ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ «ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ» ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΚΥΡΟΥΛΗ ΒΑΣΙΛΙΚΗΣ ΤΟΥ ΙΩΑΝΝΗ ΚΑΙ ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΥ ΙΩΑΝΝΑΣ ΤΟΥ ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΦΟΙΤΗΤΡΙΩΝ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: ΛΕΚΤΟΡΑΣ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΠΥΡΓΙΩΤΗ ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ... ΠΑΤΡΑ 2008

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η διπλωματική εργασία με θέμα: «ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ» των φοιτητριών του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΚΥΡΟΥΛΗ ΒΑΣΙΛΙΚΗ του ΙΩΑΝΝΗ Α.Μ και ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΥ ΙΩΑΝΝΑ του ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ Α.Μ Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάσθηκε στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών στις.2008 και εγκρίθηκε από την ακόλουθη Εξεταστική Επιτροπή: ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΠΥΡΓΙΩΤΗ ΛΕΚΤΟΡΑΣ ΣΥΝΕΞΕΤΑΣΤΗΣ: ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΗΛΙΑΣ-ΑΡΓΕΙΤΗΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Η Επιβλέπουσα: Ο Διευθυντής του Τομέα: Λέκτορας Πυργιώτη Ελευθερία Kαθηγητής Αλεξανδρίδης Αντώνιος 2

3 Διπλωματική εργασία : «Μοντελοποίηση και μελέτη Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας με χρήση υπολογιστικών συστημάτων» ΤΩΝ: Κυρούλη Βασιλική Παπαχρήστου Ιωάννα Επιβλέπουσα: Πυργιώτη Ελευθερία Αριθμός διπλωματικής εργασίας ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι σύγχρονες κοινωνίες καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας για τη θέρμανση χώρων, τα μέσα μεταφοράς, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και για τη λειτουργία των βιομηχανικών μονάδων. Το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας που χρησιμοποιείται προέρχεται από συμβατικές πηγές ενέργειας, όπως είναι το πετρέλαιο, η βενζίνη και ο άνθρακας, που αργά ή γρήγορα θα εξαντληθούν. Από την άλλη πλευρά, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ανανεώνονται μέσω του κύκλου της φύσης και θεωρούνται πρακτικά ανεξάντλητες. Γενικά θεωρούνται οι εναλλακτικές των παραδοσιακών πηγών ενέργειας. Οι κυριότερες μορφές των ΑΠΕ είναι η υδροηλεκτρική ενέργεια, η θαλάσσια ενέργεια, η ενέργεια που προέρχεται από τη βιομάζα, η γεωθερμική ενέργεια, το υδρογόνο, η ηλιακή ενέργεια και η αιολική. Έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων πηγών ενέργειας, όπως το γεγονός ότι είναι πρακτικά ανεξάντλητες, δε μολύνουν το περιβάλλον και έχουν χαμηλό λειτουργικό κόστος. Είναι εγχώριες πηγές ενέργειας και συνεισφέρουν στην ενίσχυση της ενεργειακής ανεξαρτησίας. ημιουργούν σημαντικό αριθμό νέων θέσεων εργασίας. Αποτελούν πυρήνα για την αναζωογόνηση οικονομικά και κοινωνικά υποβαθμισμένων περιοχών και πόλο για τη τοπική ανάπτυξη, με την προώθηση ανάλογων επενδύσεων. Η αύξηση των επενδύσεων σε ΑΠΕ άρχισε να γίνεται ιδιαίτερα αισθητή την τελευταία δεκαετία όπου παρατηρείται έντονη άνοδος στην επενδυτική δραστηριότητα και συνεπώς στην εγκατεστημένη ισχύ μονάδων παραγωγής ενέργειας. Πέρα από τα μεγάλα υδροηλεκτρικά, που υπερέχουν σημαντικά ως προς την εγκατεστημένη ισχύ, το ενδιαφέρον επικεντρώνεται κυρίως στα αιολικά και στα φωτοβολταϊκά. Όμως, παρά την ανοδική τους τάση οι ΑΠΕ παραμένουν ανεπαρκώς ανεπτυγμένες, κυρίως αν ληφθούν υπόψη οι ευνοϊκές κλιματολογικές συνθήκες στη χώρα μας (πλούσιο αιολικό δυναμικό και υψηλό επίπεδο ηλιοφάνειας). 3

4 Η ανάπτυξη των ΑΠΕ στη χώρα μας προωθείται από τους στόχους που έχουν τεθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση, την αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, από την πτώση του κόστους παραγωγής των ΑΠΕ και την ταυτόχρονη άνοδο του κόστος παραγωγής των συμβατικών καυσίμων καθώς και από το ευνοϊκό θεσμικό πλαίσιο που αφορά τις γενναιόδωρες επιδοτήσεις κεφαλαίου για την πραγματοποίηση επενδύσεων σε ΑΠΕ και την τιμολόγηση του παραγόμενου από ΑΠΕ ηλεκτρικού ρεύματος για την επόμενη εικοσαετία. υστυχώς η δυσχερής και χρονοβόρα διαδικασία αδειοδότησης, η έλλειψη χωροταξικού σχεδιασμού για τις ΑΠΕ, που επιτρέπει σε κάθε πολίτη να εμποδίσει την εγκατάσταση μονάδων με χρήση ΑΠΕ, καθώς και το γεγονός ότι η κατασκευή, λειτουργία και συντήρηση των μονάδων ηλεκτροπαραγωγής εξαρτάται από τους προμηθευτές και τη διαθεσιμότητα εξοπλισμού και πρώτων υλών εμποδίζουν πρακτικά την ανάπτυξη των ΑΠΕ στη χώρα μας. Το υπό διερεύνηση σύστημα που μελετάται είναι η σύνδεση ανεμογεννήτριας σε ισχυρό δίκτυο. Η ανεμογεννήτρια αποτελείται από τον ανεμοκινητήρα και τη σύγχρονη γεννήτρια. Επειδή η ένταση του ανέμου είναι μεταβλητή, για τη σωστή λειτουργία της σύγχρονης γεννήτριας χρησιμοποιούνται συστήματα ελέγχου προκειμένου να διατηρηθούν η τάση και η συχνότητα στις ονομαστικές τους τιμές. Στη συγκεκριμένη εργασία, γίνεται η προσομοίωση του υπό διερεύνηση συστήματος στο ATP-EMTP και παρατίθενται σχηματικά διαγράμματα για διάφορες τιμές της ταχύτητας του ανέμου συναρτήσει της ακτίνας του πτερυγίου και της αδράνειας του συστήματος. Η ταχύτητα του ανέμου κατέχει βασικό ρόλο στη συμπεριφορά της λειτουργίας μιας ανεμογεννήτριας. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του ανέμου, αυξάνονται η γωνιακή ταχύτητα του ανεμοκινητήρα και η μηχανική ροπή στην είσοδο της σύγχρονης γεννήτριας, συνεπώς και η ροπή του ανεμοκινητήρα. Το χρονικό σημείο όπου το σύστημα εισέρχεται στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας είναι ίδιο, γεγονός που οφείλεται στη μη μεταβολή της αδράνειας του συστήματος. Επίσης παρατηρείται, ότι η αύξηση της ταχύτητας του ανέμου έχει σαν αποτέλεσμα η ισχύς του συστήματος να αυξάνεται όπως και είναι αναμενόμενο, αλλά από μια ταχύτητα του ανέμου και πάνω η παραγόμενη ισχύς δεν παρουσιάζει την ίδια συμπεριφορά γεγονός που οφείλεται στα λειτουργικά χαρακτηριστικά του ανεμοκινητήρα και στις χαρακτηριστικές που εκφράζουν τη λειτουργία του (cp (λ)). Συνεχίζοντας την ανάλυση του συστήματος του ανεμοκινητήρα παρατηρείται ότι καθώς η αδράνεια του συστήματος παραμένει σταθερή η γωνιακή ταχύτητα του ανεμοκινητήρα σταθεροποιείται χρονικά στο ίδιο σημείο για διαφορετικές τιμές της ταχύτητας του ανέμου, όπως και αναμένονταν. Κατά το αρχικό χρονικό διάστημα η γωνιακή ταχύτητα του ανεμοκινητήρα παρουσιάζεται ιδιαίτερα μεταβαλλόμενη, γεγονός που οφείλεται στον προσδιορισμό των αρχικών συνθηκών του συστήματος. Οι αρχικές συνθήκες των μεταβλητών του συστήματος θεωρούνται σταθερές για οποιαδήποτε τιμή της ταχύτητας του ανέμου (παραδοχή). 4

5 Καθώς η αδράνεια μεγαλώνει υφίσταται μείωση των μεταβολών της γωνιακής ταχύτητας και η γωνιακή ταχύτητα ισορροπεί σε διαφορετικούς χρόνους για διάφορες τιμές της αδράνειας. Ένα άλλο βασικό μέγεθος που επηρεάζει τη λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας είναι η ακτίνα των πτερυγίων της. Αυξάνοντας την ακτίνα των πτερυγίων, αυξάνεται η γωνιακή ταχύτητα του ανεμοκινητήρα καθώς και η ροπή εισόδου στη σύγχρονη γεννήτρια, και συνεπώς η παραγόμενη μηχανική ισχύς στην έξοδο του ανεμοκινητήρα. Έγινε και επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων, αφού τόσο η μεταβολή της ακτίνας των πτερυγίων όσο και η μεταβολή της ταχύτητας του ανέμου οδήγησαν σε αντίστοιχα αποτελέσματα που ανταποκρίνονταν στις αναλυτικές εξισώσεις που εκφράζουν τον ανεμοκινητήρα και που παρουσιάστηκαν στη διπλωματική εργασία. Κατόπιν στο σύστημα προστίθεται σύγχρονη γεννήτρια συνδεδεμένη με τριφασικό ωμικό φορτίο. Προτιμήθηκε σύγχρονη γεννήτρια καθώς έχει τη δυνατότητα παραγωγής άεργου ισχύος σε αντίθεση με την ασύγχρονη, και για αυτό το λόγο πλέον χρησιμοποιούνται περισσότερο συγκριτικά με τα προηγούμενα έτη. Τελειώνοντας, συνδέεται η ανεμογεννήτρια σε ισχυρό δίκτυο, και παρουσιάζονται αποτελέσματα που αφορούν τα ρεύματα στο εσωτερικό της μηχανής αλά και στην έξοδό της, καθώς και οι τάσεις του συστήματος και η γωνιακή ταχύτητα. Επίσης γίνεται διερεύνηση της λειτουργικής συμπεριφοράς του συστήματος σε περιπτώσεις σφαλμάτων συμμετρικών και μη. Επισημαίνεται ότι το ρεύμα διέγερσης Ι f δεν αλλάζει τιμή καθώς το σύστημα δεν διαθέτει έλεγχο. Παρ όλ αυτά έγινε προσπάθεια προσομοίωσης της σύγχρονης γεννήτριας που επιλέχθει με τα συστήματα ελέγχου P-f, Q-V και για τα οποία παρουσιάστηκαν τα αντίστοιχα σχηματικά διαγράμματα. 5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. Πρόλογος... 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Υδροηλεκτρική ενέργεια Υδροηλεκτρικοί σταθμοί Υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις Στοιχεία εκμετάλλευσης ΥΗΣ Οι ΥΗΣ ως έργα πολλαπλού σκοπού Το περιβάλλον των ταμιευτήρων Τύποι ΥΗΣ Θαλάσσια ενέργεια Τρόποι σύλληψης της ενέργειας κυμάτων Βιομάζα Επιπτώσεις της ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας Γεωθερμική ενέργεια Εκμετάλλευση της γεωθερμίας Υδρογόνο Κυψέλη καυσίμου Εφαρμογές και πλεονεκτήματα των κυψελών καυσίμου Ηλιακή ενέργεια Φωτοβολτα ι κό φαινόμενο Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας Παράγοντες που συντελούν στην ανάπτυξη των Φ/Β στην 75 Ελλάδα Είδη φωτοβολτα ι κών πλαισίων Πλεονεκτήματα έναντι μη ανανεώσεων πηγών Αιολική ενέργεια Μέρη ανεμογεννήτριας Κατηγορίες ανεμογεννήτριας Κριτήρια για την κατάλληλη θέση εγκατάστασης ενός αιολικού 93 πάρκου Ένταξη του περιβαλλοντικού κόστους στο κόστος παραγωγής 95 ηλεκτρισμού Περιβαλλοντικές επιδράσεις σε επιμέρους τομείς 95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ανάπτυξη των ΑΠΕ Ανάπτυξη των ΑΠΕ στη χώρα μας Αύξηση προσφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Παράγοντες αβεβαιότητας για τις επενδύσεις σε ΑΠΕ Η οδηγία 2001/77/ΕΚ

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Σύστημα μετατροπής της αιολικής ενέργειας σε μηχανική Συστήματα ελέγχου ανεμοκινητήρων Σύγχρονη γεννήτρια Συστήματα ελέγχου γεννητριών. 120 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 189 7

8 Πρόλογος Η ενέργεια είναι ένα αγαθό υψίστης αξίας προερχόμενο από τη φύση και μέσω ποικίλων μεθόδων και τεχνικών συστημάτων, που ανέπτυξε ο άνθρωπος στη μακρά πορεία της εξέλιξής του, μετατρέπεται από την αρχική μορφή της σε άλλες μορφές, κατάλληλες για άμεση χρήση. Κατά τις διάφορες διαδικασίες μετατροπής, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των συστημάτων πραγματοποίησης αυτής της μετατροπής, αναπόφευκτα δημιουργούνται απώλειες. Επειδή η ενέργεια πρέπει να χρησιμοποιείται με πολύ φειδώ, τα ποσά των ενεργειακών απωλειών οφείλουν να ελαχιστοποιούνται. Έτσι, όλα τα συνιστώντα στοιχεία και κάθε σύστημα μετατροπής της ενέργειας πρέπει να σχεδιάζονται και να λειτουργούν υπό αυστηρές προδιαγραφές για επίτευξη όλο και υψηλότερου βαθμού απόδοσης και συνεπώς αύξησης της εξοικονόμησης ενέργειας. Ως ηλεκτρικό κινητήριο σύστημα χαρακτηρίζεται οποιοδήποτε σύστημα το οποίο μετατρέπει ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανικό έργο ή και αντιστρόφως. Η μετατροπή αυτή προφανώς επιτυγχάνεται με την ταυτόχρονη λειτουργία διαφόρων τεχνικών διατάξεων, εκ των οποίων τον πρώτο ρόλο παίζει η ηλεκτρική μηχανή. Στο σχήμα φαίνεται η βασική δομή ενός τέτοιου συστήματος, στο οποίο δεν ασκείται έλεγχος της κινητικής κατάστασης, δηλ. ο κινητήρας τροφοδοτείται από μία πηγή με σταθερά ηλεκτρικά μεγέθη και στρέφεται με σταθερή ταχύτητα, εφόσον το φορτίο διατηρείται σταθερό. Ηλεκτρική πηγή κινητήρας συμπλέκτης Μηχανικό φορτίο Βασική δομή μη ελεγχόμενου κινητηρίου συστήματος. Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, σύμφωνα με στοιχεία που περιέχονται στο Report on Social and Economic Cohesion: Energy, καταναλώνεται το 16% περίπου της παγκόσμιας παραγόμενης ενέργειας. Στις χώρες της Ε.Ε., η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας στηρίζεται στη χρήση πετρελαίου (45%) και στο φυσικό αέριο (22%). Η κατανομή της ενέργειας που καταναλώθηκε το 1998 στους διάφορους τομείς δραστηριότητας ήταν: 30,1% στη βιομηχανία, 29,8% στις μεταφορές, 36,8% σε άλλους τομείς (αγροτικός, υπηρεσιών, οικιακός) και 3,3% σε λοιπές καταναλώσεις. Στον πίνακα, παρουσιάζονται τα αντίστοιχα ποσοστά σε τρεις χώρες της Ε.Ε., τη Φιλανδία, τη ανία και την Ελλάδα. Στη ανία παρατηρείται η μικρότερη ποσοστιαία συμμετοχή της βιομηχανίας στο σύνολο της ενέργειας που καταναλώνεται, ενώ στη Φιλανδία το μεγαλύτερο ποσοστό, αντίστοιχα. Παρατηρείται ότι, ένα σημαντικό ποσοστό (περί το ένα τρίτο) της συνολικής ενέργειας που καταναλώνεται στις χώρες της Ε.Ε., απορροφάται από τη βιομηχανία. Ένα σημαντικό ποσοστό από την ενέργεια αυτή είναι ηλεκτρική ενέργεια, το μεγαλύτερο ποσοστό της οποίας καταναλώνεται στους ηλεκτρικούς 8

9 κινητήρες. Συνεπώς η απαίτηση για υψηλό βαθμό απόδοσης των κινητήρων είναι αυτονόητη. Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται η κατανομή της ενέργειας που καταναλώθηκε στις χώρες τις Ευρωπαϊκής Ένωσης το έτος Χώρες Βιομηχανία Μεταφορές Λοιπές δραστηριότητες Μη άμεσα χρησιμοποιού μενη ενέργεια Ελλάδα 24,21% 39,05% 34,38% 2,36% ανία 19,41% 31,13% 46,91% 2,55% Φιλανδία 45,86% 17,63% 33,87% 2,64% Ε.Ε. (μ.ο.) 30,1% 29,8% 36,8% 3,3% Κατανομή της ενέργειας που καταναλώθηκε το 1998 κατά κλάδο σε Ευρωπαϊκές χώρες. Οι σύγχρονες κοινωνίες καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας για τη θέρμανση χώρων, τα μέσα μεταφοράς, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και για τη λειτουργία των βιομηχανικών μονάδων. Το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας που χρησιμοποιείται προέρχεται από συμβατικές πηγές ενέργειας, όπως είναι το πετρέλαιο, η βενζίνη και ο άνθρακας, που αργά ή γρήγορα θα εξαντληθούν. Από την άλλη πλευρά, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ( ΑΠΕ ) ανανεώνονται μέσω του κύκλου της φύσης και θεωρούνται πρακτικά ανεξάντλητες. Ο ήλιος, ο άνεμος, τα ποτάμια και οι οργανικές ύλες είναι πηγές ενέργειας που η προσφορά τους δεν εξαντλείται ποτέ. Η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχει την μικρότερη επίδραση στο περιβάλλον και δίνει στον καταναλωτή ένα εναλλακτικό τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από την χρήση του άνθρακα, πετρελαίου. Σήμερα οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος που λειτουργούν με άνθρακα παράγουν το μεγαλύτερο ποσοστό ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο. Όμως αυτή η φτηνή μέθοδος προκαλεί την μεγαλύτερη καταστροφή στο περιβάλλον με την εκπομπή τοξικών αερίων. Αυτά τα τοξικά αέρια σε συνδυασμό με το νερό της βροχής δημιουργούν την όξινη βροχή και συμβάλλουν στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη. Τα κύρια πλεονεκτήματα των ΑΠΕ είναι : Αυτές οι πηγές ενέργειας είναι πρακτικά ανεξάντλητες και συμβάλλουν μ αυτή τους την ιδιότητα στη μείωση της εξάρτησης από συμβατικούς ενεργειακούς πόρους. Απαντούν στο ενεργειακό πρόβλημα για τη σταθεροποίηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και των υπολοίπων αερίων του θερμοκηπίου. Είναι εγχώριες πηγές ενέργειας και συνεισφέρουν στην ενίσχυση της ενεργειακής ανεξαρτησίας. 9

10 Είναι διάσπαρτες γεωγραφικά και οδηγούν στην αποκέντρωση του ενεργειακού συστήματος, δίνοντας τη δυνατότητα κάλυψης των ενεργειακών αναγκών σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο. Προσφέρουν τη δυνατότητα ορθολογικής αξιοποίησης των ενεργειακών πόρων, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα των ενεργειακών αναγκών των χρηστών. Έχουν συνήθως χαμηλό λειτουργικό κόστος. ημιουργούν σημαντικό αριθμό νέων θέσεων εργασίας. Αποτελούν πυρήνα για την αναζωογόνηση οικονομικά και κοινωνικά υποβαθμισμένων περιοχών και πόλο για τη τοπική ανάπτυξη, με την προώθηση ανάλογων επενδύσεων. Οι μορφές των ΑΠΕ εμφανίζονται ως εξής : 1. Υδροηλεκτρική ενέργεια : Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα, ισχύος μέχρι 10 MW, αξιοποιούν τις υδατοπτώσεις, με στόχο την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή και το μετασχηματισμό της σε απολήψιμη μηχανική ενέργεια. 2. Θαλάσσια ενέργεια 3. Βιομάζα είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας, που μετασχηματίζει την ηλιακή ενέργεια με μία σειρά διεργασιών των φυτικών οργανισμών χερσαίας ή υδρόβιας προέλευσης. 4. Γεωθερμική ενέργεια είναι η θερμική ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης και εμπεριέχεται σε φυσικούς ατμούς, σε επιφανειακά ή υπόγεια θερμά νερά και σε θερμά ξηρά πετρώματα. 5. Υδρογόνο : Αποτελεί το 90% του σύμπαντος και θα αποτελέσει ένα νέο καύσιμο που θα χρησιμοποιούμε στο μέλλον. 6. Ηλιακή ενέργεια,η οποία είναι άμεσα συνδεδεμένη με τα φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα που μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια άμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια. 7. Αιολική ενέργεια είναι η κινητική ενέργεια που παράγεται από τη δύναμη του ανέμου και μετατρέπεται σε απολήψιμη μηχανική ενέργεια ή / και σε ηλεκτρική ενέργεια. 10

11 Εξέλιξη εγκατεστημένης ισχύος ΑΠΕ Εγκατεστημένη ισχύς [MW] ΑΙΟΛΙΚΑ μυησ ΒΙΟΜΑΖΑ ΦΒ * 2008* Αθροιστικά εγκαθιστώμενη ισχύς σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με χρήση Α.Π.Ε. * αφορά και σταθμούς που τελούν σε δοκιμαστική λειτουργία Η κατ έτος προστιθέμενη ισχύς των εγκαταστάσεων Α.Π.Ε. (χωρίς τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα) στη βάση αξιόπιστων προβλέψεων για τα έτη 2007 και 2008 που στηρίζονται στην παρακολούθηση της πορείας υλοποίησης κάθε έργου Α.Π.Ε. δίδεται στο παραπάνω σχήμα. Επισημαίνεται ότι τα στοιχεία για το 2007 και το 2008 αφορούν ισχύ έργων τα οποία θα λειτουργούν το αντίστοιχο έτος ή θα έχουν εγκατασταθεί και θα τελούν σε δοκιμαστική λειτουργία. Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται σαφής και εντυπωσιακή επιτάχυνση της ανάπτυξης της αγοράς Α.Π.Ε. κατά την τρέχουσα διετία , η οποία τεκμηριώνεται από την αναλυτική παρακολούθηση της πορείας ανάπτυξης κάθε έργου ξεχωριστά. Η επιτάχυνση αυτή οφείλεται: Στην ολοκλήρωση κατά την περίοδο αυτή πολλών αδειοδοτικών και αναπτυξιακών προσπαθειών ιδιωτικών φορέων οι οποίες είχαν επιβραδυνθεί κατά την περίοδο , λόγω κυρίως των θεσμικών αναδιαρθρώσεων του ηλεκτρικού τομέα που είχαν δρομολογηθεί στις αρχές της δεκαετίας του 2000 (δημιουργία Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας κ.λπ.). Στην ωρίμανση και εμπέδωση των διοικητικών και θεσμικών παρεμβάσεων της διετίας , οι οποίες σαφώς απλοποίησαν το επενδυτικό περιβάλλον σε σχέση με την προηγούμενη περίοδο και ήραν πολλά διοικητικά εμπόδια. 11

12 Κεφάλαιο 1 Ιστορική αναδρομή και Αρχή Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) 12

13 1.1 Υ ΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ υναμική ενέργεια υδάτων Το νερό κάνοντας τον «κύκλο του» στη φύση έχει δυναμική ενέργεια, όταν βρίσκεται σε περιοχές με υψηλό υψόμετρο, η οποία μετατρέπεται σε κινητική, όταν το νερό ρέει προς χαμηλότερες περιοχές. Τα υδροηλεκτρικά έργα εκμεταλλεύονται την ενέργεια του νερού για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Η μετατροπή της ενέργειας των υδατοπτώσεων με τη χρήση υδροηλεκτρικών τουρμπίνων παράγει την υδροηλεκτρική ενέργεια. Η κατασκευή φραγμάτων και η συγκέντρωση νερού περιορίζει τη μετακίνηση των ψαριών, της άγριας ζωής και επηρεάζει ολόκληρο το οικοσύστημα. Τα μικρής κλίμακας συστήματα τοποθετούνται δίπλα σε ποτάμια και κανάλια και έχουν επιπτώσεις στο περιβάλλον οικοσύστημα. Υδροηλεκτρικές μονάδες λιγότερες των 30 Μw σε μέγεθος χαρακτηρίζονται μικρής κλίμακας και θεωρούνται ανανεώσιμες πηγές. Φυσικά μόνο σε περιοχές με σημαντικές υδατοπτώσεις, πλούσιες πηγές και κατάλληλη γεωλογική διαμόρφωση είναι δυνατόν να κατασκευαστούν υδατοταμιευτήρες. Συνήθως η ενέργεια που τελικώς παράγεται, χρησιμοποιείται μόνο συμπληρωματικά με άλλες συμβατικές πηγές ενέργειας, σε ώρες αιχμής. Στη χώρα μας η υδροηλεκτρική ενέργεια ικανοποιεί το 10% των ενεργειακών μας αναγκών Υ ΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ Στη συνέχεια φαίνεται πως γίνεται η διαχείριση των εισροών νερού στους ταμιευτήρες. Επίσης εξετάζεται η επίδραση των έργων στο περιβάλλον και η συμβολή τους στην ανάπτυξη των περιοχών όπου βρίσκονται. 13

14 Τέλος συνοψίζονται τα συμπεράσματα για τον τρόπο εκμετάλλευσης και τις βασικότερες προτάσεις για την καλύτερη εκμετάλλευση των μεγάλων αυτών έργων με στόχο την βέλτιστη λειτουργία τους ως υδραυλικά έργα πολλαπλού σκοπού για την κάλυψη των αναγκών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και των άλλων χρήσεων όπως ύδρευση, άρδευση, αντιπλημμυρική προστασία, αναψυχή, ναυταθλητισμός και άλλα. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΥΗΣ 1. Λάδωνας 2. Γκιώνα 3. Ν. Πλαστήρας 4. Κρεμαστά, Καστράκι, Στράτος 5. Πουρνάρι Ι, ΙΙ, Λούρος 6. Πηγές Αώου 7. Πολύφυτο 8. Σφηκιά, Ασώματα, Μακροχώρι 9. Άγρας, Εδεσσαίος 10. Θησαυρός, Πλατανόβρυση 11. Μικροί ΥΗΣ Παρουσιάζονται στη συνέχεια τα σημαντικά αυτά έργα πού βρίσκονται γεωγραφικά. Ο ΥHΣ Λάδωνα βρίσκεται κοντά στην Ολυμπία στον ποταμό Λάδωνα, έναρξης λειτουργίας το 1956 με ισχύ 70 MW. Το φράγμα είναι τσιμεντένιο αντιρρηδωτό με εξαιρετική παραγωγή. Ο ΥHΣ Γκιώνας κοντά στην Άμφισσα, στη σήραγγα προσαγωγής του νερού ύδρευσης της ΕΥ ΑΠ για την Αθήνα από τον ταμιευτήρα του Μόρνου, έναρξη λειτουργίας το 1988, ισχύος 9,6 MW περίπου. Ο ΥHΣ Ν. Πλαστήρα που αξιοποιεί τα νερά του ποταμού Ταυρωπού και είναι η πρώτη εκτροπή των νερών της λεκάνης απορροής του Αχελώου προς τη Θεσσαλία. Βρίσκεται κοντά στην Καρδίτσα, έναρξη λειτουργίας το 1962, ισχύος 130 MW. Το φράγμα τσιμεντένιο τοξωτό στον ποταμό Ταυρωπό (Μέγδοβα) 40 περίπου χιλ. από την Καρδίτσα. Αποτελεί τυπικό παράδειγμα υδροηλεκτρικού έργου που λειτουργεί άριστα ως έργο πολλαπλού σκοπού. Ο ΥΗΣ Κρεμαστών στον Αχελώο, 60 Km από το Αγρίνιο, μεγάλο φράγμα χωμάτινο, έναρξη λειτουργίας 1965, ισχύος 437 MW, μεγάλος ταμιευτήρας. Ο ΥΗΣ Καστρακίου στον Αχελώο, μετά τα Κρεμαστά, 25 Km από το Αγρίνιο, φράγμα χωμάτινο, έναρξη λειτουργίας 1970, ισχύς 320 MW. Ο ΥΗΣ Στράτος Ι στον Αχελώο μετά το Καστράκι. Σταθμός υπόγειος, έναρξη λειτουργίας 1988, με ισχύ 150 MW. Οι τρεις σταθμοί του Αχελώου έχουν μεγάλη παραγωγή και είναι πολύ σημαντικοί για το Σύστημα Παραγωγής Μεταφοράς. 14

15 Ο ΥΗΣ Πουρναρίου Ι, 4 Km. από Άρτα, στον ποταμό Άραχθο, έναρξη λειτουργίας 1981, ισχύος 300 MW, φράγμα χωμάτινο. Ο ΥΗΣ Πουρναρίου ΙΙ μετά το Πουρνάρι Ι, έναρξη λειτουργίας 2000, ισχύος 31,5 MW. Ο ΥΗΣ Λούρου κοντά στη Φιλιππιάδα, στον ποταμό Λούρο, φράγμα τσιμεντένιο βαρύτητας, ισχύος 10,5 MW, έναρξη λειτουργίας το 1954, υψηλής παραγωγικότητας. Ο ΥΗΣ Πηγών Αώου 45 Km από τα Ιωάννινα, κοντά στο Μέτσοβο, εκτρέπει μικρό μέρος των νερών του Αώου προς τη λεκάνη του Αράχθου. Φράγμα χωμάτινο, σταθμός υπόγειος, έναρξη λειτουργίας 1990, ισχύς 210 MW. Ο ΥΗΣ Πολυφύτου στον ποταμό Αλιάκμονα, κοντά στα Σέρβια Κοζάνης, φράγμα χωμάτινο, έναρξη λειτουργίας 1974, ισχύς 360 MW. Έργο πολύ σημαντικό για την εξασφάλιση νερού στη Μακεδονία. O ΥΗΣ Σφηκιάς κατάντη του Πολυφύτου στον Αλιάκμονα 25 Km. από Βέροια. Φράγμα χωμάτινο, έναρξη λειτουργίας 1985, ισχύς 315 MW. Ο σταθμός αυτός είναι αναστρέψιμος δηλ. λειτουργεί το βράδυ ως αντλητικός ισχύς 315 MW για την ρύθμιση του συστήματος ανεβάζοντας τα νερά του ταμιευτήρα Ασωμάτων στον ταμιευτήρα Σφηκιάς. Ο ΥΗΣ Ασωμάτων κατάντη της Σφηκιάς έναρξη λειτουργίας 1985, ισχύος 108 MW. Ο ΥΗΣ Άγρα 2Km από την Έδεσσα στον ποταμό Εδεσσαίο (Βόδα), Φράγμα χαμηλό χωμάτινο έναρξη 1956, ισχύς 50MW. Ο Εδεσσαίος μετά τους καταρράκτες της Έδεσσας, έναρξη MW. Ο ΥΗΣ Θησαυρού, 60Km από τη ράμα κοντά στο Παρανέστι, στο ποταμό Νέστο. Φράγμα υψηλό, λιθόρριπτο χωμάτινο, έναρξη το 1997, ισχύς 384 MW. Είναι σταθμός αναστρέψιμος με λειτουργία ως αντλητικός το βράδυ ανεβάζοντας το νερό του ταμευτήρα Πλατανόβρυσης στον ταμιευτήρα Θησαυρού. Ο ΥΗΣ Πλατανόβρυσης κατάντη του Θησαυρού, Φράγμα από κυλινδρούμενο σκυρόδεμα (RCC), έναρξη λειτουργίας 1999, ισχύς 116 MW. Τέλος υπάρχει μια ομάδα μικρών, ιστορικών υδροηλεκτρικών σταθμών ισχύος κάτω των 10 MW όπως,: Αλμυρός και Αγυιά στην Κρήτη, Γλαύκος στην Πάτρα, Στράτος ΙΙ, αρδευτικός στο Αγρίνιο, Βέρμιο και Μακροχώρι στην Βέροια, Αγ. Ιωάννης στις Σέρρες με μικρή σχετική Παραγωγή. 15

16 Σχηματική απεικόνιση Υ.Η.Σ Υ ΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Οι Υδροηλεκτρικές Εγκαταστάσεις έχουν μεγάλη έκταση ανάλογα με το μέγεθος του ποταμού και το σχέδιο εκμετάλλευσης του νερού της λεκάνης απορροής. Ύστερα από μετρήσεις και έρευνες γίνεται η προμελέτη έργων αξιοποίησης ενός ποταμού, η μελέτη, η κατασκευή και τέλος αρχίζει η εκμετάλλευση του έργου. Κύρια τμήματα ενός υδροηλεκτρικού έργου είναι το Φράγμα, ο Ταμιευτήρας, ο Εκχειλιστής ή Υπερχειλιστής, η Υδροληψία, οι Σήραγγες, ο Αγωγός Προσαγωγής / Απαγωγής του νερού, το Εργοστάσιο παραγωγής, ο Υποσταθμός ανύψωσης τάσεως και οι Γραμμές μεταφοράς. Το Φράγμα: Υπάρχουν πολλά είδη φραγμάτων και χωρίζονται ανάλογα το υλικό με το οποίο κατασκευάζονται, πέτρα, σκυρόδεμα, χώμα και άλλα υλικά. Επίσης, ανάλογα με το ύψος τους, υπάρχουν τα μεγάλα, μεσαία και μικρά. Ο Ταμιευτήρας: Ο Ταμιευτήρας σχηματίζεται μετά την έμφραξη της σήραγγας εκτροπής. Η έκταση και η χωρητικότητά του εξαρτώνται από την μορφολογία της λεκάνης απορροής του ποταμού ανάντη του φράγματος αλλά και το ύψος του. Ο Εκχειλιστής Υπερχειλιστής Εκκενωτής: Ο Εκχειλιστής ή Υπερχειλιστής και ο Εκκενωτής είναι τα επιμέρους έργα ή τμήματα του φράγματος που εξασφαλίζουν την ασφάλειά του σε έκτακτες περιπτώσεις όπως είναι οι μεγάλες πλημμύρες ή κάποιο άλλο συμβάν που μπορεί να θέσει σε κίνδυνο ένα φράγμα από αιτίες όπως σεισμούς, γεωλογικό πρόβλημα, κατολισθήσεις κ.τ.λ. Υδροληψία, Σήραγγες Αγωγοί Προσαγωγής- Απαγωγής του νερού: Είναι τα έργα που οδηγούν το νερό από τον ταμιευτήρα στο σταθμό παραγωγής και μετά την διέλευσή του από τις μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στη κοίτη του ποταμού κατάντη ή στον επόμενο ταμιευτήρα ανάλογα τις περιπτώσεις. 16

17 Το Εργοστάσιο Παραγωγής: Είναι το κτίριο που περιέχει τις μονάδες παραγωγής, τους πίνακες ελέγχου και τον βοηθητικό εξοπλισμό που χρειάζεται για την λειτουργία του. Μπορεί να είναι υπόγειος, υπαίθριος, ημιυπαίθριος. Ο Υποσταθμός Υψώσεως Τάσεως Γραμμές Μεταφοράς: Κοντά στο εργοστάσιο βρίσκεται ο υποσταθμός όπου υπάρχουν οι μετασχηματιστές ισχύος, διακόπτες, το κτίριο ελέγχου και άλλος βοηθητικός εξοπλισμός. Επίσης στον υποσταθμό είναι εγκατεστημένοι οι διακόπτες των γραμμών που μεταφέρουν την ηλεκτρική ενέργεια και αποτελούν τμήμα του εθνικού συστήματος μεταφοράς υψηλής τάσεως 150 KV και 380 KV ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ Υ ΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ Αφού έγινε γνωστό το μεγάλο πάρκο των υδροηλεκτρικών σταθμών κρίνεται σκόπιμο να εξεταστεί η προσφορά του στο ελληνικό διασυνδεδεμένο σύστημα παραγωγής-μεταφοράς δηλαδή να γίνει σαφή ποια είναι η ενεργειακή τους εκμετάλλευση. Στο πρώτο διάγραμμα φαίνεται η εγκατεστημένη ισχύς των υδροηλεκτρικών σταθμών και το ποσοστό της σε σχέση με τους άλλους σταθμούς παραγωγής, Λιγνιτικούς, Πετρελαϊκούς, Φυσικού Αερίου και Ανανεώσιμων Πηγών (Ανεμογεννήτριες, Ηλιακά, Μικρά Υδροηλεκτρικά). Απαιτήθηκαν τεράστια ποσά για την κατασκευή όλων αυτών των σταθμών στα προηγούμενα 50 χρόνια. Είχαν όμως μεγάλη συνεισφορά στην περιφερειακή ανάπτυξη της χώρας μεταπολεμικά (δρόμοι, απασχόληση, κάλυψη αναγκών σε νερό και αντιπλημμυρική προστασία). Στο δεύτερο διάγραμμα παρουσιάζεται η ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το ποσοστό αυτό μεταβάλλεται ανάλογα με την υδραυλικότητα του έτους αλλά και τις ενεργειακές ανάγκες της χώρας. 17

18 Ακόμη και αν δεν λογαριαστούνε οι άλλες ωφέλειες και σταθεί κανείς μόνο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, είναι γνωστό ότι σε ένα διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό σύστημα η λειτουργία των ΥΗΣ είναι ζωτικής σημασίας, όχι τόσο από πλευράς ενεργειακής όσο για τα άλλα χαρακτηριστικά τους, που δίνουν τη δυνατότητα καλύτερης εκμετάλλευσης όλου του πάρκου μονάδων παραγωγής και 18

19 των γραμμών μεταφοράς και παράλληλα αυξάνουν την ελαστικότητα της παραγωγής και την αξιοπιστία του συστήματος. Εκτός επομένως των εμφανών ποσοτικών μεγεθών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και εγκατεστημένης ισχύος σε MW με εξαιρετική διαθεσιμότητα, προσφέρουν πολλές υπηρεσίες στο εθνικό ηλεκτρικό διασυνδεδεμένο σύστημα όπως : Ρύθμιση των διασυνδέσεων και γενικότερα των μεταβαλλόμένων φορτίων Παραγωγή άεργου ενέργειας για τις ανάγκες του συστήματος επομένως ρύθμιση της τάσεως Κάλυψη των αιχμών του συστήματος και επομένως καλύτερη εκμετάλλευση των θερμικών σταθμών Στρεφόμενη εφεδρεία λόγω της ταχείας ανάληψης φορτίου επομένως ρύθμιση συχνότητας Ψυχρή εφεδρεία με την εγκατεστημένη ισχύ του για την αντιμετώπιση οποιασδήποτε αντιξοότητας που επιφέρει έλλειμμα παραγωγής Αύξηση της αξιοπιστίας του συστήματος και βελτιστοποίηση όλης της παραγωγής Το διάγραμμα των εισροών ανά έτος και της αντίστοιχης παραγωγής δείχνει τις μεγάλες ποσότητες νερού που διαχειρίζεται η ΕΗ με τις υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Τα αποθέματα στους ταμιευτήρες σε όγκο νερού μπορούν να φθάσουν 6,5 δις περίπου m 3 στο τέλος της υγρής περιόδου (31 ης Μαΐου) και 3 δις περίπου στην αρχή της (1 ης Οκτωβρίου.) ΟΙ ΥΗΣ ΩΣ ΕΡΓΑ ΠΟΛΛΑΠΛΟΥ ΣΚΟΠΟΥ Στην συνέχεια εξετάζονται οι ωφέλειες ή οι επιπτώσεις που έχουν σχέση με την εκμετάλλευση των υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων και ιδιαίτερα των ταμιευτήρων ως έργα πολλαπλού σκοπού: Ύδρευση Οι ταμιευτήρες μας με την μεγάλη χωρητικότητά τους και το εξαιρετικής ποιότητας νερό εξυπηρετούν πολλές περιοχές εξασφαλίζοντας μεγάλες ποσότητες πόσιμου νερού σε περίπου 2,5 εκατομμύρια πολίτες (Άρτα, Πρέβεζα, Λευκάδα, Αγρίνιο, Καρδίτσα, σύντομα Θεσσαλονίκη). Η διατήρηση της καλής ποιότητας του νερού ως αγαθό απαραίτητου για την ζωή και σε ανεπάρκεια διότι αυξάνεται η κατανάλωση και υποβαθμίζεται η ποιότητα, είναι ο πρώτος στόχος μας. Χρειάζονται καθημερινές μάχες απόκρουσης παντός είδους αιτήσεων για ανθρωπογενείς δραστηριότητες στις τεχνητές λίμνες (δρομολόγηση πλοίων, ιχθυοκαλλιέργειες, ναυταθλητισμός, αναψυχή κ.τ.λ). 19

20 Άρδευση Οι ταμιευτήρες της ΕΗ εξασφαλίζουν μεγάλες ποσότητες νερού την θερινή περίοδο με αιχμή τον Ιούλιο Αύγουστο για την άρδευση εκτεταμένων περιοχών στα κατάντη των φραγμάτων. Υπολογίζεται ότι αρδεύονται περίπου 5 εκατομμύρια στρέμματα αυξάνοντας τόσο την αξία της περιουσίας των αγροτικών πληθυσμών όσο και το ετήσιο εισόδημα. Θα μπορούσε να προσθέσει κανείς ότι τόσο μεγάλες αρδευόμενες περιοχές συμβάλλουν στην γενικότερη αναβάθμιση του περιβάλλοντος. Με τον τρόπο αυτό οι υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις ενισχύουν την απασχόληση μεγάλου μέρους του πληθυσμού και διατηρούν την χλωρίδα και πανίδα που χωρίς νερό θα καταστρεφόταν. Οι ταμιευτήρες αρδεύουν μεγάλες πεδιάδες όπως Αγρινίου, Μεσολογγίου, Άρτας, Θεσσαλίας, Ημαθίας, Πιερίας, Καβάλας, Ξάνθης κ.τ.λ). Αντιπλημμυρική Προστασία Η ΕΗ Α.Ε. με τα φράγματα που κατασκεύασε στα κυριότερα ποτάμια της Ελλάδας προσφέρει αντιπλημμυρική προστασία στα κατάντη και επέτρεψε την αξιοποίηση μεγάλων γόνιμων παραποτάμιων εκτάσεων εκατοντάδων χιλιάδων στρεμμάτων. Καλλιεργούνται χωρίς φόβο από πλημμύρες παραποτάμιες περιοχές κοντά στις εκβολές (Λάδωνας, Αχελώος, Άραχθος, Αλιάκμονας, Νέστος κ.τ.λ.). Ξηρασία Λειψυδρία Οι ταμιευτήρες των υδροηλεκτρικών σταθμών προφυλάσσουν πολλές περιοχές της χώρας από μεγάλες καταστροφές και αποφυγή δραματικών καταστάσεων λόγω παρατεταμένης ξηρασίας που εμφανίζεται στη Μεσόγειο. Αρκεί να θυμηθεί κανείς το 1990, ένα από τα ξηρότερα έτη του αιώνα, όπου η Αθήνα με τα 3 εκατομμύρια ανθρώπων, βρέθηκε μπροστά στο φάσμα της έλλειψης πόσιμου νερού. Εξετάσθηκε η λύση για μεταφορά νερού με δεξαμενόπλοια από τον Αχελώο. Βέβαια αυτή ήταν η μόνη εφικτή λύση διότι το έργο μεταφοράς νερού της Τριχωνίδας δεν μπορούσε να εκτελεστεί σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα και η Τριχωνίδα δεν είχε τόσες ποσότητες νερού. Το έτος 2000 και ιδιαίτερα το 2001 ήταν πολύ ξηρά. Με τη συνετή διαχείριση του νερού των ταμιευτήρων, τη συνεργασία των αρχών της πολιτείας (Υπουργεία, Περιφέρειες, Νομαρχίες, ήμοι) και με τα αποθέματα ασφάλειας καλύφθηκαν σε ικανοποιητικό βαθμό οι ανάγκες της Θεσσαλίας, Μακεδονίας και Θράκης, όπου οι υδάτινοι πόροι είναι σε ανεπάρκεια. Έτσι προστατεύεται το φυσικό περιβάλλον και προστατεύονται τα εισοδήματα εκατομμυρίων πολιτών. 20

21 Επιπτώσεις Τα φράγματα και οι ταμιευτήρες που δημιουργούνται κάνουν ανάσχεση πλημμύρων και κατακρατούν τα φερτά υλικά. Με τον τρόπο αυτό τροποποιούν το δέλτα των ποταμών και επιδρούν αρνητικά στα φυσικά οικοσυστήματα. Βέβαια δεν είναι ο μόνος λόγος υποβάθμισης αυτών των οικοσυστημάτων. Επίσης δίνεται η δυνατότητα για καταπατήσεις που μειώνουν την παροχετευτικότητα. Αυτό έχει ως συνέπεια την δυσκολία στη χρησιμοποίηση των υπερχειλιστών χωρίς να προκληθούν ζημιές στα κατάντη. Επίσης με την δημιουργία του ταμιευτήρα χάνονται αγροτικές εκτάσεις, χωριά πνίγονται, μνημεία ιστορικά σκεπάζονται από το νερό ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΩΝ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΩΝ Η κατασκευή ενός μεγάλου φράγματος επηρεάζει σημαντικά την περιοχή και τμήμα του ποταμού όπως και όλο το ποτάμι μέχρι τις εκβολές και το δέλτα του. Ταυτόχρονα όμως δημιουργείται ένα άλλο οικοσύστημα που αναπτύσσεται και εξελίσσεται σε ένα υγροβιότοπο που εμπλουτίζεται με πλούσια χλωρίδα και πανίδα. Στο φράγμα Ν. Πλαστήρα που έρχονται επισκέπτες το χρόνο έχουν δημιουργήσει σε συνεργασία με τον ήμο Ιτάμου, Κέντρο Πληροφόρησης των επισκεπτών. Στόχος είναι σε κάθε έργο να υπάρχει υποδομή υποδοχής μαθητών, φοιτητών και γενικότερα πολιτών για να γίνονται γνωστά τα σημαντικά αυτά έργα αλλά και να αποτελούν πόλο έλξης που θα συμβάλλουν στην ήπια τουριστική ανάπτυξη. 21

22 Η ΕΗ μελέτησε, κατασκεύασε και λειτουργεί όλα σχεδόν τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα αξιοποιώντας σημαντικό μέρος του υδροδυναμικού. Οι ΥΗΣ είναι απαραίτητοι για την παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμη πηγή (νερό). Οι ΥΗΣ εξασφαλίζουν την ρύθμιση της τάσεως και της συχνότητας του ηλεκτρικού συστήματος, βελτιστοποιούν την παραγωγή των θερμικών σταθμών και αυξάνουν την αξιοπιστία του. Η ΕΗ λειτουργεί τους ΥΗΣ εξυπηρετώντας τις ανάγκες των άλλων χρήσεων όπως ύδρευση, άρδευση, αντιπλημμυρική προστασία, αναψυχή, κ.τ.λ. αναλαμβάνοντας την οικονομική επιβάρυνση χωρίς μέχρι τώρα να αποζημιωθεί από τους άλλους χρήστες. Οι ΥΗΣ είναι έργα μεγάλα που επηρεάζουν σημαντικά το περιβάλλον της λεκάνης απορροής και της κοίτης του ποταμού. Είναι έργα πολλαπλού σκοπού απολύτως αναγκαία σε μια χώρα μεσογειακή όπως η Ελλάδα όπου οι βροχές είναι λίγες και η διάρκειά τους επικεντρώνεται στη χειμερινή περίοδο. εν γίνεται διαχείριση υδατικών πόρων χωρίς την ύπαρξη φραγμάτων για την αποθήκευση νερού. Οι ταμιευτήρες των ΥΗΣ εξελίσσονται σε υγροβιότοπους σπάνιας ομορφιάς, με πλούσια χλωρίδα και πανίδα (ιδιαιτέρως ιχθυοπανίδα και ορνιθοπανίδα). ΟΙ ΥΗΣ συμβάλουν στην ήπια τουριστική ανάπτυξη των περιοχών που βρίσκονται. Προτάσεις Η Ελλάδα έχει ανάγκη από υδραυλικά έργα πολλαπλού σκοπού για τη διαχείριση των υδατικών πόρων. Η κατανομή των δαπανών στις διάφορες χρήσεις πρέπει να γίνεται ανάλογα με τις ωφέλειες που θα πάρει η κάθε χρήση. Υπερετήσια εκμετάλλευση με διατήρηση αποθεμάτων ασφαλείας για την προφύλαξη από ξηρασίες μακράς διάρκειας. Εκσυγχρονισμός των αρδευτικών δικτύων και εξοικονόμηση νερού κυρίως στην άρδευση. Η εναρμόνιση της νομοθεσίας με την οδηγία 60/2000 που αφορά στη διαχείριση των υδατικών πόρων για τις χώρες της ευρωπαϊκής ένωσης πρέπει να γίνει με πολλή προσοχή και ταχύτερους ρυθμούς. Η ΕΗ Α.Ε. δεν είναι δυνατόν να μην συμμετέχει καθοριστικά στη διαχείριση των υδατικών πόρων έχοντας την ευθύνη της εκμετάλλευσης τόσων ΥΗΣ στους περισσότερους μεγάλους ποταμούς της χώρας. 22

23 1.1.6 ΤΥΠΟΙ Υ.Η.Σ: Μεγάλης υψομετρικής διαφοράς ή μεγάλης δεξαμενής αποθήκευσης. Μεσαίας υψομετρικής διαφοράς ή μικρής δεξαμενής αποθήκευσης. Ροής ποταμών ή αγωγών. Ανάλογα με τον τύπο Υ.Η.Σ. χρησιμοποιούνται αντίστοιχοι στρόβιλοι: Pelton: από 184 έως 1840 μ. και αποτελείται από υδραυλικό τροχό με σκαφίδια όπου κατευθύνεται το νερό με ρυθμιζόμενης ροής ακροφύσια (υδροστρόβιλος δράσεως) Francis : από 37 έως 490 μ και είναι υδροστρόβιλος αντιδράσεως, δηλαδή το νερό έχει μικρή ταχύτητα και μεγάλη πίεση και κατά τη ροή από το τροχό μειώνεται η πίεση και αυξάνεται η ταχύτητα. Kaplan: Φυσική ροή. Έχει στροφείο και χρησιμοποιεί αξονική ροή νερού και μεταβλητό βήμα πτερυγίων. Όλη είναι κατάλληλοι για την κάλυψη φορτίων αιχμής αφού εκκινούν γρήγορα (περί τα 2min) και χρησιμοποιούνται και σαν σύγχρονοι αντισταθμιστές άεργου. Η παραγόμενη ισχύς είναι : Pt =n * 9,81 * q * h (σχέση 1.1.1) n: βαθμός απόδοσης (0,65 % και άνω), q: ροή νερού (m3/s) και h : υψομετρική διαφορά (m). 23

24 Τα πλεονεκτήματα από τη χρήση της υδραυλικής ενέργειας παρουσιάζονται παρακάτω : Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι δυνατό να τεθούν σε λειτουργία αμέσως μόλις ζητηθεί επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια, σε αντίθεση με τους θερμικούς σταθμούς ( γαιανθράκων, πετρελαίου ). Είναι μια «καθαρή» και ανανεώσιμή πηγή ενέργειας, με τα γνωστά ευεργετήματα ( εξοικονόμηση συναλλάγματος, φυσικών πόρων, προστασία περιβάλλοντος ). Μέσω των υδροταμιευτήρων δίνεται η δυνατότητα να ικανοποιηθούν και άλλες ανάγκες, όπως ύδρευση, άρδευση, ανάσχεση χειμάρρων, δημιουργία υγροτόπων, αναψυχή, αθλητισμός. Τα μειονεκτήματα που συνήθως εμφανίζονται είναι : Το μεγάλο κόστος κατασκευής φραγμάτων και εξοπλισμού των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, όπως και ο πολύς χρόνος που απαιτείται μέχρι την αποπεράτωση του έργου. Η έντονη περιβαλλοντική αλλοίωση στην περιοχή του ταμιευτήρα ( ενδεχόμενη μετακίνηση πληθυσμών, υποβάθμιση περιοχών, αλλαγή στη χρήση γης, στη χλωρίδα και πανίδα περιοχών αλλά και του τοπικού κλίματος, πλήρωση ταμιευτήρων με φερτές ύλες, αύξηση σεισμικής επικινδυνότητας, κ.ά. ). Η διεθνής πρακτική σήμερα προσανατολίζεται στην κατασκευή μικρών φραγμάτων. 24

25 1.2 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ο μεγάλος υδατοταμιευτήρας του πλανήτη μας είναι η θάλασσα. υστυχώς το νερό της, όπως και το νερό των μεγάλων λιμνών που βρίσκονται σε μικρό υψόμετρο, δεν είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας με τον τρόπο που έχει περιγραφεί στην υδραυλική ενέργεια, διότι δεν είναι δυνατό να κινηθεί με ταχύτητα προς χαμηλότερες περιοχές. Οι ωκεανοί μπορούν να μας προσφέρουν τεράστια ποσά ενέργειας. Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι για την εκμετάλλευση της ενέργειας της θάλασσας: α) από τα κύματα β) από τις παλίρροιες (μικρές και μεγάλες) γ) από τις θερμοκρασιακές διαφορές του νερού Σχηματική διάταξη παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τον κυματισμό της θάλασσας Η κινητική ενέργεια των κυμάτων μπορεί να περιστρέψει την τουρμπίνα, όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Η ανυψωτική κίνηση του κύματος πιέζει τον αέρα προς τα πάνω, μέσα στο θάλαμο και θέτει σε περιστροφική κίνηση την τουρμπίνα έτσι ώστε η γεννήτρια να παράγει ρεύμα. Αυτός είναι ένας μόνο τύπος εκμετάλλευσης της ενέργειας των κυμάτων. Η παραγόμενη ενέργεια είναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες μιας οικίας, ενός φάρου, κ.λ.π. Η αξιοποίηση της παλιρροϊκής ενέργειας χρονολογείται από εκατοντάδες χρόνια πριν, αφού με τα νερά που δεσμεύονταν στις εκβολές ποταμών από την παλίρροια, κινούνταν νερόμυλοι. Ο τρόπος είναι απλός: Τα εισερχόμενα νερά της παλίρροιας στην ακτή κατά την πλημμυρίδα μπορούν να παγιδευτούν σε φράγματα, οπότε κατά την άμπωτη τα αποθηκευμένα νερά ελευθερώνονται και κινούν υδροστρόβιλο, όπως στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια. Τα πλέον κατάλληλα 25

26 μέρη για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι οι στενές εκβολές ποταμών. Η διαφορά μεταξύ της στάθμης του νερού κατά την άμπωτη και την πλημμυρίδα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 μέτρα. Σήμερα οι μικροί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το θαλασσινό νερό βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο. Η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παραχθεί είναι ικανή να καλύψει τις ανάγκες μιας πόλης μέχρι και 240 χιλιάδων κατοίκων. Ο πρώτος παλιρροϊκός σταθμός κατασκευάσθηκε στον ποταμό La Rance στις ακτές της Βορειοδυτικής Γαλλίας το 1962 και οι υδροστρόβιλοί του μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια καθώς το νερό κινείται κατά τη μια ή την άλλη κατεύθυνση. Άλλοι τέτοιοι σταθμοί λειτουργούν στη Ρωσία, στη θάλασσα Barents και στον κόλπο Fuhdy της Νέας Σκοτίας. Η θερμική ενέργεια των ωκεανών μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί με την εκμετάλλευση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του θερμότερου επιφανειακού νερού και του ψυχρότερου νερού του πυθμένα. Η διαφορά αυτή πρέπει να είναι τουλάχιστον 3,5 C.Τα πλεονεκτήματα από τη χρήση της ενέργειας των ωκεανών, εκτός από "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, με τα γνωστά ευεργετήματα, είναι το σχετικά μικρό κόστος κατασκευής των απαιτούμενων εγκαταστάσεων, η μεγάλη απόδοση (40-70 KW ανά μέτρο μετώπων κύματος) και η δυνατότητα παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση από το άφθονο θαλασσινό νερό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. Στα μειονεκτήματα αναφέρεται το κόστος μεταφοράς της ενέργειας στη στεριά Τρόποι σύλληψης της ενέργειας κυμάτων Υπάρχουν τρεις τρόποι στη σύλληψη της ενέργειας κυμάτων : Πλωτήρες ή συσκευές ρίψης Αυτές οι συσκευές παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια από το ανεβοκατέβασμα ή τη ρίψη ενός πλωτήρα. Το αντικείμενο μπορεί να τοποθετηθεί σε μια σχεδία ή σε μια συσκευή που είναι σταθερή στον πάτο του ωκεανού. Ταλαντευόμενες υδάτινες στήλες (OWC) Αυτές οι συσκευές παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια από την οδηγούμενη από κύμα άνοδο και την πτώση του ύδατος σε έναν κυλινδρικό άξονα. Η αυξανόμενη και μειωμένη υδάτινη στήλη οδηγεί τον αέρα μέσα και έξω από την κορυφή του άξονα, τροφοδοτώντας έναν αεροδηγούμενο στρόβιλο. Συγκέντρωση κυμάτων Αυτές οι συσκευές ακτών στηρίζονται σε μια τοποθετημένη σε ακτή δομή για να διοχετεύσουν και να συγκεντρώσουν τα κύματα, που τα οδηγούν σε μια ανυψωμένη δεξαμενή. Η ροή του νερού από αυτήν την δεξαμενή χρησιμοποιείται για να παραγάγει την ηλεκτρική ενέργεια, χρησιμοποιώντας τις τυποποιημένες τεχνολογίες υδροενέργειας. 26

27 Οι κύριες χώρες που ασχολούνται με την ανάπτυξη της ενέργειας κυμάτων είναι οι : ανία, Ινδία, Ιρλανδία, Ιαπωνία, Νορβηγία, Σουηδία, Πορτογαλία, UK και ΗΠΑ. Αυτές οι προσπάθειες είναι κατά ένα μεγάλο μέρος ασυντόνιστες και έτσι μια ευρεία ποικιλία τεχνολογιών έχει αναπτυχθεί. Οι διάφοροι τύποι συσκευών ενέργειας κυμάτων που έχουν προταθεί βασίζονται στη μέθοδο ενεργειακής εξαγωγής, το μέγεθος της συσκευής, κ.λ.π. Η μέθοδος που θα παρουσιάσουμε εδώ χρησιμοποιεί τη θέση της συσκευής όσον αφορά την ακτή, δηλ. συσκευές ακτής (shoreline devices), συσκευές ρηχών υδάτων (nearshore devices), συσκευές ανοικτής θαλάσσης (offshore devices). Οι εγκαταστάσεις ανοικτής θαλάσσης είναι τοποθετημένες στα πιο μεγάλα θαλάσσια βάθη, με χαρακτηριστικά βάθη περισσότερο από 40 μ. Πολλά διαφορετικά σχέδια έχουν επεκταθεί παγκοσμίως, με πολλά περισσότερα ακόμα στο στάδιο σχεδιασμού. Μερικές από τις αντιπροσωπευτικότερες συσκευές που έχουν επεκταθεί παρουσιάζονται κατωτέρω : Το σουηδικό Hosepump ήταν υπό ανάπτυξη από το Αποτελείται από μια ειδικά ενισχυμένη ελαστική μάνικα (της οποίας ο εσωτερικός όγκος μειώνεται καθώς τεντώνει), συνδεδεμένη με ένα πλωτήρα. Η άνοδος και η πτώση του πλωτήρα τεντώνουν και χαλαρώνουν τη μάνικα με αυτόν τον τρόπο διατηρώντας σταθερή ατμοσφαιρική πίεση στο θαλασσινό νερό, το οποίο ταΐζεται (μαζί με την παραγωγή από άλλο Hosepump) μέσω μιας βαλβίδας μιας κατευθύνσεως σε μια κεντρική μονάδα στροβίλων και γεννητριών. Η αντλία κυμάτων McCabe αποτελείται από τρεις ορθογώνιους πάκτωνες χάλυβα που κινούνται ο ένας σχετικά με τον άλλον στα κύματα. Η βασική πτυχή του σχεδίου είναι το υγρότερο πιάτο που συνδέεται με τον κεντρικό πάκτωνα, ο οποίος εξασφαλίζει ότι μένει ακίνητη απ' άκρου εις άκρον κίνηση πακτώνων σχετικά με τον κεντρικό πάκτωνα με τη ρίψη για τις αρθρώσεις. Η ενέργεια εξάγεται από την περιστροφή των αρθρώσεων από τις γραμμικές υδραυλικές αντλίες που τοποθετούνται μεταξύ των κεντρικών και δύο εξωτερικών πακτώνων κοντά στις αρθρώσεις. Η συσκευή αναπτύχθηκε για να παρέχει πόσιμο νερό (από την αντίστροφη όσμωση) αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να παραγάγει την ηλεκτρική ενέργεια (μέσω μιας υδραυλικής μηχανής και μιας γεννήτριας). Το σκάφος δύναμης κυμάτων είναι μια πλατφόρμα από χάλυβα που περιέχει μια κεκλιμένη ράμπα, η οποία συλλέγει τα εισερχόμενα κύματα σε μια αυξημένη εσωτερική λεκάνη. Το νερό ρέει από αυτήν την λεκάνη πίσω στη θάλασσα μέσω των χαμηλής-κεφαλής στροβίλων. Η δανέζικη αντλία δύναμης κυμάτων χρησιμοποιεί έναν πλωτήρα που είναι συνδεδεμένος με μια τοποθετημένη στο βυθό εμβολοφόρο αντλία. Η κίνηση ανόδου και πτώσης του πλωτήρα αναγκάζει την αντλία να λειτουργήσει οδηγώντας ένα στρόβιλο και μια γεννήτρια που τοποθετούνται στην αντλία. Η ροή του νερού μέσω του στροβίλου διατηρείται σε μια κατεύθυνση μέσω της ενσωματωμένης βαλβίδας μιας κατευθύνσεως. 27

28 Στη συνέχεια ακολουθούν διαγράμματα των παραπάνω συσκευών : 28

29 Συσκευές ρηχών υδάτων (nearshore devices) Οι συσκευές ρηχών υδάτων είναι τοποθετημένες στα ρηχά ύδατα (βάθος ύδατος 10 έως 25 μ). Και εδώ το OWC είναι ο κύριος τύπος συσκευής με διάφορα σχέδια που έχουν επεκταθεί παγκοσμίως. Η διαφορά με τις συσκευές ανοικτής θαλάσσης εκτός από την θέση της εγκατάστασης είναι η ενεργειακή δυνατότητα των κυμάτων όπου στην Ε.Ε. έχει υπολογιστεί περίπου ως ΤWh/έτος (offshore) και TWh/έτος (nearshore). Συσκευές ακτής (shoreline devices) Οι συσκευές ακτών έχουν το πλεονέκτημα της σχετικά ευκολότερης συντήρησης και της εγκατάστασης και δεν απαιτούν τις βαθιές μέσα στο νερό προσδέσεις και τα μακροχρόνια υποβρύχια ηλεκτρικά καλώδια. Το λιγότερο ενεργητικό κλίμα κυμάτων στην ακτή μπορεί να αντισταθμιστεί εν μέρει από τη συγκέντρωση της ενέργειας κυμάτων που εμφανίζεται φυσικά σε μερικές θέσεις από τη διάθλαση. Οι τρεις σημαντικές κατηγορίες συσκευών ακτών είναι η ταλαντευόμενη υδάτινη στήλη (OWC), το συγκλίνον κανάλι (TAPCHAN) και το Pendulor, όπως παρουσιάζονται κατωτέρω. Το OWC περιλαμβάνει μια εν μέρει καταδυόμενη δομή σκυροδέματος ή χάλυβα, η οποία έχει ένα άνοιγμα στη θάλασσα κάτω από την ίσαλη γραμμή και με αυτόν τον τρόπο εσωκλείει μια στήλη του αέρα επάνω από μια στήλη του ύδατος. εδομένου ότι τα κύματα προσκρούουν στη συσκευή, αναγκάζουν την υδάτινη στήλη να αυξηθεί και να πέσει, το οποίο συμπιέζει διαδοχικά και ελαττώνει την πίεση στη στήλη του αέρα. Αυτός ο αέρας επιτρέπεται να διατρέξει προς και από την ατμόσφαιρα διαμέσου ενός στροβίλου που οδηγεί μια ηλεκτρική γεννήτρια. Ο με αξονικής ροής στρόβιλος φρεατίων, που εφευρέθηκε στη δεκαετία του '70, είναι ο πιο γνωστός στρόβιλος για αυτό το είδος εφαρμογής και έχει το πλεονέκτημα της μη απαίτησης διορθωμένων αεροβαλβίδων. ιάφορες συσκευές OWC έχουν εγκατασταθεί παγκοσμίως, με αρκετές από αυτές οικοδομημένες σε έναν κυματοθραύστη για χαμηλότερες δαπάνες κατασκευής. Το Tapchan περιλαμβάνει ένα βαθμιαία στενό κανάλι με τα ύψη των τοίχων να είναι 3 έως 5 μ επάνω από τη μέση στάθμη ύδατος. Τα κύματα εισβάλλουν στο πλατύ τέλος του καναλιού και, όπως περνούν από το στενό κανάλι, το ύψος κυμάτων ενισχύεται έως ότου ανατραπούν οι λόφοι κυμάτων πέρα από τους τοίχους σε μια δεξαμενή που παρέχει μια σταθερή παροχή νερού σε έναν συμβατικό χαμηλής κεφαλής στρόβιλο. Οι απαιτήσεις της χαμηλής παλιρροιακής σειράς και της κατάλληλης ακτής περιορίζουν την παγκόσμια ικανότητα αντιγραφής αυτής της συσκευής. Η συσκευή Pendulor αποτελείται από ένα ορθογώνιο κιβώτιο, το οποίο είναι ανοικτό στη θάλασσα από τη μία πλευρά. Μια εκκρεμείς πλάκα είναι αρθρωμένη μετά από αυτό το άνοιγμα, έτσι ώστε η δράση των κυμάτων να την αναγκάζει να ταλαντευτεί πέρα δώθε. Αυτή η κίνηση χρησιμοποιείται έπειτα για να τροφοδοτήσει μια υδραυλική αντλία και μια γεννήτρια. Παγκοσμίως, μόνο οι μικρές συσκευές έχουν επεκταθεί. 29

30 Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα διαγράμματα των 3 συσκευών : 30

31 31

32 Όπως με τις περισσότερες συσκευές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι συσκευές κυμάτων δεν έχουν καμία εκπομπή κατά τη διάρκεια της παραγωγής αλλά η ενέργεια που συνδέεται με την κατασκευή της συσκευής έχει τις μικρές σχετικά εκπομπές (βλ. τον πίνακα). Οι ενεργειακές συσκευές κυμάτων θα μπορούσαν να έχουν μερικές περιβαλλοντικές επιδράσεις στις ακόλουθες περιοχές : Υδροδυναμικό περιβάλλον : οι συσκευές θα μπορούσαν να ενεργήσουν ως παράκτια προστασία και να αλλάξουν τα σχέδια ροής του ιζήματος, τα οποία θα απαιτούσαν την ευαίσθητη επιλογή περιοχών Συσκευές ως τεχνητούς βιότοπους : οι συσκευές θα μπορούσαν να προσελκύσουν και να προαγάγουν τους πληθυσμούς των διάφορων θαλάσσιων πλασμάτων Θόρυβος : αυτό θα προερχόταν πρώτιστα από τους στροβίλους Wells των συσκευών ακτών και ρηχών υδάτων OWC Κίνδυνοι πλοήγησης : οι συσκευές επαρκούς οπτικής και προειδοποίησης ραντάρ μπορούν να κατασκευαστούν στις περισσότερες συσκευές Εκμετάλλευση ελεύθερου χρόνου : οι συσκευές θα μπορούσαν να παρέχουν τα ήρεμα ύδατα προάγοντας με αυτόν τον τρόπο μερικά αθλήματα ύδατος (π.χ. κωπηλασία σε κανό και κατάδυση σκάφανδρων) Μετατροπή και μετάδοση της ενέργειας : μπορούν να υπάρξουν οπτικές και περιβαλλοντικές επιδράσεις που συνδέονται με τη γραμμή που απαιτείται για να διαβιβάσει την ηλεκτρική ενέργεια στην ακτή και στο πλέγμα. Η ενέργεια κυμάτων θα μπορούσε να εφοδιάσει τις ξηρές παράκτιες κοινότητες με πόσιμο νερό Με την προσεκτική τοποθέτηση, οι περισσότερες από αυτές τις επιδράσεις θα ήταν μικρές και εύκολα αντιστρέψιμες. Παράμετρος Τιμή Παράγοντας εκπομπής CO 2 (kg/tj) 0 Παράγοντας εκπομπής SO 2 (kg/tj) 0 Παράγοντας εκπομπής NO x (kg/tj) 0 Παράγοντας εκπομπής VOC s (kg/tj) 0 Εκπομπή κατά τη διάρκεια κατασκευής CO 2 (kg/tj) 6840 Εκπομπή κατά τη διάρκεια κατασκευής SO 2 (kg/tj) 67 Εκπομπή κατά τη διάρκεια κατασκευής NO x (kg/tj) 28 (Λόγω του μεγάλου πλήθος των συσκευών οι παραπάνω τιμές είναι ενδεικτικές) Τελειώνοντας, η ενέργεια κυμάτων (όπως πολλές άλλες ανανεώσιμες ενέργειες) είναι απίθανο να είναι οικονομικά ανταγωνιστική με τη συμβατική ικανότητα παραγωγής στο εγγύς μέλλον. Αυτή η κατάσταση θα μπορούσε βέβαια να αλλάξει αφού οι εξελίξεις στον τομέα της τεχνολογίας έχουν μειώσει ήδη τις προβλέψιμες δαπάνες της ενέργειας 32

33 κυμάτων κατά τη διάρκεια των προηγούμενων δύο δεκαετιών. Με τις απαιτήσεις για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας να αυξάνονται και με τα προβλήματα που παρουσιάζουν οι σημερινές πηγές ενέργειας, η ενέργεια κυμάτων φαντάζει ως η πιο σίγουρη και ασφαλής λύση. Μια συντηρητική εκτίμηση δείχνει μια μελλοντική παγκόσμια αγορά ενέργειας κυμάτων (το 2010) περίπου 5,5 TWh/έτος. Η γενική μελλοντική αγορά για την ενέργεια κυμάτων είναι παραπάνω από 2000 TWh. Όλες αυτές οι εφαρμογές βρίσκονται ακόμη σε πειραματικό στάδιο. Αν, όμως, οι επιστήμονες κατόρθωναν να κάνουν τις εφαρμογές αυτές και οικονομικά αποδοτικές, θα μπορούσαμε να αντλήσουμε ενέργεια από μια αστείρευτη δεξαμενή πηγή, όπως είναι η θάλασσα και οι μεγάλες λίμνες, χωρίς καμιά απολύτως επιβάρυνση του περιβάλλοντος. 33

34 1.3 ΒΙΟΜΑΖΑ Μια από τις ανερχόμενες και περισσότερο αξιοποιήσιμες, τώρα τελευταία, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι η βιομάζα. Η βιομάζα ορίζεται ως το βιοαποδομήσιμο κλάσμα των προϊόντων, αποβλήτων και υπολειμμάτων που προέρχονται από τη γεωργία (συμπεριλαμβανομένων των φυτικών και ζωικών ουσιών), τη δασοκομία και τις συναφείς βιομηχανίες, καθώς και το βιοαποδομήσιμο κλάσμα των βιομηχανικών αποβλήτων και αστικών λυμάτων. Με τον όρο βιομάζα ονομάζουμε οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς(όπως είναι το ξύλο και άλλα προϊόντα του δάσους, υπολείμματα καλλιεργειών, κτηνοτροφικά απόβλητα, απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων κ.λπ.) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας. Η ενεργειακή αξία της βιομάζας από φυτική ύλη προέρχεται αρχικά από την ηλιακή ενέργεια η οποία δεσμεύεται μέσω της φωτοσύνθεσης. Εγκατάσταση επεξεργασίας βιομάζας Η βιομάζα αποτελεί την πιο παλιά και διαδεδομένη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Ο πρωτόγονος άνθρωπος, για να ζεσταθεί και να μαγειρέψει, χρησιμοποίησε την ενέργεια(θερμότητα) που προερχόταν από την καύση των ξύλων, που είναι ένα είδος βιομάζας. Αλλά και μέχρι σήμερα, κυρίως οι αγροτικοί πληθυσμοί, 34