούσε μέρος της δίαιτάς του, χρησιμοποιούσε μεγάλα δοχεία που σκεπάζονταν µε διαφανείς επιφάνειες του ορυκτού μίκα. Έτσι διατηρούνταν η θερμότητα η προερχόμενη από την ζύμωση της κοπριάς και επιπλέον ήταν επιτρεπτή η είσοδος του φωτός στον χώρο του φυτού (Τραντάς, 2007). Η πρωϊµηση κηπευτικών που άρχισε µε τους Ρωµαίους ξεχάστηκε για πολλούς αιώνες εξαιτίας των κακών καταστάσεων που επικράτησαν στον χώρο. Τον 16 ο µ.χ. αιώνα οι 13

14 έμποροι και οι εξερευνητές αρχίζουν να μεταφέρουν εξωτικά φυτά που δεν μπορούσαν να επιζήσουν στο κλίμα της Β. Ευρώπης. Δημιουργήθηκαν ειδικοί Βοτανικοί κήποι αρχικά στην Ιταλία και Μετά στην Ολλανδία και την Αγγλία µε σκοπό την παρατήρηση των εξωτικών φυτών. Τον 17 ο αιώνα τα εξωτικά φυτά εκτός από το βοτανικό και φαρμακευτικό ενδιαφέρον που παρουσίαζαν άρχισαν να χρησιμοποιούνται και ως φυτά διακόσμησης και παραγωγής από την αριστοκρατία της Βόρειας Ευρώπης. Πολύ δημοφιλή ήταν τα εσπεριδοειδή των οποίων η καλλιέργεια ήταν σχετικά εύκολη. Τον 18 ο αιώνα κατασκευάζονταν πλέον θερμοκήπια µε ξύλινο σκελετό και υαλοπίνακες. Οι Ολλανδοί ήταν από τους πρώτους που χρησιμοποίησαν στέγη µε κεκλιμένες επιφάνειες από γυαλί. Με το τέλος του 18 ου µ.χ. αιώνα η τέχνη της ανάπτυξης των φυτών έγινε πλέον επιστήμη (Τραντάς, 2007). Τον 19 ο αιώνα υπήρχε μεγάλη εξέλιξη στα θερμοκήπια και για πρώτη φορά προτάθηκαν ο σίδηρος και το γυαλί για την κατασκευή των θερμοκηπίων. Τέλος, τον 20 ο αιώνα τα θερμοκήπια εξελίσσονται ραγδαία από πλευράς υλικών κατασκευής. Το γυαλί αντικαθιστούν τα εύκαμπτα και τα σκληρά φύλλα πλαστικού ενώ κατασκευάζονται σκελετοί θερμοκηπίων τόσο από ξύλο, όσο από αλουμίνιο και γαλβανισµένο σίδηρο. Τον αιώνα αυτό η εξέλιξη της ηλεκτρονικής σε συνδυασμό µε την αύξηση του επιπέδου των γνώσεων σχετικά µε τις ανάγκες για αύξηση και ανάπτυξη των φυτών επέτρεψαν την εξέλιξη των θερμοκηπίων σε μεγάλο βαθμό(παυλίδου Σ., 2005) Τα θερμοκήπια στην Ελλάδα Στην χώρα µας οι πρώτες συστηματικές εγκαταστάσεις θερμοκηπίων ξεκίνησαν το 1955 και αποτελούνταν από υαλόφρακτα θερμοκήπια για παραγωγή καλλωπιστικών φυτών. Από το 1961 και μετά σημειώνεται σημαντική εξάπλωση των θερμοκηπίων µε την χρήση του πλαστικού φύλλου πολυαιθυλενίου ως υλικού κάλυψης. Το υλικό αυτό ήταν αρκετά οικονομικό και ευπροσάρμοστο όσον αφορά τα διάφορα σχήματα των σκελετών και έτσι πολλοί καλλιεργητές κατασκεύαζαν µόνοι τους θερμοκήπια χωρίς την απαίτηση σημαντικών κεφαλαίων. Η δημιουργία διαφόρων βιοτεχνιών κατασκευής µε την πάροδο των χρόνων, βελτίωσαν πολύ την ποιότητα κατασκευής των θερμοκηπίων µε αποτέλεσμα την σημαντική τους εξάπλωση, τα οποία έφτασαν στα στρέμματα το 1999(Παυλίδου Σ., 2005).Την εικοσαετία παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση των εκτάσεων των θερμοκηπίων η οποία συνεχίστηκε και την δεκαετία µε ελαφρώς βραδύτερους ρυθμούς. Η Ελλάδα κατέχει την έβδομη θέση στην Ευρωπαϊκή Ένωση σε θερμοκηπιακή εδαφική κάλυψη με το 45% να βρίσκεται στην Κρήτη και έχει πολλά περιθώρια για επιπλέον στρεμματική ανάπτυξη αν θεωρήσουμε ότι η Ισπανία έχει επτά φορές μεγαλύτερη στρεμματική κάλυψη και η Ιταλία πέντε. Τα θερμοκήπια στην Ελλάδα είναι σε μεγάλο ποσοστό με πλαστικό κάλυμμα (95%) και αυτό έχει σαν συνέπεια μια υστέρηση στην διαμόρφωση των ελεγχόμενων συνθηκών για ποιοτική και ποσοτική παραγωγή σε σχέση 14

15 με τις ανταγωνίστριες χώρες (Μαυρογιαννόπουλος2001). Ο σκελετός των θερμοκηπίων κατασκευάζεται συνήθως από γαλβανισμένο σίδερο ή ξύλο. Έτσι παρά τις γενικά ευνοϊκές κλιματολογικές συνθήκες της χώρας μας μια σειρά από αιτίες δεν έχουν επιτρέψει να πρωταγωνιστήσει η χώρα μας στην παραγωγή σημαντικών ποσοτήτων θερμοκηπιακών προϊόντων. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με άρθρο του Τσιρογιάννη (2003) τα θερμοκήπια στην Ελλάδα καταλαμβάνουν µία έκταση περίπου στρεµµάτων. Παρά την ανάπτυξη αυτή η ποιότητα των κατασκευών που είναι άμεσα συνδεδεμένη µε την παραγωγικότητα των θερµοκηπιακών εκμεταλλεύσεων- παραμένει σε χαμηλά επίπεδα. Ενδεικτικό της κατάστασης είναι ότι ακόμη και σήμερα τα μισά σχεδόν από τα Ελληνικά θερμοκήπια είναι χωρικού τύπου, δηλαδή κατασκευασμένα εμπειρικά από τους ίδιους τους παραγωγούς. Σήμερα η έρευνα γύρω από τα θερμοκήπια συνεχίζεται επιδιώκοντας τη λύση προβλημάτων που αφορούν την κατασκευή και τον εξοπλισμό, την αύξηση της ποσότητας και της ποιότητας της παραγωγής, τη μικρότερη επιβάρυνση του φυσικού περιβάλλοντος και την προστασία της ανθρώπινης υγείας από την παραγωγική διαδικασία στο θερμοκήπιο Τύποι θερμοκηπίων «Δεν υπάρχει ένα και μόνο είδος θερμοκηπίου, αντιθέτως παρατηρείται ότι τα θερμοκήπια διαφέρουν μεταξύ τους από κατασκευαστικής πλευράς, στο σχήμα και στις διαστάσεις της βασικής τους μονάδας, καθώς και στα χρησιμοποιούμενα υλικά σκελετού και κάλυψης. Η βασική κατασκευαστική μονάδα ενός θερμοκηπίου είναι το μικρότερο πλήρες τμήμα του, το οποίο επαναλαμβανόμενο κατά μήκος και κατά πλάτος σχηματίζει το σύνολο» (Ψυλλάκη, 2009) Διάκριση θερμοκηπίων με βάση το σχήμα της βασικής κατασκευαστικής μονάδας (Ελ Λατίφ, 2015) I. Θερμοκήπια τοξωτά Στα τοξωτά θερμοκήπια, η απλή κατασκευαστική του μονάδα επαναλαμβάνεται από δύο συνεχόμενα πλαστικά ή μεταλλικά τόξα. Είναι εύκολα στη κατασκευή τους, διαθέτουν ελαφρύ σκελετό και το κόστος για την κατασκευή τους είναι χαμηλό. Στο συγκεκριμένο τύπο θερμοκηπίου το άνοιγμα των τόξων κυμαίνεται από 5 ως10m, το μέγιστο ύψος είναι 3m και η απόσταση μεταξύ των τόξων είναι 0,8 ως 2m. 15

16 Χωρίζονται σε: Απλό τοξωτό: το θερμοκήπιο που σχηματίζεται με την κατά μήκος επανάληψη της κατασκευαστικής μονάδας. Τροποποιημένο τοξωτό απλό. Τροποποιημένο τοξωτό πολλαπλό: το θερμοκήπιο που σχηματίζεται από την κατά μήκος και πλάτος επανάληψη της κατασκευαστικής του μονάδα. Εικόνα 1:Απλό τοξωτό θερμοκήπιο(ελ Λατίφ, 2015) Εικόνα 2:α) Τροποποιημένο τοξωτό θερμοκήπιο β) Πολλαπλό τροποποιημένο τοξωτό θερμοκήπιο(ελ Λατίφ, 2015) 16

17 II. Θερμοκήπιο αμφίρρικτο ή αμφικλινή. Τα θερμοκήπια αυτά μπορεί να είναι χωρικού τύπου ή τυποποιημένα. Χωρίζονται σε: Αμφίρρικτο απλό: το θερμοκήπιο που σχηματίζεται με την κατά μήκος επανάληψη της κατασκευαστικής μονάδας Αμφίρρικτο πολλαπλό: το θερμοκήπιο που σχηματίζεται με τη κατά μήκος και πλάτος επανάληψη της κατασκευαστικής μονάδας Εικόνα 3: α)αμφίρρικτο απλό και β) Αμφίρρικτο πολλαπλό(ελ Λατίφ, 2015) Διάκριση με βάση τον τρόπο κατασκευής τους (Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίμων, 1992). Ανάλογα με τον τρόπο που θα ακολουθηθεί στο να κατασκευαστεί ένα θερμοκήπιο καθορίζεται και ο τύπος του θερμοκηπίου που μπορεί να είναι ένας από τους ακόλουθους τύπους που αναφέρονται: Χωρικού τύπου: Χαρακτηρίζονται τα θερμοκήπια που κατασκευάζονται από τους ίδιους τους παραγωγούς. Ο σκελετός του θερμοκηπίου χωρικού τύπου είναι κατασκευασμένος από μη εμποτισμένη ξυλεία ή από σωλήνες και η κάλυψή τους γίνεται από μαλακό πλαστικό. Το μοναδικό πλεονέκτημα, που παρουσιάζουν τα εν λόγω θερμοκήπια, είναι το μικρό κόστος κατασκευής. 17

18 Τυποποιημένα: Τα θερμοκήπια που χαρακτηρίζονται ως τυποποιημένα είναι εκείνα που κατασκευάζονται από βιοτεχνίες και από βιομηχανίες σε μαζική παραγωγή. Τα τυποποιημένα θερμοκήπια χωρίζονται σε τρία είδη που είναι τα ακόλουθα: Θερμοκήπια με ξύλινο σκελετό και με πλαστική κάλυψη Θερμοκήπια με σκελετό από γαλβανισμένο χάλυβα και με πλαστική κάλυψη Γυάλινα θερμοκήπια Διάκριση με βάση τις διαστάσεις της βασικής κατασκευαστικής μονάδας (Θεοχάρης, 2015) Θερμοκήπια χαμηλά Στα θερμοκήπια που ονομάζονται χαμηλά, η κατασκευή τους έχει ως εξής: η χαμηλή πλευρά τους έχει ύψος 1,8m έως 2,6m. Τα χαμηλά θερμοκήπια πλεονεκτούν στο ότι οι απώλειες της ενέργειας είναι μηδαμινές λόγω του μικρού όγκου τους. Τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν αυτού του τύπου τα θερμοκήπια είναι: Δεν διαθέτουν τον καλύτερο δυνατό εξαερισμό με αποτέλεσμα να μην επικρατούν οι κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών. Οι καλλιεργητικές εργασίες που πραγματοποιούνται στο εσωτερικό τους γίνονται μετά δυσκολίας λόγω του χαμηλού ύψους τους. Θερμοκήπια ψηλά Στα θερμοκήπια που χαρακτηρίζονται ως ψηλά, η κατασκευή τους έχει ως εξής: η χαμηλή πλευρά τους έχει ύψος πάνω από 2,6m. Τα πλεονεκτήματα που έχουν τα ψηλά θερμοκήπια είναι τα ακόλουθα: Ο καλός φυσικός εξαερισμός Ευρύχωρα και φωτεινά Οι καλλιεργητικές εργασίες πραγματοποιούνται εύκολα. Θερμοκήπια μεγάλου πλάτους Στα θερμοκήπια μεγάλου πλάτους η κατασκευαστική μονάδα τους είναι πάνω από 5m. Στα θερμοκήπια αυτού του τύπου τα πλεονεκτήματα είναι τρία και αναφέρονται παρακάτω: Διευκολύνεται η μηχανική καλλιέργεια των φυτών Διευκολύνονται οι καλλιεργητικές εργασίες 18

19 Ο χώρος είναι ευρύχωρος και υπάρχει φωτεινότητα Θερμοκήπια μικρού πλάτους Στα θερμοκήπια μικρού πλάτους η κατασκευαστική τους μονάδα είναι κάτω από 5m. Τα θερμοκήπια αυτού του τύπου πλεονεκτούν στα ακόλουθα: Έχουν μικρότερο κόστος συγκριτικά μετά τα θερμοκήπια μεγάλου πλάτους Αερίζονται εύκολα Διάκριση με βάση το χρησιμοποιούμενο υλικό κατασκευής του σκελετού της κατασκευαστικής μονάδας (Μπαρτζάνας, 1998) Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα για την κατασκευή του σκελετού των θερμοκηπίων είναι το ξύλο, ο χάλυβας και το αλουμίνιο. προτίμηση του ενός του άλλου υλικού εξαρτάται από το επιθυμητό ελεύθερο πλάτος της κατασκευής, το κόστος των υλικών και το μηχανολογικό εξοπλισμό που διαθέτει ο κατασκευαστής. Ξύλο Το ξύλο χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή θερμοκηπίων με μικρό ελεύθερο πλάτος κατασκευαστικής μονάδος, κάτω από 6 m, λόγο της μικρότερης μηχανικής αντοχής του έναντι των άλλων υλικών. μεγάλη έκταση, στην χώρα μας, των θερμοκηπίων που είναι κατασκευασμένα με ξύλινο σκελετό συνδυασμό ξύλου και μετάλλου, οφείλεται στο χαμηλό κόστος του ξύλου και τις κλιματικές συνθήκες που επιτρέπουν την ανάπτυξη κατασκευών χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις. Το ξύλο ως υλικό κατασκευής παρουσιάζει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: - Έχει σχετικά μικρό κόστος. Δεν δημιουργεί σημαντικές φθορές στο πλαστικό, γιατί δεν υπερθερμαίνεται όπως το μέταλλο. -Για την επεξεργασία του αρκεί ένας απλός εξοπλισμός και μπορεί ο ίδιος ο καλλιεργητής να κατασκευάσει ένα φθηνό θερμοκήπιο. Τα θερμοκήπια με ξύλινο σκελετό έχουν κατά 3-10% λιγότερες απώλειες θερμότητας από τα αντίστοιχα με μεταλλικό σκελετό. μικρότερη μηχανική αντοχή σε σχέση με το μέταλλο, η μεταβολή του σχήματος από την εναλλαγή ύγρανσης και ξήρανσης, η εύκολη προσβολή από βιολογικούς εχθρούς και η μεγαλύτερη σκίαση στο χώρο του θερμοκηπίου είναι μερικά από τα μειονεκτήματα του ξύλου ως υλικό κατασκευής του σκελετού του θερμοκηπίου. 19

20 Αλουμίνιο Η χρήση του αλουμινίου στα θερμοκήπια έχει γενικευθεί. Δεν βρήκε εφαρμογή από παραγωγούς που κατασκευάζουν οι ίδιοι θερμοκήπια. Η χρήση του αλουμινίου ως υλικό κατασκευής σκελετού θερμοκηπίου παρουσιάζει ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι των άλλων μετάλλων και του ξύλου: - Είναι υλικό που έχει μεγάλη αντοχή, δεν απαιτεί συντήρηση, είναι ελαφρύ, εύχρηστο και δεν οξειδώνεται εύκολα. - Οι διατομές των διαφόρων στοιχείων είναι μικρότερες, γεγονός που αν συνδυαστεί με το μικρό ειδικό βάρος, δίνει πολύ μικρού βάρους κατασκευή. Επομένως η κατασκευή αυτή απαιτεί επίσης μικρότερης διατομής φέροντα στοιχεία και παρέχει τη δυνατότητα χρησιμοποίησης λιγότερων τέτοιων στοιχείων. Το γεγονός αυτό έχει σαν συνέπεια τη μειωμένη σκίαση του θερμοκηπίου και την επίτευξη μεγαλυτέρων ανοιγμάτων από στύλο σε στύλο. - Τα διάφορα στοιχεία, επειδή διαμορφώνονται με εξώθηση, μπορούν να κατασκευασθούν σε πολύπλοκες διατομές, ικανές να δώσουν καλή στεγανότητα και αποκομιδή του νερού της συμπύκνωσης. - Προσφέρεται πολύ για την κατασκευή των ανοιγμάτων εξαερισμού, γιατί δίνει ελαφρύτερα πλαίσια που δεν δημιουργούν προβλήματα λειτουργίας. Συνήθως στα γυάλινα θερμοκήπια, για οικονομικούς λόγους, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το χάλυβα. Από αλουμίνιο κατασκευάζονται τα λεπτά στοιχεία του σκελετού, πάνω από τα οποία τοποθετούνται οι υαλοπίνακες, ενώ από χάλυβα σχηματίζεται ο βασικός σκελετός. Στην κατασκευή των λεπτών στοιχείων του σκελετού του θερμοκηπίου χρησιμοποιούνται ειδικές διατομές αλουμινίου. Λόγο της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας (λ=233 Watt/m.C0), το αλουμίνιο λειτουργεί ως θερμική γέφυρα, μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος, όπου συμπυκνώνεται η υγρασία, γι αυτό πρέπει να προβλεφθεί ειδική διατομή στα διάφορα τεμάχια, ώστε η υγρασία που συμπυκνώνεται να οδηγείται στην περιφέρεια του θερμοκηπίου. Το αλουμίνιο, ιδιαίτερα το ανοδιωμένο, δεν διαβρώνεται από την ατμόσφαιρα του θερμοκηπίου και δεν απαιτεί βαφή. Χάλυβας Ο χάλυβας χρησιμοποιείται σε ευρεία κλίμακα στην κατασκευή των θερμοκηπίων. σκελετός αποτελείται από σωλήνες διατομές διαφόρων σχημάτων όπως Ε, Γ, Τ, Η, I κ.λ.π. Υπάρχουν θερμοκήπια που είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένα από χάλυβα και θερμοκήπια που μόνο τα κύρια στοιχεία του σκελετού τους είναι από χάλυβα και τα υπόλοιπα προέρχονται από συνδυασμό με το αλουμίνιο ή το ξύλο. Ο χάλυβας, λόγω της υψηλής αντοχής του, απαιτεί σχετικά μικρές διατομές για δεδομένο φορτίο. Τα βασικότερα προβλήματα με τον χάλυβα είναι η προστασία από την επιφανειακή οξείδωση, στο υγρό περιβάλλον του θερμοκηπίου, το υψηλό κόστος και η 20

21 δυσκολότερη διαμόρφωση του σε σχέση με το ξύλο. συνηθέστερος τρόπος προστασίας του χάλυβα είναι το γαλβάνισμα. Γαλβάνισμα είναι η επιψευδαργύρωση χαλύβδινων χυτοσιδηρών επιφανειών, με σκοπό την προστασία τους από την οξείδωση. ρυθμός οξείδωσης του ψευδαργύρου είναι το 1/10 έως 1/15 του ρυθμού του κοινού χάλυβα Διάκριση με βάση τα χρησιμοποιούμενα υλικά κάλυψης (Ψυλλάκη, 2009) Υαλόφρακτα θερμοκήπια Στα υαλόφρακτα θερμοκήπια συναντάμε την ικανότητα τους να διατηρούν πολύ καλή περατότητα στο φως η οποία διαρκεί για πολλά χρόνια με αποτέλεσμα το διαφανές κάλυμμα να μη χρειάζεται να αντικατασταθεί. Αντικατάσταση του καλύμματος γίνεται μόνο σε περιπτώσεις θραυσμένων υαλοπινάκων που συνήθως έχουν προκληθεί από την πτώση χαλαζίου. Επίσης συντελεστής θερμοπερατότητας σε αυτού του τύπου τα θερμοκήπια είναι μικρός και αυτό έχει σαν συνέπεια να καταναλώνουν μικρότερη ενέργεια για θέρμανση. Στα υαλόφρακτα θερμοκήπια ο σκελετός τους πρέπει να καλής κατασκευής και άκαμπτος και οι επιφάνειες τους να είναι επίπεδες. Θερμοκήπια από εύκαμπτο πλαστικό διαφανές κάλυμμα Στα θερμοκήπια που κατασκευάζονται από εύκαμπτο διαφανές πλαστικό κάλυμμα ο σκελετός τους είναι ελαφρύς, μπορούν να έχουν οποιοδήποτε σχήμα και κοστίζουν πολύ λιγότερο. Η περατότητα του φωτός στο χώρο του θερμοκηπίου που έχει κατασκευαστεί από εύκαμπτο πλαστικό διαφανές κάλυμμα κάθε τρία χρόνια φτάνει τη μέγιστη τιμή της, γεγονός που οφείλεται στο ότι η αντοχή του καλύμματος διαρκεί μόνο για τρία χρόνια και μετά τη διέλευση των τριών χρόνων πρέπει να αντικατασταθεί. Θερμοκήπια από άκαμπτο πλαστικό διαφανές κάλυμμα Σε τέτοιου τύπου θερμοκήπια ο σκελετός τους είναι ελαφρύτερος συγκριτικά από των υαλόφρακτων και έχουν μεγάλη ποικιλία σχημάτων και είναι σχετικά ανθεκτικά σε περιπτώσεις που έχουμε πτώση από χαλάζι ή και χιόνι. Θερμοκήπια που έχουν κατασκευαστεί όντας καλυμμένα με διπλές πολυκαρβονικές ή ακρυλικές επιφάνειες έχουν την δυνατότητα να εξασφαλίζουν σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας. Στα θερμοκήπια που έχουν ως κατασκευαστικό υλικό το άκαμπτο πλαστικό διαφανές κάλυμμα η περατότητα του συγκεκριμένου καλύμματος στο φως μειώνεται κατά τη διέλευση του χρόνου εξαιτίας της μικρής διάρκειας ζωής του καλύμματος που υπολογίζεται από 4 έως 5 χρόνια. Τέλος το κόστος των συγκεκριμένων θερμοκηπιακών κατασκευών είναι μικρότερο από αυτό των υαλόφρακτων. 21

22 Διάκριση με βάση των αριθμών των σειρών της βασικής κατασκευαστικής μονάδας (Ψυλλάκη, 2009) Απλής γραμμής θερμοκήπια Η επόμενη διάκριση στα θερμοκήπια γίνεται σύμφωνα τον αριθμό σειρών της βασικής κατασκευαστικής μονάδας. Η πρώτη διάκριση που προκύπτει είναι εκείνη της απλής γραμμής θερμοκηπίων τα οποία κατασκευάζονται με διάταξη των βασικών κατασκευαστικών μονάδων σε μια σειρά. Τα απλής γραμμής θερμοκήπια: 1. Επιτρέπουν τη μεγάλη διείσδυση του φωτός στο εσωτερικό του θερμοκηπίου για το λόγο ότι δέχονται περισσότερο διάχυτο φωτισμό από τις πλευρές τους. 2. Έχουν αποτελεσματικότερο φυσικό εξαερισμό από τα πλευρικά τους παράθυρα εξαιτίας του μικρού τους πλάτους. Μειονεκτούν όμως τα θερμοκήπια απλής γραμμής, στο ότι δεν αξιοποιούν ικανοποιητικά την έκταση του αγρού στον οποίο εγκαθίστανται και έχουν αυξημένες απώλειες ενέργειας κατά την θέρμανσή τους. Πολλαπλής γραμμής θερμοκήπια Τα πολλαπλής γραμμής θερμοκήπια προέρχονται από τα απλής γραμμής θερμοκήπια που έχουν συνδεθεί μεταξύ τους σε παράλληλη διάταξη. Η ένωση των θερμοκηπίων απλής γραμμής που οδηγεί στην δημιουργία των πολλαπλής γραμμής γίνεται ως εξής: στην ένωση των πλευρών της οροφής τοποθετείται υδρορροή για την απομάκρυνση του νερού της βροχής ή του λιωμένου χιονιού. Τα θερμοκήπια πολλαπλής γραμμής χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα: 1. Ο εσωτερικός τους χώρος είναι μεγάλος και συνεχής γεγονός που επιτρέπει τη χρήση μηχανημάτων στη καλλιέργεια των φυτών 2. Παρουσιάζουν οικονομία στη θέρμανση πράγμα που δικαιολογείται γιατί έχουν μικρότερη επιφάνεια καλύμματος ανά μονάδα επιφάνειας εδάφους. Το μειονέκτημα που θα μπορούσαμε να προσάψουμε σε τέτοιου είδους θερμοκήπια είναι ότι έχουν κακό παθητικός εξαερισμό πράγμα που παρουσιάζεται όταν αυτά καλύπτουν μεγάλη και συνεχόμενη έκταση. Τα θερμοκήπια πολλαπλής γραμμής θεωρούνται ότι είναι καταλληλότερα για τη καλλιέργεια γλαστρικών φυτών εσωτερικού χώρου Διάκριση με βάση το διαθέσιμο σύστημα εξαερισμού (Ψυλλάκη, 2009) Θερμοκήπια με φυσικό εξαερισμό Οι τύποι θερμοκηπίων που προκύπτουν από τη διάκριση του διαθέσιμου συστήματος εξαερισμού είναι δύο, τα θερμοκήπια με φυσικό εξαερισμό και με δυναμικό εξαερισμό. 22

23 Αναφορικά μετά θερμοκήπια με φυσικό εξαερισμό βλέπουμε ότι ο εξαερισμός των θερμοκηπίων αυτών γίνεται από τα παράθυρα οροφής και από τα πλευρικά παράθυρα. Τα θερμοκήπια που διαθέτουν παθητικό εξαερισμό διακρίνονται στα εξής: Σε θερμοκήπια με ανοίγματα μόνο πλευρικά. Το πλεονέκτημα αυτών των θερμοκηπιακών κατασκευών είναι ότι κοστίζουν πιο φθηνά αλλά, αν το πλάτος του θερμοκηπίου υπερβαίνει τα 16m δεν έχουν ικανοποιητικό εξαερισμό Και σε θερμοκήπια με ανοίγματα πλευρικά και συνεχόμενα οροφής. Αυτού του τύπου τα θερμοκήπια είναι ακριβότερα αλλά ο εσωτερικός τους χώρος έχει πολύ πιο ικανοποιητικό εξαερισμό. Θερμοκήπια με δυναμικό εξαερισμό Στα θερμοκήπια αυτού του είδους ο εξαερισμός γίνεται με δυναμικά μέσα (εξαεριστήρες) Ελληνικοί τύποι θερμοκηπίων (Ψυλλάκη, 2009) Στον ελλαδικό χώρο εντοπίζουμε εφτά τύπους κατασκευής θερμοκηπιακών εγκαταστάσεων που είναι οι εξής: Τύπος Πρέβεζας Τύπος Σκάλας Τύπος Μακεδονίας ή Θεσσαλονίκης Τύπος Τυμπακίου Τύπος Ιεράπετρας Τύπος Φιλιατρών Βελτιωμένος τύπος Φιλιατρών Τύπος Πρέβεζας Ο παλαιότερος τύπος θερμοκηπίου που κατασκευάστηκε στην Ελλάδα και πρωτοεμφανίστηκε στην περιοχή της Πρέβεζας είναι ο τύπος Πρέβεζας. Στα θερμοκήπια τα οποία έχουν δημιουργηθεί σύμφωνα με τον τύπο της Πρέβεζάς η κατασκευαστική τους δομή έχει ως εξής: ο σκελετός τους ήταν κατασκευασμένος από καλάμια τα οποία τοποθετούνταν σε δύο παράλληλες γραμμές που απείχαν μεταξύ τους 4 με 4,5m ενώ η απόσταση μεταξύ των καλαμιών ήταν 0,6 με 0,9m. Όταν τοποθετούσαν τα καλάμια στο έδαφος, τα έκαμπταν προς το κέντρο και τα έδεναν με τα αντίστοιχα της επόμενης γραμμής ώστε να σχηματιστεί τόξο. Για μεγαλύτερη σταθεροποίηση τοποθετούνταν τρεις σειρές καλαμιών η μία στη κορυφή και οι άλλες δύο στα πλάγια. Σαν υλικό κάλυψης χρησιμοποιούσαν πολυαιθυλένιο του οποίου τις άκρες παράχωναν στο έδαφος. Τα θερμοκήπια που βάσισαν την κατασκευή του στον τύπο της Πρέβεζας χαρακτηρίζονται το πλεονέκτημα του μικρού κόστους της κατασκευής του αλλά και από τη μικρή διάρκεια ζωής της κατασκευής τους, τον ανεπαρκή εξαερισμό, τη μικρή μηχανική αντοχή στους ανέμους. 23

24 Τύπος Σκάλας Ο δεύτερος τύπος θερμοκηπιακής κατασκευής που εμφανίστηκε ήταν ο τύπος Σκάλας. Τα θερμοκήπια τύπου Σκάλας αναφέρονται σε ένα θερμοκήπιο χωρικού τύπου που πρωτοεμφανίστηκε στη Σκάλα της Λακωνίας και η κατασκευαστική δομή του είναι η ακόλουθη: είναι μία δίρρικτη ξύλινη κατασκευή που το ύψος των πλευρών είναι 1-1,5m, το ύψος κορυφής 2-2,2m και με πλάτος 5-10m. Τα θερμοκήπια τα οποία κατασκευάστηκαν σύμφωνα με αυτόν τον τύπο της Σκάλας δεν δημιουργούν τις καταλληλότερες συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών που καλλιεργούνται και οι εργασίες μέσα σε αυτό δεν πραγματοποιούνται με ευκολία. Τύπος Μακεδονίας ή Θεσσαλονίκης Όταν αναφερόμαστε στον τύπο Μακεδονίας ή Θεσσαλονίκης αναφερόμαστε σε ένα ξύλινο θερμοκήπιο απλής ή πολλαπλής γραμμής που πρωτοεμφανίστηκε στη περιοχή της Θεσσαλονίκης. Η κατασκευαστική δομή των θερμοκηπίων αυτού του τύπου βασίζεται στις ακόλουθες διαστάσεις: πλάτος βασικής μονάδας 10m, πλάγιο ύψος 1,5-2m και μέγιστο ύψος στέγης 2,5-3m. Επίσης η απόσταση μεταξύ των κατά μήκος και κατά πλάτος πασσάλων είναι 2m. Εξετάζοντας τον συγκεκριμένο τύπο θερμοκηπιακών κατασκευών καταλήγουμε στο ότι πλεονεκτεί, αναφορικά με την εγκατάσταση του γιατί είναι πολύ εύκολη, έχει μικρό κόστος και παρουσιάζει μεγάλη αντοχή στους ανέμους. Από την άλλη πλευρά όμως έχοντας, μικρή κλίση στην στέγη του η απομάκρυνση του χιονιού είναι αρκετά δύσκολη και το χαμηλό του ύψος δεν ευνοεί στον καλό αερισμό του εσωτερικού του θερμοκηπίου. Τύπος Τυμπακίου Ο τύπος Τυμπακίου σαν μέθοδος κατασκευής θερμοκηπίων είναι μια τροποποιημένη έκδοση του τύπου της Μακεδονίας ή Θεσσαλονίκης. Η διαφοροποίηση ανάμεσα στου δύο τύπους Τυμπακίου και Μακεδονίας ή Θεσσαλονίκης είναι η εξής: η στέγη στον τύπο του Τυμπακίου είναι πολύρρικτη και 30-60cm πιο ψηλή από το θερμοκήπιο του τύπου της Μακεδονίας. Παρουσιάζει σχεδόν τα ίδια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα με αυτά που παρουσίαζε το θερμοκήπιο του τύπου της Μακεδονίας, αλλά διαφέρει στο γεγονός όμως ότι ο εσωτερικός χώρος του θερμοκηπίου που βασίζεται στον τύπο του Τυμπακίου αερίζεται καλύτερα. Τύπος Ιεράπετρας Τα θερμοκήπια τύπου Ιεράπετρας πρωτοεμφανίστηκαν το 1966 στην περιοχή της Ιεράπετρας και πρόκειται ξύλινα πολύρρικτα θερμοκήπια τα οποία είναι αντιγραφή του 24

25 ολλανδικού γυάλινου θερμοκηπίου τύπου Venlo. Για την κατασκευή του θερμοκηπίου αυτού του τύπου πρέπει το πλάτος της κατασκευαστικής του μονάδας είναι 5m, το ύψος της πλάγιας πλευράς 1,8-2m και μέγιστο ύψος της στέγης 2,2-2,4m. Η απόσταση των πασσάλων κατά μήκος και κατά πλάτος είναι 2,5m. Από τα προαναφερθέντα μπορούμε να καταλάβουμε ότι τα θερμοκήπια τύπου Ιεράπετρας έχουν χαμηλό ύψος γεγονός που δεν βοηθά στο καλό αερισμό του εσωτερικού του θερμοκηπίου, αλλά από την πλευρά έχουν όμως μεγάλη αντοχή στους ανέμους. Η κατασκευαστική υποδομή που αναφέρθηκε παραπάνω είναι η αρχική, που όμως με το πέρασμα του χρόνου έγιναν αρκετές αλλαγές σε αυτήν. Οι αλλαγές που προέκυψαν με την πάροδο του χρόνου στη κατασκευή του θερμοκηπίου αφορούν το ύψος, το άνοιγμα των παραθύρων στην οροφή και στα πλάγια, αλλαγές που ευνόησαν στο να δημιουργηθούν οι όσο το δυνατόν πιο κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών και οι εργασίες να γίνονται με ευκολία. Τύπος Φιλιατρών Στα θερμοκήπια τύπου Φιλιατρών η κατασκευή υποδομή του θερμοκηπίου αυτού του τύπου γίνεται με σιδηροσωλήνες τους οποίους τους κάμπτουν ώστε να σχηματιστούν τόξα με άνοιγμα 5m και ύψους 1,8-2,2m. Κατά μήκος του τούνελ και κάθετα στο επίπεδο των αψίδων τοποθετούνται γαλβανισμένα σύρματα ή καλάμια για να ενισχύσουν τη σταθερότητα του θερμοκηπίου. Τα θερμοκήπια τύπου Φιλιατρών χαρακτηρίζονται από τη μεγάλη διάρκεια ζωής τους, το μικρό κόστος που έχουν, τη μεγάλη φωτεινότητα, την ευκολία στην εγκατάσταση αλλά, από την άλλη πλευρά μειονεκτούν λόγο του μικρού τους ύψους πράγμα που δυσκολεύει τις εργασίες και το καλό αερισμό του εσωτερικού χώρου. Βελτιωμένος τύπος Φιλιατρών Ο τελευταίος τύπος θερμοκηπίων που συναντάμε στο ελληνικό χώρο είναι ο βελτιωμένος τύπος Φιλιατρών. Ο βελτιωμένος τύπος Φιλιατρών αναφέρεται σε ένα μεταλλικό απλής ή πολλαπλής γραμμής θερμοκήπιο που κάμπτοντας τους σιδηροσωλήνες σχηματίζονται οι αψίδες. Σε αντίθεση με τα θερμοκήπια απλού τύπου Φιλιατρών που οι αψίδες πακτώνονται στο έδαφος στον βελτιωμένο τύπο οι αψίδες συγκολλούνται σε πασσάλους με ύψος 1,2-1,5m. Τα θερμοκήπια που έχουν βασίσει την κατασκευή τους στο βελτιωμένο τύπο Φιλιατρών χαρακτηρίζονται από μεγάλη διάρκεια ζωής τους, το μικρό κόστος κατασκευής που έχουν, την ευκολία στην εγκατάσταση και αντίθετα με τον απλό τύπο Φιλιατρών διευκολύνονται οι εργασίες που πραγματοποιούνται στον εσωτερικό τους χώρο. 25

26 Κεφάλαιο 2: Ενεργειακές ανάγκες θερμοκηπίου Κατά τη λειτουργία των θερμοκηπίων είναι απαραίτητη η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για το φωτισμό και τη λειτουργία διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών, θερμικής ενέργειας για τη θέρμανση του χώρου του θερμοκηπίου, αλλά και ενέργειας για τη ψύξη του. Βέβαια οι ενεργειακές αυτές καταναλώσεις δεν είναι απαραίτητες ούτε γίνονται σε όλα τα θερμοκήπια, ιδιαίτερα στα παραδοσιακά, όμως τα σύγχρονα θερμοκήπια με απαιτητικές καλλιέργειες έχουν αυξημένες ενεργειακές ανάγκες. Η χρησιμοποιούμενη ενέργεια στα θερμοκήπια είναι συνήθως η ηλεκτρική, ενώ για τη θέρμανση χρησιμοποιείται κυρίως πετρέλαιο. Η χρήση πετρελαίου και ηλεκτρικής ενέργειας (που συνήθως παράγεται από συμβατικά καύσιμα) έχει σαν αποτέλεσμα την εκπομπή CO 2 στην ατμόσφαιρα (Βουρδουμπάς, 2000). Πιο συγκεκριμένα οι ενεργειακές ανάγκες που έχει ένα θερμοκήπιο είναι οι ακόλουθες (Ντούνης, Κυριακάκος και Τσελές, 2011): - Αερισμός Για την κάλυψη των αναγκών του αερισμού χρησιμοποιούνται αρχικά παράθυρα. Σε αυτοματοποιημένα θερμοκήπια τα παράθυρα είναι εφοδιασμένα με ηλεκτρικούς κινητήρες. Όταν οι ανάγκες είναι μεγαλύτερες, χρησιμοποιούνται ηλεκτρικοί ανεμιστήρες. - Φωτισμός Πολλές φορές απαιτείται παροχή περισσότερων ωρών φωτός για την ιδανική ανάπτυξη μιας καλλιέργειας. Για αυτό το σκοπό χρησιμοποιούνται συνήθως λαμπτήρες. Στις μέρες μας έχουν κάνει την εμφάνισή τους συστήματα βασισμένα σε κρυσταλοδιόδους (led). Το πλεονέκτημα των led είναι η πολύ μικρότερη κατανάλωση ηλεκτρική ενέργεια. - Δροσισμός Πολλές φορές απαιτείται η μείωση της θερμοκρασίας στο θερμοκήπιο. Αυτό αρχικά μπορεί να επιτευχθεί με το άνοιγμα παραθύρων. Αν αυτό δεν επαρκεί, τα συστήματα που χρησιμοποιούνται είναι κυρίως δύο, η υδρονέφωση και η χρήση διαβρεχόμενων παρειών. Στην υδρονέφωση σωλήνες νερού διαπερνούν ψηλά το θερμοκήπιο. Με κατάλληλα μπεκ δημιουργείται νεφέλωμα από το νερό. Αυτά τα μικροσταγονίδια νερού εξατμίζονται ρίχνοντας την θερμοκρασία του θερμοκηπίου, αυξάνοντας ταυτόχρονα τη σχετική υγρασία. Οι διαβρεχόμενες παρειές χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τους ανεμιστήρες. Λόγω της υποπίεσης που δημιουργούν οι ανεμιστήρες, ο εξωτερικός αέρας περνάει μέσα από τις διαβρεχόμενες παρειές, παρασέρνοντας σταγονίδια νερού. Αυτά τα σταγονίδια εξατμίζονται ρίχνοντας τη θερμοκρασία του χώρου. Για την λειτουργία αυτού του συστήματος πρέπει τα παράθυρα να είναι κλειστά. 26

27 Εικόνα 4: Πάνελ δροσισμού (Ντούνης&Κυριακάκος&Τσελές, 2011) - Θέρμανση Πολλές φορές κρίνεται αναγκαία η θέρμανση του θερμοκηπίου. Συνήθως χρησιμοποιούνται συμβατικοί καυστήρες πετρελαίου ή βιομάζας, ενώ σε μερικές περιπτώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν και αερόθερμα. - Αυτοματισμοί Όταν κάποιοι από τους μηχανισμούς ελέγχονται αυτόματα, τότε απαιτείται ενέργεια για την κίνηση των διαφόρων ηλεκτροκινητήρων. Όταν το θερμοκήπιο χρησιμοποιεί υδροπονία, τότε απαιτούνται διάφοροι αυτοματισμοί, που απαιτούν τη χρήση ηλεκτρικού ρεύματος. Τέλος, προφανώς απαιτείται νερό. Αν το νερό αυτό παρέχεται από γεώτρηση ή πηγάδι απαιτείται η χρήση κάποιας αντλίας. Συνήθως οι αντλίες είναι ηλεκτρικές στις ημέρες μας Συστήματα Θέρμανσης Θερμοκηπίων Ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες εντατικοποίησης και ελέγχου της παραγωγής σε μια θερμοκηπιακή μονάδα είναι η θέρμανση, το κόστος της οποίας αποτελεί το 25-30%του συνολικού λειτουργικού κόστους. Το ποσοστό αυτό εξαρτάται από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής, το είδος του θερμοκηπίου και το είδος της καλλιέργειας. Είναι προφανές ότι η ελαχιστοποίηση του κόστους θέρμανσης αποτελεί έναν από τους πιο σημαντικούς παράγοντες σε ό,τι αφορά την οικονομική βιωσιμότητα ενός θερμοκηπίου (Δαλαμπάκης και Ηλίας, 2012). 27

28 Στην Ελλάδα όσον αφορά την θέρμανση υπάρχουν τρία είδη θερμοκηπίων: τα μη θερμαινόμενα, τα ελαφρώς θερμαινόμενα και τα πλήρως θερμαινόμενα (Μπαρτζάνας, 1998). Μη θερμαινόμενα θερμοκήπια Σε πολλά θερμοκήπια στην χώρα μας δεν χρησιμοποιείται κανενός είδους τεχνητή θέρμανση. Οι καλλιεργητές αποβλέπουν επομένως, κυρίως στην προστασία των φυτών από αντίξοες καιρικές συνθήκες καθώς και στην εκμετάλλευση της υψηλότερης ημερήσιας θερμοκρασίας που δημιουργείται συνήθως στον χώρο του θερμοκηπίου. Η τιμή της θερμοκρασίας μέσα στον χώρο του θερμοκηπίου εξαρτάται από την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που δέχεται στο εσωτερικό του, καθώς και από την τιμή της θερμοκρασίας του εξωτερικού αέρα. Ελαφρώς θερμαινόμενα θερμοκήπια Στα θερμοκήπια αυτά η τεχνητή θέρμανση χρησιμοποιείται μόνο για να προστατευτεί η καλλιέργεια από τον παγετό ή να περιοριστεί η συμπύκνωση της υγρασίας πάνω στα φύλλα και έτσι να μειωθούν οι αρρώστιες των φυτών. Σε αυτές τις περιπτώσεις δεν απαιτείται πολυσύνθετο και ακριβό σύστημα θέρμανσης. Συνήθως χρησιμοποιούνται απλά αερόθερμα ή θερμάστρες. Εικόνα 5: Αερόθερμο(Μπαρτζάνας, 1998). 28

29 Πλήρως θερμαινόμενα θερμοκήπια Έχουν σύνθετο και ακριβό σύστημα θέρμανσης που επιτρέπει την ρύθμιση της θερμοκρασίας του χώρου στα επιθυμητά επίπεδα. Η κύρια πηγή ενέργειας για την θέρμανση του θερμοκηπίου κατά την διάρκεια της ημέρας είναι η ηλιακή ακτινοβολία, όταν όμως είναι περιορισμένη και η θερμοκρασία του χώρου πέσει κάτω από τα επιθυμητά επίπεδα, χρησιμοποιείται το σύστημα θέρμανσης. Συνήθως χρησιμοποιείται κεντρική μονάδα με ζεστό νερό η ατμό ή και αερόθερμα που συμπληρώνονται με αεραγωγό για ομοιόμορφη κατανομή του αέρα στο χώρο. Τα κύρια πλεονεκτήματα θέρμανσης ενός θερμοκηπίου είναι ότι παρέχουν τη δυνατότητα καλλιέργειας περισσότερων ειδών φυτών, καθώς και τη δυνατότητα προγραμματισμού της παραγωγής καθ όλην τη διάρκεια του έτους. Επίσης, ρυθμίζεται καλύτερα η σχετική υγρασία του χώρου και περιορίζονται οι μυκητολογικές ασθένειες (Γαλάνης, 2010). Τα συστήματα θέρμανσης που χρησιμοποιούνται σήμερα στα θερμοκήπια ταξινομούνται σε τρεις κατηγορίες (Καυγά, 2010): -Συμβατικά Συστήματα Θέρμανσης. Είναι τα περισσότερο διαδεδομένα συστήματα θέρμανσης. Έχουν υψηλό συντελεστή ενεργειακής απόδοσης αλλά και πολύ υψηλό ενεργειακό προϋπολογισμό λόγω της μεγάλης κατανάλωσης συμβατικών καυσίμων(πετρέλαιο). Με αυτά τα συστήματα η ενέργεια προσφέρεται πρωταρχικά στον αέρα του θερμοκηπίου. Επειδή η διατήρηση ισοθερμοκρασιακού κλίματος σε όλο το θερμοκηπίο είναι απαραίτητη, οι συνολικές ενεργειακές απώλειες είναι πολύ υψηλές. Πολύ σημαντικός παράγοντας σε θερμοκήπια με χρήση συμβατικών συστημάτων, είναι η ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας για να διατηρηθούν εντός του θερμοκηπίου οι επιθυμητοί περιβαλλοντικοί όροι. Η ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας είναι δύσκολη με αυτά τα συστήματα και η χρήση τους μπορεί να μην οδηγήσει και ένα ομοιόμορφο θερμικό περιβάλλον. Τα ανομοιόμορφα θερμικά περιβάλλοντα αναγκάζουν τα φυτά σε διαφορετικούς ρυθμούς αύξησης, με πιθανά προβλήματα ασθενειών, με απρόβλεπτα αποτελέσματα από εφαρμογές λίπανσης και ορμονών, και γενικά ένα δυσκολότερο σύστημα παραγωγής. -Συστήματα Θέρμανσης με Χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Έχουν χαμηλό ενεργειακό κόστος συμβάλλοντας στην εξοικονόμηση ενέργειας στα θερμοκήπια αλλά και χαμηλό συντελεστή ενεργειακής απόδοσης λόγω της διακύμανσης που παρουσιάζουν στην διαθεσιμότητά τους, του κόστους αρχικής επένδυσης και των δαπανηρών μεθόδων αποθήκευσης που απαιτούν και γι αυτό έχουν μικρό μερίδιο στην ενεργειακή αγορά. Και με αυτά τα συστήματα η ενέργεια προσφέρεται πρωταρχικά στον 29

30 αέρα του θερμοκηπίου, στο θερμοκήπιο πρέπει να επικρατεί ισοθερμοκρασιακό κλίμα, ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας και οι ενεργειακές απαιτήσεις του θερμοκηπίου όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή παραμένουν υψηλές. -Συστήματα θέρμανσης με χρήση ακτινοβολίας. Είναι τα λιγότερο γνωστά και χρησιμοποιούμενα συστήματα. Χρησιμοποιήθηκαν στην πρώτη ενεργειακή κρίση την δεκαετία του 70, παρουσιάζοντας μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης έως και 40%. Με αυτά τα συστήματα η ενέργεια προσφέρεται απευθείας στα φυτά, και η δημιουργία ισοθερμοκρασιακού κλίματος είναι απαραίτητη μόνο στην περιοχή του φυτικού θόλου. Επειδή ο αέρας του θερμοκηπίου δεν θερμαίνεται άμεσα, οι συνολικές ενεργειακές απώλειες δύναται να είναι χαμηλότερες έως και 50% σε σχέση με τις δύο προηγούμενες κατηγορίες συστημάτων θέρμανσης. 2.2.Χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) στα θερμοκήπια Η μείωση των εκπομπών CO 2 λόγω της χρήσης ορυκτών καυσίμων κατά τη παραγωγή ενέργειας αποτελεί σήμερα κύριο στόχο για την παγκόσμια κοινότητα, την Ευρωπαϊκή Ένωση και συνεπώς για την Ελλάδα. Οι προσπάθειες για τη μείωση των παρατηρούμενων κλιματικών αλλαγών, επιβάλλουν αφ ενός μεν την μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας, αφ ετέρου δε την υποκατάσταση των ορυκτών καυσίμων (άνθρακα, πετρελαίου και φυσικού αερίου) με ενεργειακές πηγές που δεν εκλύουν CO 2 στην ατμόσφαιρα, δηλαδή με ΑΠΕ (Βουρδουμπάς, 2000). Η άνιση κατανομή των ενεργειακών πόρων παγκοσμίως -από τους οποίους και προέρχονται τα συμβατικά καύσιμα -προσδίδει αβεβαιότητα τόσο όσον αφορά τα οικονομικά δεδομένα όσο και την διάθεση τους. Ώς συνέπεια όλων των παραπάνω πραγματοποιήθηκε και συνεχίζει να πραγματοποιείται στροφή προς καινοτόμα συστήματα για την κάλυψη θερμικών αναγκών αλλά και αναγκών δροσισμού ιδιαίτερα σε χώρες που δεν είναι παραγωγοί των βασικών ορυκτών καυσίμων (Μαρτζοπουλος, 2006). Η βιομηχανία θερμοκηπίων είναι επομένως αντιμέτωπη με οικονομική, πολιτική και κοινωνική πίεση για μείωση της χρήσης ενέργειας και βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας των θερμοκηπίων μέσω τεχνολογικών καινοτομιών. Η ενεργειακή αποδοτικότητα των θερμοκηπίων δύναται να αυξηθεί με δύο κυρίως τρόπους (Bakkeretal, 2007): 1. Μείωση της εισερχόμενης ενέργειας εντός του θερμοκηπιακού συστήματος. Αυτή η στρατηγική μπορεί να χωριστεί σε δύο διαφορετικά μέρη: 30

31 - Βελτίωση της τεχνολογία μετατροπής της ενέργειας έτσι ώστε να αυξηθεί η μετατροπή της ενέργειας της πηγής σε χρησιμοποιούμενη ενέργεια (θέρμανση, ψύξη, τεχνητός φωτισμός). - Μείωση των ενεργειακών απωλειών προς το περιβάλλον. 2. Αύξηση της παραγωγής ανά μονάδα επιφάνειας. Η αύξηση της παραγωγής ανά μονάδα επιφάνειας μπορεί να επιτευχθεί, κυρίως με βελτιστοποίηση των συνθηκών ανάπτυξης των θερμοκηπιακών καλλιεργειών. Πράγματι όλα εκείνα τα καλλιεργητικά μέτρα που αυξάνουν την παραγωγή, όπως βελτιωμένη άρδευση, καλύτερη θρέψη, αποτελεσματικός έλεγχος των εντόμων και ασθενειών, καλύτερη εκμετάλλευση της διαθέσιμης θερμοκηπιακής έκτασης και η επιλογή των κατάλληλων ποικιλιών, βελτιώνουν την ενεργειακή απόδοση των θερμοκηπίων. Όσον αφορά την χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) στα θερμοκήπια ως εναλλακτικοί τρόποι για την εξοικονόμηση συμβατικών ενεργειακών πηγών, έχουν χρησιμοποιηθεί με καλά αποτελέσματα η ηλιακή ενέργεια, η γεωθερμία και η βιομάζα. Η αιολική ενέργεια λόγω υψηλού κόστους εγκατάστασης και συντήρησης των μεγάλης ισχύος συστημάτων έχει χρησιμοποιηθεί λιγότερο για κάλυψη ενεργειακών αναγκών, ή έχει χρησιμοποιηθεί συμπληρωματικά σε συνδυασμό με κάποια από τις παραπάνω πηγές (Καυγά, 2005). Αναλυτικότερα, η ηλιακή ενέργεια έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως με παθητικά συστήματα και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για την κάλυψη αναγκών θέρμανσης και ηλεκτρικής ενέργειας. Η γεωθερμική ενέργεια έχει χρησιμοποιηθεί για την θέρμανση των θερμοκηπίων άμεσα μέσω ζεστών ρευστών με θερμοκρασίες o C και έμμεσα με τη χρήση αντλιών θερμότητας χαμηλής ενθαλπίας. Επιπλέον τα γεωθερμικά πεδία έχουν χρησιμοποιηθεί για την ψύξη των θερμοκηπίων κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου μέσω σωλήνων οι οποίοι τοποθετούνται μέσα στο έδαφος. Η αιολική ενέργεια έχει χρησιμοποιηθεί μέσω των ανεμογεννητριών για την κάλυψη μέρους των ενεργειακών αναγκών των θερμοκηπίων. Τέλος, η βιομάζα έχει χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση θερμοκηπίων είτε σε αέρια μορφή (βιοαέριο) ή σε στερεή μορφή (προϊόντα και υποπροϊόντα ξύλου). Οι προαναφερθείσες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να καλύψουν μέρος ή ολόκληρες τις ενεργειακές ανάγκες των θερμοκηπίων. Η επιλογή του είδους της ανανεώσιμης ενέργειας εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα τους, την τιμή τους, το αρχικό κόστος επένδυσης, τις ενεργειακές ανάγκες του θερμοκηπίου και τη δυνατότητα κάλυψης μέρους ή του συνόλου αυτών. Ο συνδυασμός των ανωτέρω ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί επίσης να οδηγήσει στην πλήρη κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του θερμοκηπίου (Vourdoubas, 2015) Εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας στα θερμοκήπια Το ίδιο το θερμοκήπιο, λόγω του τρόπου κατασκευής του, αποτελεί παθητικό σύστημα αξιοποίησης της ενέργειας που προσφέρει ο ήλιος. Ωστόσο, απαιτούνται συμπληρωματικά μέτρα διατήρησης της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του κατά τη 31

32 διάρκεια της νύχτας που δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία, καθώς και για τις κρύες ή νεφοσκεπείς ημέρες του χειμώνα (Αντωνακούδη, 2014). Η ηλιακή τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για την θέρμανση όσο και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στα θερμοκήπια. Πιο αναλυτικά οι τεχνολογίες είναι οι εξής: Παραγωγή ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας Φωτοβολταϊκά συστήματα Μια συστοιχία φωτοβολταϊκών πάνελ και μια μπαταρία δημιουργούν ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα για την τροφοδοσία ενός θερμοκηπίου με ηλεκτρισμό. Παρόλο που στις περισσότερες περιπτώσεις το κόστος εγκατάστασης ενός αυτόνομου συστήματος είναι ιδιαίτερα μεγάλο σημαντικό πλεονέκτημα αποτελεί η ενεργειακή τροφοδοσία μια σειράς δραστηριοτήτων. Σημαντικοί περιορισμοί του αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος αποτελούν ο αριθμός των φωτοβολταϊκών πάνελ, η χωρητικότητα της μπαταρίας και η εξωτερική καλωδίωση. Βέβαια πλέον οι ιδιοκτήτες των θερμοκηπίων μπορούν να ξεπεράσουν την παραπάνω δυσκολία μέσω του «netmetering». Ο παραγωγός έχει την δυνατότητα να παρέχει την παραγόμενη από τα φωτοβολταϊκά ενέργεια στο δίκτυο της ΕΗ αντί να το αποθηκεύει σε συσσωρευτές. Πρόκειται για τον συμψηφισμό του ρεύματος που παράγει το φωτοβολταϊκό με το ρεύμα που καταναλώνεται στην επιχείρηση του ιδιώτη, εν προκειμένω στο θερμοκήπιο. Παραγωγή ηλιακής θερμικής ενέργειας Επιπλέον η ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την παραγωγή θερμικής ενέργειας. Τα ηλιακά συστήματα θέρμανσης διακρίνονται στις κάτωθι κατηγορίες: Παθητικά ηλιακά συστήματα. Ένας τρόπος συλλογής της ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι με τη χρήση διαφανών σωλήνων λεπτών τοιχωμάτων και μεγάλης διαμέτρου, γεμάτων νερό που λειτουργούν ως παθητικό σύστημα θέρμανσης. Έχει υπολογισθεί ότι οι σωλήνες του νερού συλλέγουν το 20% της ηλιακής ενέργειας που μπαίνει στο θερμοκήπιο, ανυψώνουν την ελάχιστη θερμοκρασία του αέρα κατά 3-6 C, μειώνουν τη μέγιστη θερμοκρασία κατά 3-4 C, μειώνουν κατά 10-12% τη σχετική υγρασία καθώς και την απόθεση σταγόνων πάνω στα φυτά. Τέλος, αυξάνουν κατά 10-15% την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας τις μεσημεριανές ώρες της ημέρας και πολύ περισσότερο τις πρωινές. Όλα τα παραπάνω έχουν ως αποτέλεσμα την πρωίμιση της παραγωγής κατά ημέρες, τη βελτίωση της ποιότητας και την αύξηση της απόδοσης της καλλιέργειας κατά 20-40% (Αντωνακούδη, 2014). 32

33 Μειονεκτήματα της παραπάνω μεθόδου είναι η κάλυψη μεγάλου ποσοστού εδάφους του θερμοκηπίου, η παρεμπόδιση των καλλιεργητικών εργασιών, η εφαρμογή της µόνο σε μικρής ανάπτυξης φυτά για το χειμώνα (προς αποφυγή σκιάσεων) και η αδυναμία ρύθμισης της θερμοκρασίας. Πλεονεκτήματά του η ευκολία στην κατασκευή του και το μηδενικό κόστος λειτουργίας(βουρδουµπάς, 2000β). Ενεργητικά ηλιακά συστήματα. Υπάρχει δυνατότητα συλλογής ηλιακής ενέργειας µε τη χρήση εξωτερικού ηλιακού συλλέκτη νερού ή αέρα και αποθήκευση της σε υπόγεια δεξαμενή νερού ή σε χαλίκια που συγκρατούν τη θερμότητα του ζεστού αέρα και βρίσκονται κάτω από το έδαφος του θερμοκηπίου. Η απόδοση της θερμότητας στο χώρο του θερμοκηπίου τη νύχτα γίνεται µε τη χρήση σωλήνων, αντλιών νερού, ανεμιστήρων, θερμοστατών και άλλων συστημάτων. Μειονέκτημα αποτελεί το γεγονός ότι απαιτείται έκταση περίπου30%, επιπλέον αυτής του θερμοκηπίου, για την εγκατάσταση των συλλεκτών(βουρδουµπάς, 2000β). Επιπλέον με τη χρήση της ηλιακής ενέργειας μπορούν να επιτευχθούν και τα παρακάτω (Econews,2013): Ηλιακή άντληση νερού. Ένα μικρό φωτοβολταϊκό χωρίς μπαταρία αντλεί νερό σε μια δεξαμενή όταν υπάρχει ηλιοφάνεια. Με μπαταρία και ειδικό χειριστήριο, μπορεί να αντληθεί νερό ακόμα και το βράδυ. Ηλιακός εξαερισμός. Ο κατάλληλος εξαερισμός αποτελεί βασικό στοιχείο σε θερμοκήπια και η ηλιακή ενέργεια μπορεί να συμβάλλει στην τροφοδοσία τέτοιων συστημάτων. Στις απλές εκδόσεις, η ηλιακή θερμότητα ανοίγει μια διέξοδο εξαερισμού που αποβάλλει τον θερμό αέρα από το χώρο. Σε πιο εξελιγμένες εκδόσεις τέτοια συστήματα ελέγχονται ασύρματα από απόσταση. Ο ανεμιστήρας τροφοδοτείται είτε από τον ήλιο είτε μέσω ενός θερμοστάτη. Ηλιακός φωτισμός. Ο ηλιακός φωτισμός γνωρίζει μεγάλη διάδοση, από μικρές λάμπες LED έως μεγαλύτερα συστήματα για εισόδους και υποστατικά. Ο ηλιακός φωτισμός αποδεικνύεται ιδιαίτερα πολύτιμος σε εγκαταστάσεις θερμοκηπίων. 33

34 Ηλιοαπολύμανση Η ηλιακή ακτινοβολία χρησιμοποιείται ως ιδανικός τρόπος εδαφικής απολύμανσης των θερμοκηπίων, ιδιαίτερα μετά την απαγόρευση επικίνδυνων χημικών σκευασμάτων που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν (βρωμιούχο μεθύλιο). Η εφαρμογή της μεθόδου γίνεται µε την κάλυψη του εδάφους µε φύλλο διαφανούς πολυαιθυλενίου, αφού έχει προηγηθεί όργωμα και ψιλοχωματισµός του, καθώς και πολύ καλό πότισμα. Το έδαφος παραμένει σκεπασμένο για περίπου 4-6 εβδομάδες. Οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται προσεγγίζουν τις θερμοκρασίες στις οποίες είναι ευαίσθητα τα περισσότερα παθογόνα του εδάφους. Το παραπάνω σύστημα εφαρμόζεται εύκολα, έχει χαμηλό κόστος και αποτελεί φιλική προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο μέθοδο (Τζάµος, 2011) Εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας στα θερμοκήπια Η θέρμανση θερμοκηπίων από την γεωθερμία στην Ευρώπη αντιστοιχεί σε 1.072,9 MWth, πάνω από το 75% του συνόλου παγκοσμίως (Κατσαπρακάκης, 2011). Πιο αναλυτικά: - Χρήση ρευστών χαμηλής ενθαλπίας. Στη χώρα µας, αλλά και στο εξωτερικό, υπάρχουν πολλές εκτάσεις θερμοκηπίων που εκμεταλλεύονται τα γεωθερμικά ρευστά χαμηλής ενθαλπίας. Τέτοιες περιοχές είναι τα Θερμά Σερρών, το Σιδηρόκαστρο, η Ν. Κεσσάνη Ξάνθης, ο Λαγκαδάς, η Πολύχνιτος Λέσβου, η Μήλος, στις οποίες τα γεωθερμικά νερά έχουν θερμοκρασίες περίπου από 30 C έως 85 C. Στην Ελλάδα η συνολικά εγκατεστημένη ισχύς (στοιχεία 1999) είναι32 MWth και στην Ευρώπη350 MWth (Αντωνακούδη, 2014). Τα γεωθερμικά ρευστά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θέρμανση θερμοκηπίων είτε άμεσα είτε έμμεσα. Η άμεση χρήση επιλέγεται όταν το ρευστό είναι σχετικά καθαρό από χημικές προσμίξεις και πραγματοποιείται µε την κυκλοφορία του μέσα σε ειδικούς πλαστικούς σωλήνες που είναι τοποθετημένοι πάνω στο έδαφος, οπότε έχουμε θέρμανση εδάφους και αέρα ή μέσα στο έδαφος. Στην περίπτωση της έμμεσης χρήσης γίνεται χρήση εναλλάκτη ο οποίος μεταφέρει τη θερμότητα του ρευστού είτε σε νερό είτε σε αέρα, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση του χώρου µέσω σωλήνων ή ανεμιστήρων αντίστοιχα (Φυτίκας και Ανδρίτσος, 2004). Ο χώρος ενός θερμοκηπίου μπορεί να θερμανθεί, ανάλογα με τη θερμοκρασία και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του γεωθερμικού ρευστού: (Κατσαπρακάκης, 2011) Με εναέριους, επιδαπέδιους σωλήνες ή με σωλήνες τοποθετημένους μέσα στο χώμα (σε βάθος 5 20cm). Με εναλλάκτη αέρα γεωθερμικού νερού (αερόθερμο). 34

35 Με τοποθέτηση θερμαντικών σωμάτων στα πλευρικά τοιχώματα του θερμοκηπίου. Με ψεκασμό της οροφής του θερμοκηπίου με γεωθερμικό υγρό ή διέλευση υγρού στα διπλά τοιχώματα της οροφής. Με συνδυασμό των προηγούμενων τρόπων. Εικόνα 6:Τρόποι θέρμανσης θερμοκηπίων(κατσαπρακάκης, 2011) - Χρήση Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας (ΓΑΘ). Οι ΓΑΘ μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θέρμανση θερμοκηπίων µέσω της ανύψωσης της θερμοκρασίας του ρευστού που χρησιμοποιείται στο σύστημα θέρμανσης κατά 5-10 C, αξιοποιώντας τις θερμοκρασίες που µας προσφέρει η αβαθής γεωθερμία (<25 C). Το σύστημα του γεωεναλλάκτη αποδίδει θερμότητα στην ΓΑΘ, η οποία στη συνέχεια τη μεταφέρει στο ρευστό που κυκλοφορεί στο σύστημα διανομής της θερμότητας, το οποίο μπορεί να είναι αεραγωγοί, επιδαπέδιοι σωλήνες ή fancoils. Τα συστήματα αυτά είναι σχεδιασμένα να λειτουργούν µε θερμοκρασίες κάτω των 60 C. Ο συντελεστής απόδοσης των ΓΑΘ, σε συνδυασμό µε τις σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται στα θερμοκήπια και το φθηνότερο αγροτικό τιμολόγιο ηλεκτρικού ρεύματος, τις καθιστούν οικονομικά ελκυστικές. Βασικό τους πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα αντιστροφής της λειτουργίας τους για την ψύξη των χώρων τους καλοκαιρινούς μήνες(μενδρινός και Καρύτσας, 2005). 35

36 Εφαρμογές της βιομάζας στα θερμοκήπια (Κ.Α.Π.Ε, 1998) Η χρήση βιομάζας, µε τη μορφή της ξυλείας είναι ίσως η παλαιότερη χρησιμοποιούμενη καύσιμη ύλη στα θερμοκήπια. Σήμερα η τεχνολογία στον τομέα των καυστήρων δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν διάφορες μορφές καύσιμης ύλης, βοηθώντας στην οικονομικότερη και περιβαλλοντικά φιλικότερη παραγωγή θερμότητας. Η αξιοποίηση της βιομάζας σε μονάδες παραγωγής θερμότητας για τη θέρμανση θερμοκηπίων, αποτελεί μία καλή πρόταση για την μείωση του κόστους παραγωγής των θερμοκηπιακών προϊόντων, αν και έχει αποδειχθεί ότι είναι οικονομικά συμφέρουσα όταν οι ποσότητες βιομάζας είναι διαθέσιμες σε μικρή ακτίνα από το σημείο κατανάλωσης (5-10 km). Επιπλέον, η αξιοποίηση της βιομάζας εξαρτάται από τη θερμογόνο δύναμη και την περιεχόμενη υγρασία, ασφάλεια για απρόσκοπτη παροχή της πρώτης ύλης, εύκολη μεταφορά και διαθεσιμότητα εγκαταστάσεων αποθήκευσης. Στο νομό Σερρών, σε θερμοκηπιακή μονάδα 2 στρεμμάτων οπωροκηπευτικών, έχει εγκατασταθεί σύστηµα παραγωγής θερμότητας, συνολικής θερμικής ισχύος kcal/h, το οποίο χρησιμοποιεί ως καύσιμο άχυρο σιτηρών. H ετήσια εξοικονόμηση συμβατικών καυσίμων που επιτυγχάνεται φθάνει τους40 τόνους πετρελαίου. Στην Ελλάδα, σήμερα, το10% της συνολικής έκτασης των θερμαινόµενων θερμοκηπίων αξιοποιεί διάφορα είδη βιομάζας Εφαρμογές της αιολικής ενέργειας στα θερμοκήπια (Both and Manning, 2008) Η χρήση της αιολικής ενέργειας για την άντληση νερού αλλά και για την παραγωγή ενέργειας αποτελεί μία παλαιότερη αλλά αποδοτική ιδέα. Τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια οι τεχνολογικές βελτιώσεις και καινοτομίες αλλά και η συνεχόμενη αύξηση των τιμών παραγωγής ενέργειας από συμβατικά καύσιμα έχουν αυξήσει τις αιολικές εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας. Σήμερα οι περισσότερες από τις εν λόγω εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η επιτυχία των αιολικών εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας εξαρτάται προφανώς από την κατάσταση του αιολικού δυναμικού της εκάστοτε περιοχής. Οι παράκτιες και ορεινές περιοχές όπως και αυτές των κεντρικών πεδιάδων έχουν υψηλότερη μέση ταχύτητα ανέμου με αποτέλεσμα να είναι πιο ελκυστικές για τις αιολικές εγκαταστάσεις. Σύμφωνα με μελέτες μία μέση ταχύτητα 9 mphγια μικρές εγκαταστάσεις και 13 mph για μεγάλες θεωρούνται απαραίτητες για την οικονομική χρήση της αιολικής ενέργειας. Οι μικρές αιολικές εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη κάλυψη ενός μέρους των ενεργειακών αναγκών ενός θερμοκηπίου. Τέτοια συστήματα μπορούν να 36

37 λειτουργήσουν ως μη συνδεδεμένα αλλά και σε σύνδεση με το δίκτυο. Οι μεγάλες εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας με χρήση του ανέμου απαιτούν μεγάλο κόστος επένδυσης, υπόκεινται σε μεγαλύτερες περιβαλλοντικές συνθήκες και δεν γίνονται εύκολα αποδεκτές από τις τοπικές κοινωνίες. 37

38 Κεφάλαιο 3: Παρουσίαση λογισμικών προσομοίωσης ενεργειακού σχεδιασμού 3.1. Λογισμικό EnergyPro (Διαμαντόπουλος, 2014) Το EnergyPro είναι ένα λογισμικό που λειτουργεί σε περιβάλλον Windows και προσομοιώνει την τεχνικοοικονομική ανάλυση έργων συμπαραγωγής, καθώς και πολλούς άλλους τύπους σύνθετων ενεργειακών έργων με συνδυασμένη παροχή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας (ατμού, ζεστού νερού ή ψύξης) από πολλές διαφορετικές μονάδες παραγωγής ενέργειας. Το EnergyPro κυρίως χρησιμοποιείται για την τεχνο-οικονομική ανάλυση των διαφόρων ενεργειακών έργων, όπως μονάδες συμπαραγωγής τηλεθέρμανσης με κινητήρες φυσικού αερίου σε συνδυασμό με λέβητες και θερμική αποθήκευση, βιομηχανικές μονάδες συμπαραγωγής που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια ατμό και ζεστό νερό σε μια περιοχή, θερμοηλεκτρικούς σταθμούς που λειτουργούν με βιοαέριο λαμβάνοντας υπ όψιν τον χώρο αποθήκευσης του, μονάδες συμπαραγωγής βιομάζας, αλλά και άλλα είδη έργων, π.χ. γεωθερμία, φωτοβολταϊκά ή αιολική ενέργεια. Η χρήση του προγράμματος αυτού, συμπεριλαμβάνει την αποθήκευση θερμικής ενέργειας. Η εμπειρία από πολλά έργα συμπαραγωγής δείχνει ότι η χρήση της αποθηκευμένης θερμικής ενέργειας μπορεί να αυξήσει τη αποδοτικότητα ενός έργου μέχρι και 30-40%. Το λογισμικό επίσης, μας επιτρέπει να συμπεριλάβουμε και σχέσεις μεταξύ άλλων μεταβλητών όπως η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας ή ο ψυχρός αέρας, επιτρέποντας έτσι πολύ λεπτομερή μοντελοποίηση. Βασιζόμενο στις εισροές, το EnergyPro βελτιστοποιεί τη λειτουργία της εγκατάστασης με βάση τεχνικές και οικονομικές παραμέτρους παρέχοντας μια λεπτομερή περιγραφή για την παροχή των καθορισμένων ενεργειακών απαιτήσεων για θέρμανση, ψύξη και τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Το energypro παρέχει επίσης στο χρήστη ένα λεπτομερές χρηματοοικονομικό πρόγραμμα σε τυποποιημένη μορφή που αναγνωρίζεται από διεθνείς τράπεζες και τα χρηματοδοτικά ιδρύματα. Αυτό περιλαμβάνει την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της λειτουργίας του έργου, μηνιαίες ταμειακές ροές (μέχρι 40 ετών), δηλώσεις εισοδήματος, ισολογισμών και των βασικών επενδυτικών στοιχεία όπως το NPV, IRR και ο χρόνος αποπληρωμής. Επιτρέπεται ακόμα, στο χρήστη να υπολογίσει και να συντάξει έκθεση για τις εκπομπές (CO2, NOx, SO2, κλπ) από το προτεινόμενο έργο. Τέλος, πλεονέκτημα του λογισμικού είναι ότι είναι φιλικό προς το χρήστη και σύμφωνα με την εταιρεία που το ανέπτυξε, είναι από τα πιο προηγμένα εμπορικά λογισμικά για την μελέτη και διερεύνηση προγραμμάτων παραγωγής ενέργειας. 38

39 3.2. Λογισμικό TRNSYS 16 (Δελής, 2014) Το TRNSYS είναι ένα ολοκληρωμένο και επεκτάσιμο περιβάλλον προσομοίωσης για την προσομοίωση μεταβαλλόμενων συστημάτων στο χρόνο, συμπεριλαμβανομένων και των πολυζωνικών κτιρίων (multi-zonebuildings). Χρησιμοποιείται παγκοσμίως από μηχανικούς και ερευνητές για την αξιολόγηση νέων ενεργειακών συστημάτων για διάφορες χρήσεις, από ένα απλό σύστημα θέρμανσης νερού μέχρι και τον σχεδιασμό και την προσομοίωση κτιρίων και του εξοπλισμού τους, συμπεριλαμβανομένων στρατηγικών ελέγχου, συμπεριφορά των κατοίκων και συστήματα εναλλακτικών πηγών ενέργειας (ηλιακά, φωτοβολταϊκά, συστήματα υδρογόνου κ.λ.π.). Ένα από τα στοιχεία του TRNSYS που συνέβαλε στην μεγάλη του επιτυχία είναι το ότι ο πηγαίος κώδικας, ο πυρήνας του προγράμματος, καθώς και ο κώδικας των διαφόρων μοντέλων που περιλαμβάνει το TRNSYS δίνονται στον χρήστη, ο οποίος μπορεί να τα τροποποιήσει κατάλληλα έτσι ώστε να εξυπηρετούνται καλύτερα οι δικές του ανάγκες. Επίσης, λόγω της αρχιτεκτονικής του προγράμματος, η οποία είναι βασισμένη στα αρχεία DLL, υπάρχει η δυνατότητα δημιουργίας νέων μοντέλων από τον χρήστη χρησιμοποιώντας κοινές γλώσσες προγραμματισμού (C, C++, PASCAL, FORTRAN κ.λ.π.). Επιπρόσθετα, το TRNSYS μπορεί να συνδεθεί εύκολα με άλλες εφαρμογές για την επεξεργασία πριν, μετά, ή κατά την διάρκεια της προσομοίωσης (Microsoft Excel, Matlabκ.λ.π.). Οι εφαρμογές που περιλαμβάνονται στο TRNSYS είναι οι παρακάτω: Ηλιακά συστήματα (ηλιακά θερμικά και φωτοβολταϊκά). Κτίρια χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και συστήματα HVAC με στοιχεία προηγμένου σχεδιασμού (φυσικός αερισμός κ.λ.π.). Συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Συμπαραγωγή, κυψέλες καυσίμου. Οτιδήποτε απαιτεί δυναμική προσομοίωση. Πιο συγκεκριμένα, οι εφαρμογές στο TRNSYS δημιουργούνται ενώνοντας γραφικά τα στοιχεία (components) στο στούντιο προσομοίωσης (SimulationStudio). Κάθε τύπος στοιχείου περιγράφεται από ένα μαθηματικό μοντέλο στην μηχανή προσομοίωσης του TRNSYS τα οποία συνδέονται με το στούντιο προσομοίωσης μέσω των «αιτήσεων» (Proformas). Η Proforma λειτουργεί σαν ένα «μαύρο κουτί» περιγραφής 39

40 ενός στοιχείου που περιέχει τα εισαγόμενα και τα εξαγόμενα μεγέθη (inputsoutputs), τις μεταβλητές κ.λ.π. Τα στοιχεία συνήθως αναφέρονται ως types Λογισμικό LEAP (Stockholm Environment Institute, 2014) To LEAP (LongEnergyAlternativesPlanningSystem), αποτελεί ένα ιδιαίτερα φημισμένο και διαδεδομένο υπολογιστικό εργαλείο σε όλο τον κόσμο που χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάλυση της ενεργειακής πολιτικής αλλά και για την αποτίμηση της κλιματικής αλλαγής. Το συγκεκριμένο λογισμικό χρησιμοποιείται από πολλές εταιρείες και οργανισμούς, δημόσιους ή μη, αλλά είναι επίσης ιδιαίτερα διαδεδομένο και στην ακαδημαϊκή κοινότητα καθώς χρησιμοποιείται και από φοιτητές. Το LEAP είναι ένα ολοκληρωμένο εργαλείο μοντελοποίησης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της κατανάλωσης ενέργειας, την παραγωγή αλλά και την εξόρυξη των πόρων σε όλους τους τομείς της οικονομίας. Πιο συγκεκριμένα, το LEAP είναι δομημένο ως ένα σύνολο οκτώ διαφορετικών όψεων: Όψη ανάλυσης. Όψη αποτελέσματος. Όψη διαγραμμάτων. Όψη ενεργειακής ισορροπίας. Όψη περιλήψεων. Όψη σημειώσεων. TED. Όψη επισκοπήσεων Λογισμικό WASP (Connolly et al, 2014) To WASP (Wien Automatic System Planning Package), είναι ένα μοντέλο ενεργειακού προγραμματισμού που επιτρέπει στο χρήστη να βρει το βέλτιστο σχέδιο επέκτασης για ένα σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για μεγάλο χρονικό διάστημα και εντός των ορίων που ορίζονται από τον σχεδιαστή, το οποίο αναπτύσσεται από τον Διεθνή Οργανισμό Ατομικής Ενέργειας (ΔΟΑΕ). Το μοντέλο είναι ελεύθερα διαθέσιμο σε κράτη μέλη του ΔΟΑΕ και απαιτεί 4 έως 6 εβδομάδες κατάρτισης. 40

41 Στο WASP το βέλτιστο σχέδιο επέκτασης ορίζεται με βάση τα ελάχιστα συνολικά κόστη. Ολόκληρη η προσομοίωση εκτελείται με 12 καμπύλες διάρκειας φορτίου κάθε μία από τις οποίες εκπροσωπεί ένα χρόνο, μέχρι την μέγιστη διάρκεια των 30 ετών. Ως σημείο εκκίνησης το λογισμικό απαιτεί την πλήρη καταγραφή του υφιστάμενου συστήματος για τον καθορισμό των τεχνικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών των σταθμών παραγωγής ενέργειας Λογισμικό MARKAL/TIMES (Connolly et al, 2014) Τα πρότυπα MARKAL και TIMES αποτελούν πακέτα λογισμικού ηλεκτρονικού υπολογιστή για ανάλυση σεναρίων για την εξέταση των επιπτώσεων της ενεργειακής πολιτικής και της πολιτικής μείωσης των αερίων ρύπων. Τα δύο πρότυπα παράγουν τεχνοοικονομικά μοντέλα παγκοσμίων, περιφερειακών, εθνικών και τοπικών ενεργειακών συστημάτων. Το πακέτο TIMES είναι η σύγχρονη μετεξέλιξη του παλαιότερου λογισμικού MARKAL. Στα πλαίσια των δύο προγραμμάτων οι χρήστες καλούνται να ορίσουν το ενεργειακό σύστημα αναφοράς από τις πρωτογενείς πηγές παραγωγής ενέργειας μέχρι την ζήτηση για ενεργειακές υπηρεσίες. Το TIMES αναπαριστά την μερική εξέλιξη ισορροπίας του συστήματος για ένα χρονικό ορίζοντα καθορισμένο από τον χρήστη, με ποικίλα χρονικά διαστήματα. Βασισμένα πάνω στις δυνατότητες εκατοντάδων ενεργειακών τεχνολογιών και μηχανισμών εξισορρόπησης ζήτησης τα πρότυπα υπολογίζουν τη βέλτιστη αναλογία για τις τεχνολογίες και τα καύσιμα που θα χρησιμοποιήσουν Λογισμικό STREAM (Connolly et al, 2014) Το λογισμικό STREAM παρέχει τη δυνατότητα για μια καλή επισκόπηση και εξέταση ενός πλήρους ενεργειακού συστήματος. Μέχρι τώρα έχουν δημιουργηθεί τρεις εκδόσεις για το λογισμικό STREAM και η χρήση του είναι αρκετά εύκολη. Το λογισμικό αυτό αποτελείται από τρία εργαλεία λογιστικού φύλλου τα οποία είναι (1) εργαλείο ροής ενέργειας (2) εργαλείο εξοικονόμησης ενέργειας και (3) εργαλείο διάρκειας. Το STREAM δεν μπορεί να βοηθήσει στην οικονομική βελτιστοποίηση ενός ενεργειακού συστήματος. Ο κύριος στόχος της χρήσης αυτού του λογισμικού είναι η εκτίμηση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, των ενεργειακών πόρων και της κατανάλωσης καυσίμου που θα οδηγήσουν στην εξοικονόμηση ενέργειας του συστήματος που εξετάζεται. Το εργαλείο διάρκειας αποτελεί τη βάση για τον υπολογισμό (1) των συνολικών ενεργειακών ροών και (2) οικονομικών υπολογισμών, που χρησιμοποιούνται στο εργαλείο ροής ενέργειας. Τέλος, οι τεχνολογίες 41

42 μεταφοράς που περιλαμβάνονται στο λογισμικό αυτό είναι τα συμβατικά οχήματα, ηλεκτρικά οχήματα, τις σιδηροδρομικές και αεροπορικές μεταφορές Λογισμικό RAMSES (Connolly et al, 2014) Το λογισμικό RAMSES αποτελεί ένα εργαλείο προσομοίωσης της παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας και της τηλεθέρμανσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε έκταση κατοικήσιμης περιοχής. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο χρόνος προσομοίωσης μπορεί να φτάσει και τα 30 χρόνια. Τα κύρια αποτελέσματα του λογισμικού αφορούν την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, τη χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κ.α. Για τη χρήση του λογισμικού αυτού απαιτούνται πολλές πληροφορίες για μελέτη περίπτωσης που θα εξεταστεί. Αυτές οι πληροφορίες αφορούν την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, την κατανάλωση τηλεθέρμανσης, τις τιμές των καυσίμων που χρησιμοποιούνται, τις ιδιότητες των καυσίμων, τις τιμές των φόρων και πολλά άλλα Λογισμικό RETScreen (Connolly et al, 2014) Το λογισμικό RETScreen Clean Energy Project Analysis Software δημιουργήθηκε στον Καναδά το 1996 με τη χρήση εθνικών πόρων. Παρέχεται δωρεάν για χρήση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της παραγωγής και την εξοικονόμηση ενέργειας, για την εξοικονόμηση του κόστους, τη μείωση των αερίων εκπομπών, τη ορθή χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και την οικονομική βιωσιμότητα. Αξίζει να σημειωθεί, ότι οι χρήστες του λογισμικού αυτού έχουν υπολογιστεί περίπου 1000 άτομα ανά εβδομάδα και μέχρι στιγμής έχουν γίνει πάνω από downloads. Θεμελιώδους σημασία για το λογισμικό αυτό είναι η σύγκριση μεταξύ δύο σεναρίων, του βασικού που είναι συνήθως μια συμβατική τεχνολογία και ενός προτεινόμενου σεναρίου η οποία συνήθως είναι μια καθαρή ενεργειακή τεχνολογία. Η σύγκριση περιλαμβάνει και σύγκριση οικονομικών δεικτών των δύο σεναρίων. Το λογισμικό μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε ενεργειακό σύστημα, που κυμαίνονται από τα μεμονωμένα έργα μέχρι και παγκόσμιου επιπέδου εφαρμογών. 42

43 3.9. Λογισμικό EMPS (Connolly et al, 2014) Το EMPS είναι ένα λογισμικό που χρησιμοποιείται για την προσομοίωση και τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας με ένα μέρος χρήσης υδροηλεκτρικής ενέργειας. Στοχεύει στη βέλτιστη χρήση των υδροηλεκτρικών πόρων και της θερμικής παραγωγής σε σχέση με τη ζήτηση της ηλεκτρικής ενέργειας, τις αβέβαιες εισροές και τη θερμική παραγωγή. Το λογισμικό αυτό αποτελείται από δύο μέρη : το πρώτο μέρος είναι μια αξιολόγηση της κατάστασης όπου υπολογίζονται με τη μορφή πινάκων οι τιμές χωρητικότητας του νερού. Το άλλο μέρος, υπολογίζει τη βέλτιστη επιλογή σε σχέση με τα υδρολογικά έτη. Η ανάλυση μπορεί να πραγματοποιηθεί για περίοδο έως 25 ετών Λογισμικό INFORCE (Connolly et al, 2014) Το λογισμικό αποτελείται από 2 φύλλα τα οποία χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή των λεπτομερειών του ενεργειακού συστήματος που μοντελοποιείται, οι οποίες αφορούν την παραγωγή ενέργειας, την ενεργειακή ζήτηση, τις τάσεις ενέργειας τις ενεργειακές πολιτικές. Όλες οι ανανεώσιμες πήγες ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν εκτός από την παλιρροϊκή ενέργεια. Οι τεχνολογίες μεταφοράς που περιλαμβάνονται είναι συμβατικές, ηλεκτρικές με μπαταρία καθώς και οχήματα υδρογόνου. Το INFORCE, επιπλέον, μπορεί να δώσει μια γενική εικόνα για την πιθανή ανάπτυξη της ενέργειας σε μια χώρα ή περιοχή, παρέχοντας ένα ενεργειακό ισοζύγιο για κάθε δεκαετία προσομοίωσης και για μέγιστο χρονικό διάστημα 100 ετών. 43

44 Κεφάλαιο 4 ο : Περιγραφή προγράμματος RETScreen International Το Λογισμικό Ανάλυσης Έργων Καθαρής Ενέργειας RETScreen είναι ένα μοναδικό εργαλείο λήψης αποφάσεων που δημιουργήθηκε με την συμβολή μεγάλου αριθμού ειδικών από την κυβέρνηση, την βιομηχανία και την εκπαίδευση. Πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο λογισμικό ανάλυσης έργων που αφορούν τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας το οποίο σχεδιάστηκε από το Εργαστήριο Φυσικών Πόρων του Καναδά και κάτω από την εποπτεία της Κυβέρνησης του Καναδά (RETScreenTMSoftware 2000) (Μαμακής, 2007). Το λογισμικό, το οποίο παρέχεται δωρεάν, μπορεί να χρησιμοποιηθεί παγκοσμίως για να αποτιμήσει την ενεργειακή παραγωγή και εξοικονόμηση, το κόστος κύκλου ζωής, τη μείωση εκπομπών, τα οικονομικά και την ανασφάλεια των διαφόρων τεχνολογιών ενεργειακής απόδοσης και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ). Το λογισμικό περιλαμβάνει επίσης βάσεις δεδομένων με προϊόντα, κόστος και κλιματολογικά δεδομένα και ένα αναλυτικό εγχειρίδιο χρήστη. Εικόνα 7:Λογισμικό retscreen (Μαμακής, 2007). ( ) Το λογισμικό αυτό μειώνει σημαντικά τα κόστη (τόσο τα οικονομικά όσο και τα χρονικά) που σχετίζονται με τον εντοπισμό και την αξιολόγηση πιθανών ενεργειακών έργων. Αυτά τα κόστη, τα οποία ανακύπτουν στα στάδια προ-σκοπιμότητας, σκοπιμότητας, ανάπτυξης, και σχεδιασμού, μπορούν να αποτελέσουν σημαντικά εμπόδια για την ανάπτυξη των Ενεργειακά Αποδοτικών Τεχνολογιών και Τεχνολογιών ΑΠΕ. Βοηθώντας στην άρση αυτών των εμποδίων, το λογισμικό αυτό μειώνει το κόστος της υλοποίησης έργων και της επιχειρηματικότητας στον τομέα της καθαρής ενέργειας (Πατσάκος, 2014). Το RETScreen International είναι ένα πρόγραμμα το οποίο αποτελείται από ένα τυποποιημένο και ενσωματωμένο λογισμικό ανάλυσης της καθαρής ενέργειας το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί παγκοσμίως για να αξιολογήσει την ενεργειακή παραγωγή και τις μειώσεις των εκπομπών των αερίων του φαινόμενου του θερμοκηπίου για διάφορους τύπους ενέργειας. Το πρόγραμμα αποτελείται από μια σειρά από φύλλα εργασίας. Αυτά τα φύλλα εργασίας ακολουθούν μια τυποποιημένη προσέγγιση για όλα τα πρότυπα RETScreen. Εκτός από το λογισμικό και τα εργαλεία περιλαμβάνει: βάσεις δεδομένων 44

45 προϊόντων, καιρού και δαπανών, ένα εγχειρίδιο χρήσης σε μια ιστοσελίδα internet με περιπτώσεις μελετών του προγράμματος και εκπαιδευτικά μαθήματα. Το λογισμικό RETScreenTM αποτελείται από επτά υπολογιστικά φύλλα Excel. Σε κάθε κελί του φύλου εργασίας, το οποίο είναι «σκιασμένο», ο χρήστης μπορεί να εισάγει τα δεδομένα του. Όλα τα άλλα κελιά, τα οποία δεν είναι απαραίτητο να συμπληρωθούν είναι προστατευμένα ώστε να αποτρέψουν τον χρήστη να διαγράψει ίσως κάποια εξίσωση κατά λάθος ή κάποιο κελί αναφοράς (Μαμακής, 2007). Τα φύλλα, με την σειρά που παρατίθενται, είναι τα εξής: Φύλλο εισαγωγής (Intro): όπου δίνονται περιγραφικά όλα τα περιεχόμενα που εμπεριέχονται στο λογισμικό (επιμέρους ενότητες, υπολογιστικά φύλλα, βάσεις δεδομένων κ.α.). Ενεργειακό μοντέλο (EnergyModel): όπου περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά του συστήματος το οποίο θα χρησιμοποιηθεί. Ηλιακά δεδομένα και ισχύς συστήματος (SolarResource&SystemLoad): όπου υπολογίζονται οι ηλεκτρικές καταναλώσεις της οικίας και δίνονται αναλυτικές πληροφορίες για την κλιματολογικά δεδομένα της περιοχής εγκατάστασης του Φ/Β συστήματος. Ανάλυση κόστους (CostAnalysis): όπου περιγράφονται και αναλύονται τα τεχνικοοικονομικά στοιχεία της επένδυσης. Ανάλυση αερίων του θερμοκηπίου [GreenhouseGas (GHG) Analysis]: όπου υπολογίζεται η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) που δεν θα εκπέμπει στην ατμόσφαιρα από την υλοποίηση επένδυσης ΑΠΕ. Χρηματοοικονομική σύνοψη (FinancialSummary): όπου παρουσιάζονται συνοπτικά όλες οι χρηματοοικονομικές παράμετροι (πληθωρισμός, φόροι επένδυσης κ.α.), το περιοδικό και ετήσιο κόστος, όλες οι ροές χρημάτων καθώς και η χρηματοοικονομική βιωσιμότητα της επένδυσης. Ανάλυση ευαισθησίας και κινδύνου (Sensitivity&RiskAnalysis): όπου υπολογίζεται η ευαισθησία των σημαντικότερων χρηματοοικονομικών δεικτών σε σχέση με τις διάφορες τεχνικές και χρηματοοικονομικές παραμέτρους τις επένδυσης. 45

46 Εικόνα 8:Διάγραμμα ροής του λογισμικού RETScreen (Μαμακής, 2007) Η κωδικοποίηση των χρωματισμών του προγράμματος RETScreen για τα κελιά εισόδου εξόδου είναι η εξής: Με λευκό χρώμα υπολογίζονται από το μοντέλο, με κίτρινο χρώμα απαιτείται για το τρέξιμο του μοντέλου, με γαλάζιο χρώμα απαιτείται για το τρέξιμο του μοντέλου και είναι διαθέσιμα online δεδομένα, με γκρι χρώμα δεν απαιτείται για το τρέξιμο του μοντέλου. Ο χρήστης μπορεί να έχει διαθέσιμη την βάση δεδομένων (προϊόντων και καιρού) μέσω του διαδικτύου «κλικάροντας» την αντίστοιχη εικόνα στην γραμμή εργαλείων του RETScreen. Αναλυτικότερα, προκειμένου να αναπτυχθεί το μοντέλο και να το τρέξει ο χρήστης ακολουθούνται τα παρακάτω βήματα: Κατά τη διάρκεια του πρώτου βήματος (EnergyModel) συλλέγονται και εισάγονται στο μοντέλο στοιχεία που έχουν να κάνουν με τις συνθήκες στης περιοχής εγκατάστασης (ηλιακή ακτινοβολία, γεωγραφικό μήκος, μέση ετήσια θερμοκρασία κ.ά.) και τα χαρακτηριστικά του συστήματος (τεχνικές πληροφορίες για τη Φ/Β συστοιχία, προσδιορισμός τύπου και προδιαγραφών του συστήματος κ.ά.). Επίσης σε αυτό το βήμα εισάγονται και πληροφορίες σχετικά με την ισχύ του συστήματος οι οποίες προσδιορίζονται από τις ηλεκτρικές απαιτήσεις της εγκατεστημένης εφαρμογής που υπολογιστήκαν παράλληλα στο τρίτο υπολογιστικό φύλλο (SolarResource&SystemLoad) (Bakos et al 2003). Στο δεύτερο βήμα (CostAnalysis) διεξάγεται μια λεπτομερής ανάλυση κόστους η οποία λαμβάνει υπόψη της το αρχικό αλλά και το ετήσιο κόστος που συμπεριλαμβάνονται στην επένδυση. Οι κύριες κατηγορίες κόστους που εμπλέκονται σε αυτήν την εξέταση είναι: α) Αρχικό Κόστος (Initialscosts), στο οποίο περιλαμβάνονται 46

47 δαπάνες για: Μελέτη σκοπιμότητας (Feasibilitystudy), Ανάπτυξη επένδυσης (Development), Μηχανικός σχεδιασμός (Engineering), Εξοπλισμός ΑΠΕ (Renewableenergyequipment), Ισοζύγιο εγκατάστασης (Balanceofplant), Διάφορα έξοδα (Miscellaneous) β)ετήσιο κόστος (Annualcosts), στα οποία περιλαμβάνονται δαπάνες για: Λειτουργία και συντήρηση (Operationandmaintenance). Μετά τα δυο αυτά βασικά βήματα ακολουθεί το τρίτο βήμα [GreenhouseGas (GHG) Analysis] όπου εισάγοντας στοιχεία σχετικά με τα καύσιμα που χρησιμοποιεί το υπάρχον κεντρικό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αυτό το στάδιο (FinancialSummary) περιλαμβάνονται οι παρακάτω κύριες κατηγορίες εξέτασης: α) Ισοζύγιο ενέργειας (Energybalance) β) Χρηματοοικονομικές παράμετροι (Financialparameters) γ) Κόστος και εξοικονομήσεις της επένδυσης (Project costsandsavings) δ) Οικονομική βιωσιμότητα (Financialfeasibility) στ) Ετήσια ροή μετρητών (Yearlycashflow) ζ) Χρηματοοικονομικοί δείκτες (Financialindices). Τέλος, στο τελευταίο βήμα (Sensitivity) του λογισμικού διεξάγεται μια εκτεταμένη ανάλυση προκειμένου να αναδειχτούν οι παράμετροι οι οποίοι έχουν την μεγαλύτερη επίδραση σε κάποιους από τους πιο σημαντικούς χρήματος-οικονομικούς δείκτες. Παραδείγματα τέτοιων παραμέτρων είναι το αρχικό και το ετήσιο κόστος της επένδυσης. Σε αυτό το στάδιο μπορούν να επιλεχθούν οι δείκτες για τους οποίους κρίνεται απαραίτητο να γίνουν οι διάφορες αναλύσεις, να εισαχθεί - ως ποσοστό - η κλίμακα με βάση την οποία θα γίνει η ανάλυση ευαισθησίας (sensitivityrange) καθώς και να εισαχθεί μια οριακή τιμή (thresholdvalue) - ως ποσοστό - η οποία θα καθορίζει το κάτω ή πάνω από ποια τιμή των οικονομικών δεικτών θα γίνεται αποδεκτή η επένδυση. 47

48 ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ 48

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ RETScreen Στην παρούσα έρευνα, θα γίνει οικονομική σύγκριση δύο συστημάτων θέρμανσης ενός θερμοκηπίου με τη χρήση της μεθόδου της καθαρής παρούσας αξίας και τη χρήση του προγράμματος RETSCREEN. Τα δύο αυτά συστήματα είναι τα εξής: Θέρμανση του θερμοκηπίου με τη χρήση αντλίας θερμότητας σε συνδυασμό με ανεμογεννήτρια με πώληση του παραγόμενου ρεύματος στο δίκτυο της Δ.Ε.Η και χρήση ρεύματος του δικτύου της Δ.Ε.Η για θέρμανση του θερμοκηπίου. Θέρμανση του θερμοκηπίου με τη χρήση συμβατικού συστήματος θέρμανσης (λέβητας πετρελαίου). Η σύγκριση των δύο συστημάτων θα γίνει σε χρονικό διάστημα 15 ετών. Για τις ανάγκες της έρευνας και τον υπολογισμό των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε ένα θεωρητικό θερμοκήπιο καθώς υπήρχε έλλειψη πειραματικών δεδομένων. Στον πίνακα 2 Β.1 φαίνονται αναλυτικά οι παραδοχές που θέσαμε για το θερμοκήπιο αυτό καθώς και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του. ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Έκταση Περιοχή 5 στρέμματα Δήμος Μίκρας, κοντά στη Θεσσαλονίκη Διάρκεια θέρμανσης 5 μήνες (151 ημέρες) (1-11/31-03) Χρόνος θέρμανσης Καλλιέργεια 24 ώρες/ημέρα (θεωρείται ότι το σύστημα δουλεύει και τις 24 ώρες χωρίς σταματημό) Τομάτα Βέλτιστη θερμοκρασία καλλιέργειας 17 Κατώτατη μέση θερμοκρασία (Ε.Μ.Υ.) Υλικό κάλυψης Σκελετός 5.5 o C Πολυαιθυλένιο Γαλβανισμένος Σίδηρος Πίνακας 2: Β.1 Παραδοχές θερμοκηπίου (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 49

50 5.1 Σκοπός του πειράματος Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι να συγκριθεί η θέρμανση ενός θερμοκηπίου με την χρήση ενός συμβατικού συστήματος θέρμανσης(λέβητας πετρελαίου) με την θέρμανσή του με την χρήση ενός υβριδικού συστήματος θέρμανσης(ανεμογεννήτρια- αντλία θερμότητας και πώληση του παραγόμενου ρεύματος στην Δ.Ε.Η. και μετ έπειτα αγορά του από το δίκτυο της Δ.Ε.Η. σε πιο συμφέρουσα τιμή). Συγκεκριμένα θα γίνει οικονομική σύγκριση των δύο συστημάτων με τη βοήθεια του προγράμματος RETscreen από το οποίο θα προκύψει η καθαρή παρούσα αξία και οι αθροιστικές χρηματοροές σε βάθος 15 ετών και θα διαπιστωθεί ποιο σύστημα είναι συμφέρον για τον παραγωγό. 5.2 Εφαρμογή Retscreen σε συστήματα θέρμανσης To RETscreen είναι ένα πρόγραμμα προσομοίωσης αιολικής ενέργειας. Αναπτύχτηκε από το εργαστήριο Canada s Energy Diversi fication Research Laboratory CEDRL, ειδικά για αυτό το σκοπό και ουσιαστικά εκτελείται µε τη βοήθεια του λογισμικού. Το πρόγραμμα αποτελείται από τα εξής υπολογιστικά φύλλα : Την εκκίνηση Το ενεργειακό μοντέλο Την ανάλυση κόστους Την ανάλυση εκπομπών Την οικονομική ανάλυση

51 Θα γίνει µια συνοπτική παρουσίαση του προγράμματος με το πρώτο σύστημα του θερμοκηπίου που γίνεται με αντλία θερμότητας, η οποία χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με ανεμογεννήτρια, με πώληση του παραγόμενου ρεύματος στο Δίκτυο της Δ.Ε.Η και χρήση ρεύματος του δικτύου της Δ.Ε.Η για θέρμανση του θερμοκηπίου. Το επιτόκιο είναι σταθερό στο 5%. Ως έξοδα θεωρούνται το κόστος συντήρησης της ανεμογεννήτριας καθώς και της αγοράς του ηλεκτρικού ρεύματος από το δίκτυο της Δ.Ε.Η, ενώ ως έσοδα υπολογίζονται τα έσοδα από την πώληση της καλλιέργειας καθώς και η πώληση του παραγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος στη Δ.Ε.Η. Στη συνεχεία παρουσιάζεται αναλυτικά η χρήση του προγράμματος φύλλα εργασίας: για τα παρακάτω Εκκίνηση Εικόνα 9: Β.1 Λογισμικό προγράμματος RETScreen (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) Στο συγκεκριμένο φύλλο εργασίας εισάγουμε την τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρισμού καθώς και την τοποθεσία εγκατάστασης του έργου. 51

52 5.2.1 Απώλειες θερμότητας στο θερμοκήπιο λόγω διαφυγής αέρα κατά την διάρκεια της νύχτας και λόγω αέρισμου Για τον υπολογισμό των θερμικών αναγκών μιας θερμοκηπιακής εγκατάστασης απαιτείται ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών στις χειρότερες δυνατές συνθήκες. Έτσι υπολογίζεται βάσει των απωλειών θερμότητας κατά τη διάρκεια της νύχτας και των απωλειών λόγω αερισμού. Οι απώλειες λόγω αερισμού πολλές φορές μπορούν να θεωρηθούν το 10-20% των απωλειών κατά τις βραδινές ώρες. Οι απώλειες λόγω ακτινοβολίας κατά την διάρκεια της νύχτας είναι πολύ μικρές λόγω έλλειψης της ηλιακής ακτινοβολίας (Μαρτζοπούλου, 1994). Οι απώλειες του θερμοκηπίου κατά την διάρκεια της νύχτας υπολογίζονται από τον παρακάτω τύπο: Q 1 = A s U θ (T i - T o ) (1) όπου: Q1: είναι η μεγίστη απαίτηση θερμότητας [W] U θ: ο ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας [Wm -2 C -1 ](6,8W/m 2 / C) A s: η επιφάνεια του καλύμματος [m -2 ](6.490 m 2 ) T i: η επιθυμητή θερμοκρασία μέσα στο θερμοκήπιο [ C] T o: η μέση ελάχιστη εξωτερική θερμοκρασία του δυσμενέστερου μηνός [ C] (T i - T o =17 C -5,5 C =11,5 C) Με αντικατάσταση στον τύπο (1) υπολογίζεται πως οι συνολικές απώλειες θερμότητας κατά την διάρκεια της νύχτας είναι 507,5 KW Σύμφωνα με τον Καυγά(2010) οι ενεργειακές απώλειες θερμότητας λόγω διαφυγών του αέρα από και προς το θερμοκήπιο οφείλονται στις αναπόφευκτες κατασκευαστικές ατέλειες του θερμοκηπίου και υπολογίζονται από την εξίσωση: Στον οποίο Q 2 =0,36 N V (Τ α - Τ ο ) (2) Q2: απώλειες θερμοκηπίου λόγω αερισμού (KW) N: ανανεώσεις αέρα (1 ανανέωση/λεπτό) Τ α -Τ ο : διαφορά θερμοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου και του εισερχόμενου αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον. ( 0 C) 52

53 Ως εσωτερική θερμοκρασία λαμβάνεται η επιθυμητή νυχτερινή θερμοκρασία για την καλλιέργεια και ως εξωτερική η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. V: όγκος θερμοκηπίου (m 3 ) (υπολογισμός στο παράρτημα) ( ,25 m 3 ) Με αντικατάσταση στον τύπο (2) υπολογίζεται πως οι συνολικές απώλειες του θερμοκηπίου λόγω του αερισμού του ανέρχονται στα 61,90ΚW. Επομένως, οι συνολικές απώλειες του θερμοκηπίου(q1+q2 )υπολογίζονται σε 569,4KW Ένας άλλος τρόπος για την εκτίμηση της απαιτούμενης θερμότητας είναι: q = (U*A s *ΔΤ *V*N*ΔΤ)*1.2(3) U: ολικός συντελεστής θερμοπερατότητας του καλύμματος σε W/m 2 C Α s : επιφάνεια του καλύμματος σε m 2 ΔΤ: διαφορά θερμοκρασίας μέσα - έξω σε C. (Εσωτερική θερμοκρασία λαμβάνεται η επιθυμητή νυχτερινή θερμοκρασία για την υπόψη καλλιέργεια. Εξωτερική θερμοκρασία λαμβάνεται η μέση ελάχιστη θερμοκρασία του ψυχρότερου μήνα που εμφανίζεται στην περιοχή με συχνότητα τριετίας). V: όγκος του θερμοκηπίου. N: αριθμός αλλαγών του αέρα από διαφυγές με κλειστά παράθυρα ανά ώρα Η πραγματική ισχύς του συστήματος θέρμανσης θα πρέπει να είναι ίση με τη μεγίστη απαιτούμενη θερμότητα στη μονάδα του χρόνου. Επομένως η ονομαστική ισχύς του συστήματος θέρμανσης θα πρέπει να είναι αυξημένη κατά ένα ποσοστό που είναι αντιστρόφως ανάλογο με το βαθμό απόδοσης του συστήματος Ι = Q/α(4)(Πηγή:teilar.gr) Yπολογισμός κατάλληλης αντλίας θερμότητας Εφόσον οι συνολικές απώλειες του θερμοκηπίου υπολογίστηκαν, το επόμενο βήμα είναι ο υπολογισμός της κατάλληλης αντλίας θερμότητας, η οποία θα βοηθήσει στην αναπλήρωση των απωλειών αυτών. Αφού επιλεχθούν οι αντλίες οι οποίες ικανοποιούν τις ανάγκες του θερμοκηπίου, το επόμενο στάδιο είναι ο υπολογισμός του COP τους. Σύμφωνα με τον Μυλωνά(2013) σκοπός της βαθμονόμησης της απόδοσης μίας μονάδας αντλίας θερμότητας είναι ο προσδιορισμός του σχετικού ποσού απαιτούμενης ενέργειας για την παροχή ενός συγκεκριμένου θερµικού-ψυκτικού αποτελέσματος. Όσο πιο αποδοτική είναι η εγκατάσταση τόσο λιγότερη η απαιτούμενη ενέργεια για την λειτουργία της. Ανάμεσα στους πλέον χρησιμοποιούμενους συντελεστές χαρακτηρισμού της απόδοσης συστημάτων αντλιών θερμότητας αποτελεί ο συντελεστές COP.Ο βαθμός 53

54 επίδοσης COP (CoefficientofPerformance) συναντάται και µε τον όρο συντελεστής συμπεριφοράς και είναι πάντοτε μεγαλύτερος από τη μονάδα. Ο στιγμιαίος βαθμός επίδοσης COP είναι ο πιο συνηθισμένος δείκτης για την επίδοση. Ως COP, ή βαθμός απόδοσης της αντλίας, ορίζεται ο λόγος της ωφέλιμης ενέργειας, προς την ενέργεια που δαπανάται (Παπακώστας, 2004). Στην περίπτωση της λειτουργίας θέρμανσης το COP ορίζεται ως ο λόγος της ενέργειας που προσδίδεται στον θερμαινόμενο χώρο, προς την ηλεκτρική ενέργεια για την κίνηση της αντλίας. Πρόσθετα σύμφωνα με την Γκαβέζου(2016) το COP της κάθε αντλίας μπορεί να δώσει το ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας το οποίο χρειάζεται το σύστημα για να λειτουργήσει, το οποίο με τη σειρά του θα βοηθήσει να βρεθεί η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος που χρειάζεται το σύστημα αυτό. Γνωρίζοντας την ισχύ του ηλεκτρικού ρεύματος που χρειάζεται το σύστημα, και γνωρίζοντας για πόσες ώρες λειτουργεί το σύστημα κάθε ημέρα, είναι δυνατός ο υπολογισμός της απαιτούμενης ισχύος. Έπειτα βρίσκοντας πόσο κοστίζει η ισχύς αυτή μπορεί να υπολογιστεί το συνολικό κόστος καύσης του συστήματος. Αυτό θα είναι το σπουδαιότερο στο επόμενο βήμα για τον υπολογισμό της κατάλληλης ανεμογεννήτριας. Το ενδιαφέρον στρέφεται σε μια ή περισσότερες αντλίες, οι οποίες να μπορούν να καλύψουν τις απώλειες της τάξης των 569,4 KW. Μετά από σύγκριση έγινε εμφανές πως η αντλία τύπου 61wg της carrier είναι η κατάλληλη επιλογή για την παρούσα έρευνα. Εικόνα 10:B.2 61WG(20-100)KW (Πηγή: ahi-carrier.gr) Δεδομένου πως η υψηλότερη χωρητικότητα που μπορεί να υπάρξει σε μια τέτοια αντλία είναι 117 kw, αποφασίστηκε πως για την κάλυψη των αναγκών της έρευνας θα έπρεπε 54

55 να χρησιμοποιηθούν περισσότερες από μια αντλίες. Έτσι, στο τέλος χρησιμοποιήθηκαν πέντε αντλίες των 117 kw (5x117=585 KW). Με την βοήθεια του παρακάτω πίνακα 3 B.2, βρέθηκε το COP της κάθε αντλίας, το οποίο ανέρχεται στα 5,33 για τις αντλίες των 117 KW. Πίνακας 3: Β.2 Χαρακτηριστικά αντλίας 61wg Carrier (Πηγή: ahi-carrier.gr) Με τη βοήθεια του πίνακα 3 Β.2 μπορούν να βρεθούν τα KW ηλεκτρικού ρεύματος τα οποία αντιστοιχούν σε κάθε αντλία. Σε κάθε αντλία των 117KW αντιστοιχούν 21,95KW ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό συνεπάγεται πως στο συνολό των 578KW, τα KW του ηλεκτρικού ρεύματος που καταναλώνει το σύστημα είναι 111,75 KW. Θεωρώντας πως το σύστημα χρειάζεται να λειτουργεί για 24 ώρες κάθε ημέρα, οι KWh οι οποίες χρειάζονται ανέρχονται στις 2678 KWh. 55

56 Σύμφωνα με την ΔΕΗ, μπορούμε να δούμε τις χρεώσεις για κάθε kwh. Χρεώσεις- Δ.Ε.Η.(Πηγή: ionianeco.gr). Με χρέωση 0,14347 /kwh, το συνολικό ημερήσιο κόστος ανέρχεται στα 377,7. Καθώς το σύστημα δουλεύει για 5 μήνες (151 ημέρες) το συνολικό ετήσιο κόστος ανέρχεται στα Εκτός από το κόστος του ρεύματος, υπάρχει φυσικά και το αρχικό κόστος εγκατάστασης των αντλιών θερμότητας. Μετά από έρευνα της αγοράς, το κόστος της κάθε αντλίας των 117kW ανέρχεται στα ευρώ+φπα. Επομένως το συνολικό κόστος των πέντε αντλιών υπολογίστηκε περίπου στα Μετεωρολογικά δεδομένα περιοχής Στην εικόνα 11: Β.3. παρατίθενται η μέση μηνιαία διεύθυνση και η μέση μηνιαία ένταση των ανέμων στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Παρατηρούμε ότι τους περισσότερους μήνες οι άνεμοι έχουν διεύθυνση βορειοδυτική ενώ η μέγιστη ταχύτητα των ανέμων παρατηρείται τον μήνα Ιούλιο U=6,5 m/s. Όταν οι άνεμοι που πνέουν έχουν ταχύτητα μεγαλύτερη από 5,1 m/s, τότε το αιολικό δυναμικό του τόπου θεωρείται εκμεταλλεύσιμο και οι απαιτούμενες εγκαταστάσεις μπορούν να καταστούν οικονομικά βιώσιμες, σύμφωνα με τα σημερινά δεδομένα. Στην εικόνα 12: Β.4. παρουσιάζονται τα μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής Μίκρας Θεσσαλονίκης όπου θεωρητικά είναι εγκατεστημένο το θερμοκήπιο που θα θερμάνουμε. Μερικά από τα δεδομένα αυτά είναι η θερμοκρασία του αέρα, η σχετική υγρασία, η ημερήσια ηλιακή ακτινοβολία, η ατμοσφαιρική πίεση, η ταχύτητα του ανέμου και η θερμοκρασία του εδάφους. 56

57 Εικόνα:11 B.3 Στοιχεία ταχύτητας ανέμου στην περιοχή της Θεσσαλονίκης(Πηγή: Εικόνα 12: Β.4 Πληροφορίες του προγράμματος για μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 57

58 Ενεργειακό μοντέλο Παρακάτω στο φύλλο ενεργειακό μοντέλο εισάγονται γενικές πληροφορίες για το έργο δηλαδή για τις τρεις ανεμογεννήτριες. Παρατηρούµε ότι µε βάση την περιοχή που επιλέγεται, το πρόγραµµα έχει αποθηκευµένες πληροφορίες όπως οι θερµοκρασίες που επικρατούν τα υψόµετρα καθώς και η ταχύτητα του ανέµου η οποία αποτελεί µια πολύ σηµαντική παράµετρος. Στο φύλλο αυτό εισάγονται λεπτοµέρειες που έχουν να κάνουν κυρίως µε τα χαρακτηριστικά της ανεµογεννήτριας που επιλέγουµε. Στην συγκεκριμένη περίπτωση επιλέχτηκε η WES50, μια ανεμογεννήτρια υψηλής απόδοσης με διάμετρο ρότορα 20 m και σωληνωτό πύργο 30 m. Παράλληλα στο φύλλο του προγράµµατος «ενεργειακό µοντέλο» εισάγεται και η τιµή πώλησης της παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας,η οποία καθορίζεται από το ΕΣΜΗΕ και για διασυνδεδεµένο σύστηµα είναι 250 E/MWh(Πηγή:desmie.gr). Η εισαγωγή των δεδοµένων αυτού του φύλλου, ολοκληρώνεται µε την εισαγωγή των απωλειών των ανεμογεννητριών. Οι κυριότερες απώλειες είναι αυτές λόγο όµορου (όσο πιο µακριά απέχει η µια ανεµογεννήτρια από την άλλη, τόσο πιο µικρές είναι αυτές οι απώλειες). Εικόνα 13: Β.5 Ενεργειακό μοντέλο (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 58

59 Η καμπύλη ισχύος μιας ανεμογεννήτριας αποτελεί το σημαντικότερο στοιχείο της και ουσιαστικά την χαρακτηρίζει, ενώ είναι το βέλτιστο κριτήριο για την σύγκριση μεταξύ διαφορετικών ανεμογεννητριών. Επίσης είναι το στοιχείο αυτό που κρίνει την καταλληλότητα μιας ανεμογεννήτριας συγκεκριμένης τεχνολογίας για μια συγκεκριμένη τοποθεσία αφού διαφορετικές κατανομές ανέμου προκαλούν διαφορετικές συμπεριφορές από τις ανεμογεννήτριες και άρα διαφορετική παραγωγή ενέργειας. Η μέγιστη ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μία ανεμογεννήτρια ονομάζεται (ονομαστική ισχύς) της ανεμογεννήτριας. Η ισχύς αυτή θα επιτευχθεί κατά την (ονομαστική ταχύτητα ανέμου). Σε χαμηλότερες ταχύτητες η ενέργεια θα κυμανθεί μεταξύ της ελάχιστης και της ονομαστικής ισχύος. Οι ανεμογεννήτριες αρχίζουν να λειτουργούν στα 3-4 m/δευτερόλεπτο και φτάνουν στην μέγιστη παραγωγή ενέργειας περίπου στα 15 m/δευτερόλεπτο. Σε πολύ υψηλές ταχύτητες ανέμων όπως στην περίπτωση θυελλωδών ανέμων, 25 m/δευτερόλεπτο οι ανεμογεννήτριες παύουν να λειτουργούν αυτόματα για λόγους ασφαλείας. Στην συγκεκριμένη περίπτωση οι ανεμογεννήτριες μας αρχίζουν να λειτουργούν στα 3 m/δευτερόλεπτο με ελάχιστη ισχύ 1,4 KW, η ονομαστική ταχύτητα του ανέμου είναι 15 m/δευτερόλεπτο με ονομαστική ισχύ 72 KW ενώ μετά τα 24 m/δευτερόλεπτο οι ανεμογεννήτριες παύουν να λειτουργούν. Εικόνα 14: Β.6 Καμπύλη ισχύος σε συνάρτηση με την ταχύτητα του ανέμου m/δευτερόλεπτα (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 59

60 5.2.5 Υπολογισμός κατάλληλης ανεμογεννήτριας Με τον υπολογισμό της κατάλληλης αντλίας θερμότητας, το επόμενο βήμα είναι να βρεθεί η κατάλληλη ανεμογεννήτρια, η οποία θα προσφέρει την απαραίτητη ενέργεια για τη λειτουργία της προαναφερθείσας αντλίας. Τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά θα είναι το να καλύπτει την προαπαιτούμενη ενέργεια με όσο το δυνατόν μικρότερο κόστος, τόσο κατά την διάρκεια της εγκατάστασης της, όσο και κατά τη διάρκεια του χρόνου ζωής της(βλάβες/αντικαταστάσεις). Καθώς το σύστημα γνωρίζουμε ότι καταναλώνει περίπου 109 kw ηλεκτρικού ρεύματος, αποφασίστηκε να καλυφθεί αυτή η ανάγκη με τη χρήση 3 ανεμογεννητριών των 50kW. Όπως προαναφέρθηκε στο ενεργειακό μοντέλο επιλέχθηκαν ανεμογεννήτριες της εταιρείας Wind energy solution και συγκεκριμένα το μοντέλο Wes50-30m με διάμετρο ρότορα 20 m και σωληνωτό πύργο 30 m. Σύμφωνα με τον Καρούζο(2017) ένα ενδεικτικό κόστος εξοπλισμού και εγκατάστασης για μικρό αιολικό σταθμό σύμφωνα με τις τρέχουσες τιμές της αγοράς κυμαίνεται περί τα /kw. Στο κόστος αυτό θα πρέπει να προσθέσει κανείς και τα έξοδα για αγορά γης, τη διαμόρφωση και διάνοιξη πρόσβασης στο γήπεδο, τις μελέτες και τη σύνδεση με το δίκτυο του ΔΕΔΔΗΕ. Σε κάθε περίπτωση, το συνολικό κόστος του project δεν ξεπερνά τα /kw. Με άλλα λόγια, το κόστος μιας επένδυσης σε μικρό αιολικό σταθμό ισχύος 50 kw είναι της τάξης των έως Αξίζει δε να σημειωθεί ότι ο επενδυτής απαλλάσσεται από την καταβολή του ΦΠΑ για το σύνολο του παραγωγικού εξοπλισμού. (Πηγή:karouzos.gr). Επομένως το κόστος μιας ανεμογεννήτριας 50kW ανέρχεται στα Καθώς χρειάζονται τρεις τέτοιες ανεμογεννήτριες για την παρούσα μελέτη, το συνολικό κόστος της επένδυσης ανέρχεται στα Σε αυτό το κόστος θα πρέπει να προστεθούν και κάποια λειτουργικά έξοδα για τα 15 χρόνια ζωής του συστήματος, τα οποία ανέρχονται στα για τα 15 χρόνια. 60

61 5.3 Ανάλυση κόστους Στο φύλλο ανάλυση κόστους γίνεται εισαγωγή των δεδοµένων για τα στοιχεία κόστους. Γίνεται η διάκριση του κόστους σε αρχικό, ετήσιο και περιοδικό (στην περίπτωση µας έστω 15 έτη). Συγκεκριμένα, το αρχικό κόστος περιλαμβάνει: το κόστος μελέτης σκοπιμότητας (κόστος εύρεσης κατάλληλης περιοχής, αποτίμησης αιολικού δυναμικού, ταξιδιών, προετοιμασία αναφοράς, αποτίμηση, μελέτη µείωσης εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου) το κόστος ανάπτυξης (άδειες, εγκρίσεις, δικαιώματα γης, καταγραφή των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, διαπραγμάτευση αγοράς ενέργειας) το κόστος του συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (εγκατάσταση ανεμογεννητριών, κατασκευή δρόμων, κατασκευή γραμμών μεταφοράς ηλεκτρισμού) τα υπόλοιπα κόστη που δεν κατατάσσονται σε καμία από τις παραπάνω κατηγορίες(μεταφορά, ανταλλακτικά, απρόβλεπτα) Το συνολικό αρχικό κόστος της επένδυσης ανήλθε στις ευρώ. Συγκεκριμένα το κόστος της μελέτης σκοπιμότητας ήταν 2100 ευρώ, το κόστος της μελέτης ανάπτυξης υπολογίστηκε στα 1000 ευρώ ενώ το κόστος των μηχανολογικών υπολογίστηκε στα 3000 ευρώ. Επιπρόσθετα το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ανήλθε στα ευρώ και τέλος τα υπόλοιπα κόστη ήταν ευρώ. Τα συνολικά ετήσια κόστη ανήλθαν στα ευρώ. Τα ετήσια κόστη είναι στην ουσία το κόστος λειτουργίας και συντήρησης του έργου. Όπως έχουμε δεί σε προηγούμενη ενότητα το συνολικό ετήσιο κόστος για την λειτουργία της αντλίας θερμότητας ανέρχεται στα ευρώ ενώ σύμφωνα με τον Καρούζο(2017) το κόστος συντήρησης των ανεμογεννητριών είναι ευρώ. 61

62 Εικόνα 15: Β.7 Ανάλυση Κόστους (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) Ανάλυση εκπομπών Στο φύλλο ανάλυση εκπομπών γίνεται υπολογισμός της μείωσης των εκπομπών του αερίου του θερμοκηπίου στην περίπτωση που ένα αιολικό πάρκο αντικαταστεί τα συμβατικά συστήματα παραγωγής ενέργειας. Ωστόσο, το συγκεκριμένο θέμα δεν αποτελεί αντικείμενο μελέτης της Διπλωματικής εργασίας. Εικόνα16: Β.8 Υπολογισμός και ανάλυση εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 62

63 Εφόσον έχουν επιλεχθεί τα κατάλληλα μέρη του συστήματος, πρέπει να καθοριστεί ποιά είναι η πιο συμφέρουσα μέθοδος θέρμανσης του θερμοκηπίου, αυτή που χρησιμοποιεί συμβατικά καύσιμα(πετρέλαιο), ή με την μέθοδο χρήσης αντλίας θερμότητας σε συνδυασμό με ανεμογεννήτρια και πώληση του παραγόμενου ρεύματος στο δίκτυο της Δ.Ε.Η. Καθώς αναφέρεται για μια μεγάλη επένδυση, χρειάζεται το σύστημα θέρμανσης το οποίο θα επιλεχθεί να είναι ικανό να προσφέρει στον παραγωγό το μέγιστο ποσοστό κέρδους, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη γεωργία. Ωστόσο ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της χρήσης εναλλακτικών πηγών ενέργειας είναι η μείωση του κόστους του συστήματος, οπότε μια οικονομικής ανάλυση θα δώσει απάντηση εάν κάτι τέτοιο ισχύει και στη συγκεκριμένη περίπτωση. Στο παρακάτω κεφάλαιο θα γίνει οικονομική ανάλυση των δυο συστημάτων και σύγκριση αυτών χρησιμοποιώντας οικονομικούς δείκτες όπως είναι η καθαρή παρούσα αξία. Μέθοδος καθαρής παρούσας αξίας Σύμφωνα με τον Αργυρό Νικόλαο(2011) η Καθαρή Παρούσα Αξία (NPV) αποτελεί όπως έχει ήδη αναφερθεί μια σημαντική οικονομική παράμετρο, καθώς ουσιαστικά είναι ένα μέτρο σύγκρισης της αξίας των χρημάτων στο παρόν με την αξία των χρημάτων στο μέλλον. Αν ο NPV είναι θετικός τότε η επένδυση κρίνεται συμφέρουσα ενώ σε αντίθετη περίπτωση μπορεί να χαρακτηριστεί από οριακή έως ασύμφορη. Η μέθοδος της Καθαρής Παρούσας Αξίας συγκρίνει τη σημερινή αξία του χρήματος με τη χρήση του επιτοκίου και των καθαρών κερδών της επιχείρησης. Άλλωστε η καθαρά παρούσα αξία ορίζεται σαν τη διαφορά ανάμεσα στις εισροές και τις εκροές χρημάτων από μια επιχείρηση. Σε περίπτωση θετικής καθαρής παρούσας αξίας η επένδυση κρίνεται σκόπιμη, ενώ εάν προκύψει αρνητική τότε δεν κρίνεται σκόπιμη. Σε περίπτωση που προκύψει μηδενική τότε πάλι δεν κρίνεται σκόπιμη η επένδυση, καθώς τα έσοδα και τα έξοδα θα είναι πλήρως ισοσταθμισμένα. (Α.Μ. Παπαδόπουλος, 2003). Η Καθαρή Παρούσα Αξία (ΚΠΑ) είναι ένα χρήσιμο εργαλείο που χρησιμοποιείται στην οικονομική επιστήμη (economics), στα χρηματοοικονομικά (finance) και στη λογιστική (accounting) για να καθοριστεί αν μια επένδυση ή ένα έργο κρίνεται συμφέρον για να χρηματοδοτηθεί ή όχι(πηγή:euretirio.com). 63

64 Για τον υπολογισμό της καθαρής παρούσας αξίας χρησιμοποιείται ο παρακάτω τύπος: Η Καθαρή Παρούσα Αξία (ΚΠΑ) μιας επένδυσης είναι η διαφορά μεταξύ της παρούσας αξίας των n καθαρών ταμειακών ροών ΚΤΡ της επένδυσης, προεξοφλημένων στο παρόν με επιτόκιο i και του αρχικού κεφαλαίου Κο που απαιτείται για να πραγματοποιηθεί η επένδυση σήμερα. ΚΠΑ= (4) t=χρονική περίοδος Ν= Χρονική διάρκεια της επένδυσης r= Προεξοφλητικό επιτόκιο (Πηγή: el.wikipedia.org). Σε περίπτωση που η παρούσα αξία των αναμενόμενων ταμειακών ροών από την επένδυση σήμερα είναι πιο υψηλή από το απαιτούμενο κόστος της επένδυσης, δηλαδή η ΚΠΑ>0, η επένδυση γίνεται αποδεκτή. Σε περίπτωση που η ΚΠΑ=0, ο επενδυτής πρέπει να είναι αδιάφορος με βάση αυτό το κριτήριο επιλογής. Σε περίπτωση που η ΚΠΑ<0, η επένδυση δεν πρέπει να γίνει αποδεκτή.(πηγή:el.wikipedia.org) 64

65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 6.1. Αποτελέσματα οικονομικής ανάλυσης στο 1 ο σύστημα Στο φύλλο οικονομική ανάλυση γίνεται η παρουσίαση των χρηματοοικονομικών μεγεθών, κάτι που το καθιστά το σημαντικότερο κριτήριο για την βιωσιμότητα της μελέτης. Παράλληλα, γίνεται εισαγωγή στοιχείων κόστους όπως τα στοιχεία το κόστος ενέργειας που εγκαθίσταται, η τιμή απορρόφησης ενέργειας, το κόστος από την μείωση των εκπομπών του θερμοκηπίου, το επιτόκιο προεξόφλησης, ο πληθωρισμός και ο χρόνος ζωής των ανεμογεννητριών που στην περίπτωση µας καθορίζεται στα 15 χρόνια. Ο χρόνος αυτός είναι ο πλέον τυπικός χρόνος ζωής των ανεμογεννητριών. Μετά το πέρας της δεκαπενταετίας, θεωρείται ότι ο επενδυτής δεν μπορεί να έχει περαιτέρω όφελος από την εκμετάλλευση του. Παράλληλα στο συγκεκριμένο φύλλο λαμβάνει χώρα και η εισαγωγή των επιχορηγήσεων. Σύμφωνα µε τον τελευταίο τροποποιημένο επενδυτικό νόμο για επενδύσεις πάνω σε αιολικά πάρκα προβλέπεται επιχορήγηση από 20 ως 40% ανάλογα µε την αναπτυξιακή ζώνη στην οποία ανήκει ο νομός. Επίσης η επιχορήγηση αφορά µόνο το μηχανολογικό εξοπλισμό του αιολικού πάρκου(πηγή:ethnos.gr). Στη συνέχεια, το πρόγραμμα υπολογίζει το αρχικό, λειτουργικό και περιοδικό κόστος, ενώ γίνονται και οι υπολογισμοί των διαφόρων οικονομικών δεικτών (χρόνος αποπληρωμής αρχικού κεφαλαίου, του IRR, του λόγου οφέλους κόστους, της καθαρής παρούσας αξίας (NPV), του ετήσιου κύκλου των εργασιών), ενώ η τελική αποδοτικότητα της επένδυσης ουσιαστικά εκφράζεται µε ένα διάγραμμα αθροιστικής χρηµατορροής συναρτήσει του χρόνου. Στην συγκεκριμένη περίπτωση σύμφωνα με την εικόνα 17: Β.9 στο σύστημα αντλίας θερμότητας σε συνδυασμό με ανεμογεννήτρια ο κυλιόμενος φόρος κόστους καυσίμων είναι 1% και αντιπροσωπεύει το ποσοστό με το οποίο αυξάνονται σε ετήσια βάση οι τιμές των καυσίμων. Ο πληθωρισμός είναι 2% και εκφράζει τη συνεχή αύξηση του γενικού επιπέδου τιμών μιας οικονομίας μέσα σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Το επιτόκιο αναγωγής ή επιτόκιο προεξόφλησης είναι 5% και χρησιμοποιείται για να υπολογιστεί η παρούσα αξία μιας σειράς μελλοντικών εισροών ή εκροών. Η διάρκεια ζωής του έργου είναι 15 έτη και στην ουσία είναι η διάρκεια κατά την οποία αξιολογείται η οικονομική βιωσιμότητα του έργου. Επίσης θεωρήθηκε ότι έχει εξασφαλιστεί επιχορήγηση της τάξης των ευρώ. Τα συνολικά αρχικά κόστη ανέρχονται στις ευρώ έχοντας υπολογίσει το κόστος μελέτης σκοπιμότητας, το κόστος για την ανάπτυξη του έργου, τα μηχανολογικά καθώς και το κόστος του συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τα συνολικά ετήσια 65

66 κόστη είναι ευρώ και περιλαμβάνουν την συντήρηση των ανεμογεννητριών και το κόστος καύσης της αντλίας θερμότητας. Ακόμη σύμφωνα με την εικόνα 18: Β.10. οι συνολικές ετήσιες αποταμιεύσεις είναι ευρώ και προέρχονται από την πώληση του ηλεκτρικού ρεύματος στην Δ.Ε.Η τα οποία ανέρχονται στις ευρώ καθώς η μέση παραγωγή ρεύματος μιας ανεμογεννήτριας των 50 KW είναι 165 MWh ανά έτος και η τιμή πώλησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από την ανεμογεννήτρια είναι 250 ευρώ ανά MWh και από την πώληση της καλλιέργειας της ντομάτας τα οποία ανέρχονται στα ευρώ ανά/στέμμα δηλαδή για πέντε στρέμματα υπολογίζονται στα ευρώ, καθώς το θερμοκήπιό μας είναι ένα τυποποιημένο θερμοκήπιο που τηρεί όλες τις προδιαγραφές προκειμένου να πάρουμε την μέγιστη απόδοση. Στο συγκεκριμένο θερμοκήπιο η στρεμματική απόδοση ήταν 25 τόνους/στρέμμα και η τιμή πώλησης της ντομάτας 0,5 ευρώ. Ο εσωτερικός συντελεστής απόδοσης (IRR) είναι 32,3 και αποτελεί το επιτόκιο εκείνο στο οποίο η παρούσα αξία των ταμειακών εισροών μιας επιχείρησης ισούται με την παρούσα αξία των ταμειακών εκροών. Η καθαρή παρούσα αξία είναι ευρώ και αποτελεί μια σημαντική οικονομική παράμετρος καθώς είναι ένα μέτρο σύγκρισης της αξίας των χρημάτων στο παρόν με την αξία των χρημάτων στο μέλλον, εφόσον είναι θετική η επένδυση είναι βιώσιμη και κρίνεται σκόπιμη. Ο απλός χρόνος αποπληρωμής είναι 2,9 έτη και μας δείχνει πόσα χρόνια πρέπει να περάσουν για να εισπράξει ο επενδυτής το αρχικό κόστος της επένδυσης. Τέλος η αναλογία οφέλους-κόστους είναι 2,46. Επειδή η αναλογία αυτή είναι θετική το έργο χαρακτηρίζεται αυτομάτως ως κερδοφόρο. Εικόνα17: Β.9 Οικονομική Ανάλυση RetScreen-Συστήματος αντλίας θερμότητας με ανεμογεννήτρια και πώληση του ηλεκτρικού ρεύματος (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 66

67 Εικόνα 18: B.10 Οικονομική Βιωσιμότητα-Συστήματος αντλίας θερμότητας με ανεμογεννήτρια και πώληση του ηλεκτρικού ρεύματος (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 6.2. Αποτελέσματα οικονομικής ανάλυσης στο 2 ο σύστημα. Στο δεύτερο σύστημα, η θέρμανση του θερμοκηπίου γίνεται αποκλειστικά με τη χρήση συμβατικού καυσίμου, και συγκεκριμένα πετρελαίου. Έχει επιλεχθεί ένας χαλυβδένιος λέβητας, καθώς υπερτερεί του μαντεμένιου τόσο όσον αφορά το κόστος του, όσο και στον βαθμό απόδοσης. Μετά από έρευνα επιλέχθηκε ο λέβητας ZENTRATHERM L-800 / 900Kw (Εικόνα 21 Β.13) ο οποίος καλύπτει ανάγκες έως και 900kW και έχει βαθμό απόδοσης 90%. Αντίστοιχα σύμφωνα με την εικόνα 19: Β.11 στο σύστημα λέβητα πετρελαίου ο κυλιόμενος φόρος κόστους καυσίμων είναι 1% και αντιπροσωπεύει το ποσοστό με το οποίο αυξάνονται σε ετήσια βάση οι τιμές των καυσίμων. Ο πληθωρισμός είναι 2% και εκφράζει τη συνεχή αύξηση του γενικού επιπέδου τιμών μιας οικονομίας μέσα σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Το επιτόκιο αναγωγής ή επιτόκιο προεξόφλησης είναι 5% και χρησιμοποιείται για να υπολογιστεί η παρούσα αξία μιας σειράς μελλοντικών εισροών ή εκροών. Η διάρκεια ζωής του έργου είναι 15 έτη και στην ουσία είναι η διάρκεια κατά την οποία αξιολογείται η οικονομική βιωσιμότητα του έργου. Τα συνολικά αρχικά κόστη ανέρχονται στις ευρώ έχοντας υπολογίσει το κόστος μελέτης σκοπιμότητας, το κόστος για την ανάπτυξη του έργου, τα μηχανολογικά καθώς και το κόστος του συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τα συνολικά ετήσια κόστη είναι ευρώ και περιλαμβάνουν το κόστος της συνολικής κατανάλωσης ισχύος του λέβητα. Ακόμη σύμφωνα με την εικόνα 20: Β.12. οι συνολικές ετήσιες αποταμιεύσεις είναι ευρώ και προέρχονται από την πώληση της καλλιέργειας της ντομάτας. Ο εσωτερικός συντελεστής απόδοσης (IRR) είναι 931,8% και αποτελεί το επιτόκιο εκείνο στο οποίο η παρούσα αξία των ταμειακών εισροών μιας επιχείρησης ισούται με την παρούσα αξία των ταμειακών εκροών. Η καθαρή παρούσα αξία είναι ευρώ και αποτελεί μια 67

68 σημαντική οικονομική παράμετρο καθώς είναι ένα μέτρο σύγκρισης της αξίας των χρημάτων στο παρόν με την αξία των χρημάτων στο μέλλον, εφόσον είναι θετική η επένδυση είναι βιώσιμη και κρίνεται σκόπιμη. Ο απλός χρόνος αποπληρωμής είναι 0,1 έτη και μας δείχνει πόσα χρόνια πρέπει να περάσουν για να εισπράξει ο επενδυτής το αρχικό κόστος της επένδυσης. Τέλος η αναλογία οφέλους-κόστους είναι 100,89. Επειδή η αναλογία αυτή είναι θετική το έργο χαρακτηρίζεται αυτομάτως ως κερδοφόρο. Εικόνα 19: Β.11 Οικονομική Ανάλυση Retscreen- Συστήματος Λέβητα πετρελαίου(πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) Εικόνα 20: Β.12. Οικονομική βιωσιμότητα- Συστήματος Λέβητα πετρελαίου (Πηγή: ιδία επεξεργασια,

69 Εικόνα:21 Β.13 λέβητας ZENTRATHERM L-800/ 900 KW (Πηγή: bautherm.gr) ΜΟΝΤΕΛΟ L-800 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ( mm ΠxYxΜ) ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ( mm ΠxYxΜ) 1300x1350x2450 ΚΑΜΙΝΑΔΑ Φ 350 ΠΑΡΟΧΗ 4'' ΑΝΤΙΘΛΙΨΗ (mbar) 4.5 ΒΑΡΟΣ (Kg) 1401 Πίνακας 4: Β.3 Τεχνικά χαρακτηριστικά του λέβητα ZENTRATHERM L-800 / 900Kw (Πηγή: bautherm.gr). 69

70 6.3 Συγκριτική Ανάλυση των 2 συστημάτων θέρμανσης Αρχικό κόστος επένδυσης: Αντλία θερμότητας, ανεμογεννήτριας και καλλιέργεια τομάτας Λέβητας πετρελαίου και καλλιέργεια τομάτας Επιχορήγηση 40% Επιτόκιο: 5% Έτη: Αθροιστικές χρηματοροές Αθροιστικές χρηματοροές 0 ο έτος ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: ο έτος: Πίνακας 5:Β.4 Αθροιστικές Χρηματορροές 15ετίας για τα 2 συστήματα(πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 70

71 Παρακάτω φαίνονται αναλυτικά σε σχήματα τα αποτελέσματα των αθροιστικών χρηματοροών σε συνάρτηση με τον χρόνο και για τα δύο συστήματα. Εικόνα22: Β.14 Αθροιστικές χρηματοροές σε συνάρτηση με τον χρόνο για το σύστημα αντλίαςανεμογεννήτριας (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) 71

72 Εικόνα23: Β.15 Αθροιστικές χρηματοροές σε συνάρτηση με τον χρόνο για το σύστημα λέβητα πετρελαίου (Πηγή: ιδία επεξεργασία,2017) Όπως γίνεται εμφανές από τους πίνακες και τα παραπάνω σχήματα, μπορεί να υπάρξει μια ξεκάθαρη εικόνα για το ποιο σύστημα είναι συμφέρον από οικονομικής απόψεως για τον παραγωγό και ποιο είναι ζημιογόνο. Σύμφωνα με την Εικόνα 22: Β.14 στην πρώτη περίπτωση, του συστήματος το οποίο λειτουργεί με αντλία θερμότητας σε συνδυασμό με ανεμογεννήτρια και πώληση του παραγόμενου ρεύματος στο δίκτυο της Δ.Ε.Η και στην συνέχεια αγορά του ρεύματος σε χαμηλότερη τιμή, φαίνεται πως οι αθροιστικές χρηματοροές γίνονται θετικές μετά από το τρίτο έτος. Αυτό σημαίνει με άλλα λόγια πως γίνεται απόσβεση του αρχικού κεφαλαίου μετά το τρίτο έτος και επομένως η επένδυση είναι συμφέρουσα. 72