Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών Ιωάννη Μελισσάρη του Αθανασίου Αριθμός Μητρώου: 759 Θέμα «Ανάλυση προσδοκώμενης λειτουργίας και σύγκριση της με πραγματικές μετρήσεις σε αιολικό πάρκο 38MW» Επιβλέπων Αντώνιος Θ. Αλεξανδρίδης Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάτρα, Οκτώβριος 214

2

3 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η Διπλωματική Εργασία με θέμα «Ανάλυση προσδοκώμενης λειτουργίας και σύγκριση της με πραγματικές μετρήσεις σε αιολικό πάρκο 38MW» Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Ιωάννη Μελισσάρη του Αθανασίου Αριθμός Μητρώου: 759 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων Ο Διευθυντής του Τομέα Αντώνιος Θ. Αλεξανδρίδης Καθηγητής Αντώνιος Θ. Αλεξανδρίδης Καθηγητής

4

5 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Θέμα: «Ανάλυση προσδοκώμενης λειτουργίας και σύγκριση της με πραγματικές μετρήσεις σε αιολικό πάρκο 38MW» Φοιτητής: ΙΩΑΝΝΗΣ Α. ΜΕΛΙΣΣΑΡΗΣ Επιβλέπων: ΑΝΤΩΝΙΟΣ Θ. ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΔΗΣ

6

7 Ευχαριστίες: Θα ήθελα να ευχαριστήσω αρχικά τον καθηγητή μου και επιβλέποντα της διπλωματικής εργασίας κ. Αντώνιο Αλεξανδρίδη τόσο για την υποστήριξη του στο θέμα της ανάληψης της εκπόνησης της εργασίας όσο και για την καθοδήγηση και τις συμβουλές του κατά τη διάρκεια της εκπόνησής της. Επίσης ευχαριστώ θερμά την εταιρία Rokas Renewables και ιδιαίτερα τον κύριο Γρηγόριο Φλώρο, για την άριστη συνεργασία και την άμεση προσφορά όλων των απαραίτητων στοιχείων, δίχως τα οποία η παρούσα διπλωματική εργασία δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί.

8

9 Περίληψη Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και η επεξεργασία δεδομένων από αιολικό πάρκο εγκατεστημένης ισχύος 38 MW, η σύγκρισή τους με τις θεωρητικά αναμενόμενες τιμές και η εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη λειτουργία του αιολικού πάρκου. Για να επιτευχθεί ο στόχος της εργασίας αρχικά γίνεται μία γνωριμία με το σύνολο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τονίζεται η σημαντικότητά τους και ο σπουδαίος ρόλος που επιτελούν στη σημερινή ενεργειακή κρίση. Ύστερα η εργασία εστιάζει στην αιολική ενέργεια, σαν έναν από τους κύριους εκφραστές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και παρουσιάζει τους λόγους και τους τρόπους αξιοποίησής της. Ακολουθεί η αναλυτική περιγραφή των χαρακτηριστικών της ανεμογεννήτριας, η οποία είναι το βασικό εργαλείο για τη διαδικασία μετατροπής της αιολικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η ανάλυση ενός συστήματος ανεμογεννητριών, γνωστό και ως αιολικό πάρκο, η ύπαρξη του οποίου οφείλεται στην ανάγκη μέγιστης απορρόφησης της αιολικής ενέργειας. Αφού περιγραφούν όλες οι απαραίτητες έννοιες για την κατανόηση της λειτουργίας του αιολικού πάρκου, σειρά έχει η αναλυτική περιγραφή της διαδικασίας μελέτης, κατασκευής και διασύνδεσής του στο δίκτυο, χρησιμοποιώντας ως υπόδειγμα πραγματικές μελέτες και σχέδια από την κατασκευή ενός εγκατεστημένου αιολικού πάρκου. Από το αιολικό πάρκο που χρησιμοποιήθηκε ως υπόδειγμα, συγκεντρώθηκαν διάφορα δεδομένα λειτουργίας, όπως η παραγόμενη ισχύς, η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου, κ.ά. Τα δεδομένα αυτά αναλύθηκαν και επεξεργάστηκαν και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στη συνέχεια. 1

10 Abstract The subject of this thesis is to analyze and process the data extracted from a wind farm, with installed capacity of 38 MW, then compare them to the theoretical estimated values and finally draw conclusions about the operation of the wind farm. In order to reach the goal of the thesis, initially, all the renewable energy sources are introduced and their significance and the important role they play in today's energy crisis are highlighted. Then the paper focuses on wind power, being one of the most frequently exploited renewable energy source and presents both the advantages and disadvantages and the ways of exploitation. Following the aforementioned is a detailed description of the characteristics of the wind turbine, which is the main equipment for the conversion of wind energy into electricity. The necessity of power nowadays has forced us to find ways for best absorption of wind energy. A wind farm allows us to get the maximum out of the wind potential of an area therefore what follows is the analysis of the main components of a wind farm. After describing all the necessary concepts for understanding the operation of the wind farm, a detailed description of the design process, construction and interconnection with the grid is presented. The description is made by using studies and drawings of an actual construction project of an installed wind farm. From the wind farm that was used as a template, were gathered various operating data such as power output, air speed and direction, etc. These data have been analyzed and processed, and the results are projected in the last two chapters of this thesis. 2

11 Περιεχόμενα Περίληψη... 1 Abstract... 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΑ ΕΙΔΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΣΤΟΧΟΙ ΚΑΙ ΕΘΝΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ ΔΡΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΙΣ Α.Π.Ε ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΓΕΝΙΚΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΙΟΛΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΓΕΝΙΚΑ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΩΝ ΔΟΜΗ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΕΤΗΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΓΕΝΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΙΟΛΙΚΗ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗ ΕΙΔΗ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΠΑΡΚΩΝ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΠΑΡΚΩΝ ΑΙΟΛΙΚΟ ΠΑΡΚΟ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΑΙΟΛΙΚΟ ΠΑΡΚΟ ΕΓΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ 38MW ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΕΛΕΤΕΣ ΤΟΥ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΜΕΛΕΤΗ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ

12 3.2.3 ΜΕΛΕΤΗ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΥ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΚΑΙ ΤΕΡΜΑΤΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΛΟΙΠΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΓΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΩΝ Α/Γ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΠΡΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΠΡΟ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΚΑΜΠΥΛΗΣ ΒΕΛΤΙΣΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΜΕ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Α/Γ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΑΝΑ ΤΥΠΟ Α/Γ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΙΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΤΑ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΕΜΟΥ ΠΑΡΑΓΩΓΗ Α/Γ ΑΝΑ ΤΟΜΕΑ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΝΕΜΟΥ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΣΕ ΚΑΝΟΝΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Βιβλιογραφία ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α ΜΕΛΕΤΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΔΙΑΤΑΡΑΧΘΕΝΤΩΝ ΧΩΡΩΝ Α/Π ΑΡΑΧΝΑΙΟ ΙΙ (Rokas Renewables) ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β ΚΩΔΙΚΑΣ ΣΕ MICROSOFT VISUAL BASIC 4

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 5

14 1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στην ολοένα και ταχύτερα εξελισσόμενη τεχνολογικά εποχή που ζούμε, η ηλεκτρική ενέργεια είναι ένα ζωτικό κομμάτι του συστήματος. Εξασφαλίζοντας λοιπόν την απαιτούμενη ηλεκτρική ενεργεία θα μπορούσαμε να εγγυηθούμε την απρόσκοπτη λειτουργία του συστήματος αυτού. Μέχρι τώρα οι προηγούμενες γενεές δεν είχαν σοβαρά προβλήματα να αντιμετωπίσουν όσον αφορά την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που χρειάζονταν καθώς είχαν όσους πόρους τους ήταν απαραίτητοι προκειμένου να εξασφαλίσουν μια ικανοποιητική παραγωγή. Οι πόροι αυτοί ήταν κατά βάση ορυκτά καύσιμα τα οποία τροφοδοτούσαν τις θερμικές μονάδες παραγωγής με αποτέλεσμα την παραγωγή ενέργειας. Τα ορυκτά καύσιμα όμως επιβαρύνουν κατά πολύ το περιβάλλον παράγοντας κατά την καύση τους ένα από τα έξι αέρια του θερμοκηπίου και κυρίως διοξείδιο του άνθρακα το οποίο είναι υπεύθυνο για τις κλιματικές αλλαγές, για την αύξηση της θερμοκρασίας, τη μείωση των παγετώνων και την αύξηση της στάθμης της θάλασσας. Επιπρόσθετα, τα συμβατικά αυτά καύσιμα, δεν είναι ανεξάντλητα. Έχουν περιορισμένα αποθέματα στον πλανήτη και γι αυτόν τον λόγο έπρεπε να βρεθεί μια καθαρή περιβαλλοντικά πηγή ενέργειας η οποία θα μπορούσε να είναι, κατά το δυνατόν, ανεξάντλητη σε βάθος χρόνου και να έχει με την σειρά της τα δικά της πλεονεκτήματα. Η λύση που βρέθηκε ήταν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που από το όνομα τους και μόνο δηλώνεται η ανεξάντλητη φύση τους. Μία ευρέως διαδεδομένη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας είναι αυτή που προκύπτει από τον πνέοντα άνεμο, η αιολική ενέργεια. Η εκμετάλλευση της ενέργειας του ανέμου από τον άνθρωπο αποτελεί μία πρακτική που βρίσκει τις ρίζες της στην αρχαιότητα με χαρακτηριστικά παραδείγματα εκμετάλλευσης της τα ιστιοφόρα και τους ανεμόμυλους. Η αιολική ενέργεια είναι από τις πιο διαδεδομένες ανάμεσα στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στη μείωση των ρύπων στην ατμόσφαιρα. Σήμερα, για την εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής, χρησιμοποιούμε τις ανεμογεννήτριες (Α/Γ). Στο παρόν κεφάλαιο θα γνωρίσουμε τα βασικά είδη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που υπάρχουν, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της εκμετάλλευσής τους καθώς και τους στόχους που έχουν υιοθετηθεί για την απορρόφησή τους στο εγγύς μέλλον. Στη συνέχεια θα επικεντρωθούμε στην αιολική ενέργεια, θα εξετάσουμε πιο αναλυτικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που προκύπτουν από την εκμετάλλευσή της, θα γνωρίσουμε την έννοια του αιολικού δυναμικού καθώς και τρόπους αξιοποίησης της αιολικής ενέργειας. 1.2 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΑ Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) ή μη συμβατικές μορφές ενέργειας, ή ήπιες μορφές ενέργειας, ή καθαρές πηγές ενέργειας, ή εναλλακτικές πηγές ενέργειας είναι μορφές εκμεταλλεύσιμης ενέργειας που προέρχονται από διάφορες φυσικές διαδικασίες, όπως τον άνεμο, τη γεωθερμία, τον ήλιο, το νερό, τη βιομάζα, τα κύματα, υπάρχουν σε αφθονία στο φυσικό μας περιβάλλον, δεν εξαντλούνται, αλλά διαρκώς ανανεώνονται και δύνανται να μετατραπούν σε ηλεκτρική ή θερμική ενέργεια. 6

15 Ο όρος ανανεώσιμες αναφέρεται στο γεγονός ότι οι μορφές αυτές είναι σε αφθονία στο φυσικό περιβάλλον και για τη χρησιμοποίησή τους, δεν επηρεάζεται η ροή ενέργειας που ήδη υπάρχει στη φύση. Ο όρος ήπιες αναφέρεται σε δύο βασικά τους χαρακτηριστικά. Καταρχάς, για την εκμετάλλευσή τους δεν απαιτείται κάποια ενεργειακή παρέμβαση όπως η εξόρυξη, άντληση ή καύση, όπως με τις μέχρι τώρα χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας, αλλά απλώς η εκμετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ροής ενέργειας στη φύση. Δεύτερον, πρόκειται για «καθαρές» μορφές ενέργειας, πολύ «φιλικές» στο περιβάλλον, που δεν αποδεσμεύουν υδρογονάνθρακες και διοξείδιο του άνθρακα ή τοξικά απόβλητα, όπως οι υπόλοιπες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα. Ο όρος εναλλακτικές χρησιμοποιείται για να τονίσει τη διαφορά τους από τις μέχρι σήμερα ευρέως χρησιμοποιούμενες μορφές ενέργειας, υποδηλώνει δηλαδή κάτι το καινούριο, κάτι το διαφορετικό από τα καθιερωμένα δεδομένα. Οι εναλλακτικές μορφές ενέργειας, βασίζονται κατά πλειοψηφία στην ηλιακή ακτινοβολία, με εξαίρεση τη γεωθερμική ενέργεια, η οποία είναι ροή ενέργειας από το εσωτερικό του φλοιού της γης, και την ενέργεια απ' τις παλίρροιες που εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα ΕΙΔΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι οι ακόλουθες: Η ενέργεια από βιομάζα Με τον όρο βιομάζα αποκαλείται οποιοδήποτε υλικό που 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. Το καύσιμο βιομάζας είναι γνωστό στην Ελλάδα κι ως πέλετ. Ουσιαστικά η βιομάζα χρησιμοποιεί τους υδατάνθρακες των φυτών (κυρίως αποβλήτων της βιομηχανίας ξύλου, τροφίμων και ζωοτροφών και της βιομηχανίας ζάχαρης) με σκοπό την αποδέσμευση της ενέργειας που δεσμεύτηκε από το φυτό με τη φωτοσύνθεση. Ακόμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αστικά απόβλητα και απορρίμματα. Μπορεί να δώσει βιοαιθανόλη και βιοαέριο, που είναι καύσιμα πιο φιλικά προς το περιβάλλον από τα παραδοσιακά. Είναι μια πηγή ενέργειας με πολλές δυνατότητες και εφαρμογές, που θα χρησιμοποιηθεί πλατιά στο μέλλον. Η γεωθερμική ενέργεια Η γεωθερμική ενέργεια προέρχεται από τη θερμότητα που παράγεται από τη ραδιενεργό αποσύνθεση των πετρωμάτων της γης. Είναι εκμεταλλεύσιμη εκεί όπου η θερμότητα αυτή ανεβαίνει με φυσικό τρόπο στην επιφάνεια, π.χ. στους θερμοπίδακες ή στις πηγές ζεστού νερού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε απευθείας για θερμικές εφαρμογές, είτε για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Σε μερικές περιοχές, είτε λόγω ηφαιστειότητας σε πρόσφατη γεωλογική περίοδο, είτε λόγω ανόδου ζεστού νερού από μεγάλα βάθη μέσω ρηγμάτων, η γεωθερμική βαθμίδα είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τη μέση γήινη, με αποτέλεσμα σε μικρό σχετικά βάθος να απαντώνται υδροφόροι ορίζοντες που περιέχουν νερό ή ατμό υψηλής θερμοκρασίας. Οι περιοχές αυτές ονομάζονται γεωθερμικά πεδία, και εκεί η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας είναι εξαιρετικά συμφέρουσα. Τέτοιες περιοχές στη χώρα μας είναι τα ηφαιστειακά νησιά του Αιγαίου (Μήλος, Νίσυρος, Σαντορίνη, Λέσβος, Σαμοθράκη, κ.ά.), πολλές περιοχές στη Μακεδονία και τη Θράκη (Νιγρίτα, Σιδηρόκαστρο, Νέο Εράσμιο, Νέα Κεσσάνη, Τυχερό Έβρου κ.ά.), καθώς και στη γειτονιά κάθε μιας από τις 56 θερμές πηγές που υπάρχουν στη χώρα μας. 7

16 Η ηλιακή ενέργεια Η ηλιακή ενέργεια περιλαμβάνει τα ακόλουθα: 1. Ενεργητικά ηλιακά συστήματα: Είναι όλα τα συστήματα όσα συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία, και στη συνέχεια τη μεταφέρουν με τη μορφή θερμότητας σε νερό, σε αέρα ή σε κάποιο άλλο ρευστό. Η τεχνολογία που εφαρμόζεται είναι αρκετά απλή και υπάρχουν πολλές δυνατότητες εφαρμογής της σε θερμικές χρήσεις χαμηλών θερμοκρασιών. Η πλέον διαδεδομένη εφαρμογή των συστημάτων αυτών είναι η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, οι γνωστοί σε όλους ηλιακοί θερμοσίφωνες. 2. Βιοκλιματικός σχεδιασμός και παθητικά ηλιακά συστήματα: Αφορούν αρχιτεκτονικές λύσεις και χρήση κατάλληλων δομικών υλικών για τη μεγιστοποίηση της απ' ευθείας εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας για θέρμανση, κλιματισμό ή φωτισμό. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα είναι αναπόσπαστα κομμάτια δομικά στοιχεία ενός κτιρίου που λειτουργούν χωρίς μηχανολογικά εξαρτήματα ή πρόσθετη παροχή ενέργειας και με φυσικό τρόπο θερμαίνουν, αλλά και δροσίζουν τα κτίρια. Τα Παθητικά Συστήματα χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: Παθητικά Ηλιακά Συστήματα Θέρμανσης Παθητικά Συστήματα και Τεχνικές Φυσικού Δροσισμού Συστήματα και Τεχνικές Φυσικού Φωτισμού Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός ενός κτιρίου συνεπάγεται τη συνύπαρξη και συνδυασμένη λειτουργία όλων των συστημάτων, ώστε να συνδυάζουν θερμικά και οπτικά οφέλη καθ όλη τη διάρκεια του έτους. 3. Φωτοβολταϊκά συστήματα: Συστήματα τα οποία έχουν τη δυνατότητα μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Ένα τυπικό Φ/Β σύστημα αποτελείται από το Φ/Β πλαίσιο ή ηλιακή γεννήτρια ρεύματος και τα ηλεκτρονικά συστήματα που διαχειρίζονται την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τη Φ/Β συστοιχία. Για αυτόνομα συστήματα υπάρχει επίσης το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες. Η υδροηλεκτρική ενέργεια Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι η ενέργεια που αποταμιεύεται ως δυναμική ενέργεια μέσα σε βαρυτικό πεδίο με τη συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων νερού σε υψομετρική διαφορά από τη συνέχιση της ροής του ελεύθερου νερού, και αποδίδεται ως κινητική μέσω της υδατόπτωσης. Η κινητική ενέργεια, στη συνέχεια, μπορεί είτε να χρησιμοποιείται αυτούσια επιτόπου (π.χ. νερόμυλοι), είτε να μετατρέπεται σε ηλεκτρική ή άλλες, που την αποθηκεύουν, ώστε τελικά να μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις. Η αξιοποίηση του μικρού υδροδυναμικού των χιλιάδων μικρών ή μεγαλύτερων υδατορρευμάτων και πηγών της ορεινής Ελλάδος περνά από την υλοποίηση αποκεντρωμένων, αναπτυξιακών μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών πολλαπλής σκοπιμότητας, που μπορούν δηλαδή να λειτουργούν και για την ταυτόχρονη κάλυψη υδρευτικών, αρδευτικών και άλλων τοπικών αναγκών. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα όπως είναι η δυνατότητα άμεσης σύνδεσης - απόζευξης στο δίκτυο, ή η αυτόνομη λειτουργία τους, η αξιοπιστία τους, η παραγωγή ενέργειας αρίστης ποιότητας χωρίς διακυμάνσεις, η άριστη διαχρονική συμπεριφορά τους, η μεγάλη διάρκεια ζωής, ο προβλέψιμος χρόνος απόσβεσης των αναγκαίων επενδύσεων που οφείλεται στο πολύ χαμηλό κόστος συντήρησης και λειτουργίας και στην ανυπαρξία κόστους πρώτης ύλης, η φιλικότητα προς το περιβάλλον με τις μηδενικές εκπομπές ρύπων και τις περιορισμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, η ταυτόχρονη ικανοποίηση και άλλων αναγκών χρήσης νερού (ύδρευσης, άρδευσης, κλπ.), η δυνατότητα παρεμβολής τους σε υπάρχουσες υδραυλικές εγκαταστάσεις, κ.α. 8

17 Η ενέργεια από κύματα Η κυματική ενέργεια είναι η μεταφορά της ενέργειας από τα επιφανειακά κύματα του ωκεανού και η συγκέντρωση της εν λόγω ενέργειας για να επιτελέσει χρήσιμο έργο, για παράδειγμα, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, την αφαλάτωση νερού, ή την ανύψωση του νερού σε δεξαμενές. Τα μηχανήματα τα οποία είναι σε θέση να εκμεταλλευτούν την ενέργεια των κυμάτων είναι γνωστά ως μετατροπείς της ενέργειας των κυμάτων (wave energy converters WEC). Η κυματική ενέργεια είναι διαφορετική από την ημερήσια ροή της παλιρροϊκής ενέργειας και τη σταθερή δίνη των ρευμάτων των ωκεανών. Η παραγωγή από κυματική ενέργεια δεν είναι, επί του παρόντος, μια ευρέως εμπορική τεχνολογία, αν και υπήρξαν προσπάθειες να χρησιμοποιηθεί από το 189. Το 28, το πρώτο πειραματικό «κυματικό πάρκο» (wave farm) άνοιξε στην Πορτογαλία, στο Aguçadoura Wave Park. Ο σημαντικότερος ανταγωνιστής της ενέργειας των κυμάτων είναι η υπεράκτια αιολική ενέργεια (offshore wind power). Η ενέργεια από παλίρροιες Η παλιρροϊκή ενέργεια, είναι μια μορφή υδροηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπει την ενέργεια των παλιρροιών σε χρήσιμες μορφές ενέργειας, κυρίως ηλεκτρική. Παρά το γεγονός ότι δεν χρησιμοποιείται ακόμη ευρέως, η παλιρροϊκή ενέργεια έχει τη δυνατότητα για να συμβάλλει μελλοντικά στη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι παλίρροιες είναι πιο εύκολο να προβλεφθούν από την ταχύτητα του ανέμου (αιολική ενέργεια) και την ηλιακή ακτινοβολία (ηλιακή ενέργεια). Μεταξύ των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όμως, η παλιρροϊκή ανέκαθεν υπέφερε από σχετικά υψηλό κόστος και περιορισμένη διαθεσιμότητα τοποθεσιών με επαρκές εύρος παλίρροιας ή ταχύτητες ροής, με αποτέλεσμα να περιοριστεί η συνολική διαθεσιμότητα της. Ωστόσο, πολλές πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις και βελτιώσεις, τόσο στον σχεδιασμό (π.χ. δυναμική παλιρροϊκή ενέργεια, παλιρροϊκές λιμνοθάλασσες) όσο και στην τεχνολογία στροβίλων (π.χ. νέες αξονικές γεννήτριες, γεννήτριες μεικτής ροής), δείχνουν ότι η συνολική διαθεσιμότητα της παλιρροϊκής ενέργειας μπορεί να είναι πολύ υψηλότερη από ό, τι είχε αρχικά υποτεθεί και ότι το οικονομικό και το περιβαλλοντικό κόστος μπορούν να μειωθούν σε ανταγωνιστικά επίπεδα. Η αιολική ενέργεια Αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκμετάλλευση του πνέοντος ανέμου. Η ενέργεια αυτή χαρακτηρίζεται "ήπια μορφή ενέργειας" και περιλαμβάνεται στις "καθαρές" πηγές, όπως συνηθίζονται να λέγονται οι πηγές ενέργειας που δεν εκπέμπουν ή δεν προκαλούν ρύπους. Η αρχαιότερη μορφή εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας ήταν τα ιστία (πανιά) των πρώτων ιστιοφόρων πλοίων και πολύ αργότερα οι ανεμόμυλοι στην ξηρά. Ονομάζεται αιολική γιατί στην ελληνική μυθολογία ο Αίολος ήταν ο θεός του ανέμου. Τα σύγχρονα συστήματα εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας αφορούν κυρίως μηχανές που μετατρέπουν την ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρική ενέργεια και ονομάζονται «ανεμογεννήτριες». Η σημαντικότερη οικονομικά εφαρμογή των ανεμογεννητριών είναι η σύνδεσή τους στο ηλεκτρικό δίκτυο μιας χώρας. Στην περίπτωση αυτή, ένα αιολικό πάρκο, δηλαδή μία συστοιχία πολλών ανεμογεννητριών, εγκαθίσταται και λειτουργεί σε μία περιοχή με υψηλό αιολικό δυναμικό και διοχετεύει το σύνολο της παραγωγής του στο ηλεκτρικό σύστημα. 9

18 Εικόνα 1: Top 5 Χώρες με εγκατεστημένη παραγωγή από ΑΠΕ ανά είδος (212) Εικόνα 2: Παγκόσμια κατανάλωση ανά πηγή (21) 1

19 Εικόνα 3: Συγκριτικό διάγραμμα παραγωγής ανά πηγή στην Ελλάδα ( ) ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Οι ΑΠΕ θεωρούνται από πολλούς μια αφετηρία για την επίλυση των οικολογικών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η γη. Γι αυτό το λόγο, τα τελευταία χρόνια παρατηρείται στροφή προς τη χρησιμοποίησή τους. Η χρήση και η εφαρμογή τους από τον άνθρωπο αναμφισβήτητα έχει και θετικά αλλά και αρνητικά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα αυτά θα γίνει μια προσπάθεια να τα αποδώσουμε με μορφή πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων παρακάτω. Πλεονεκτήματα: Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου. Είναι ευέλικτες εφαρμογές που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής. Επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις. Μειονεκτήματα: Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 3% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται σαν συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων. Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. 11

20 Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί. Για τα υδροηλεκτρικά έργα λέγεται ότι προκαλούν έκλυση μεθανίου από την αποσύνθεση των φυτών που βρίσκονται κάτω απ' το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου ΣΤΟΧΟΙ ΚΑΙ ΕΘΝΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ ΔΡΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΙΣ Α.Π.Ε. Στο πλαίσιο εφαρμογής της Ευρωπαϊκής Ενεργειακής Πολιτικής σε σχέση με την διείσδυση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, την εξοικονόμηση ενέργειας και τον περιορισμό των εκπομπών αερίων ρύπων του θερμοκηπίου εκπονήθηκε το εθνικό σχέδιο δράσης για τις ΑΠΕ. Το σχέδιο αυτό δηλώνει κάποιους στόχους τους οποίους τα κράτη-μέλη της Ε.Ε. πρέπει να επιτύχουν σε ένα χρονικό πλαίσιο έως το 22. Για τα Κράτη-Μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης μέχρι το 22 προβλέπονται τα εξής : 2% μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου σε σύγκριση με τα επίπεδα του % διείσδυση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στην ακαθάριστη τελική κατανάλωση ενέργειας. 2% εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας. Για την Ελλάδα συγκεκριμένα οι στόχοι είναι : 4% μείωση των εκπομπών αερίων ρύπων του θερμοκηπίου στους τομείς εκτός εμπορίου σε σύγκριση με τα επίπεδα του % διείσδυση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στην ακαθάριστη τελική κατανάλωση. Η ελληνική κυβέρνηση με το Νόμο 3851/21 προχώρησε στην αύξηση του στόχου συμμετοχής των ΑΠΕ στην τελική κατανάλωση ενέργειας στο 2% ο οποίος και εξειδικεύεται σε 4% συμμετοχή των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή, 2% σε ανάγκες ψύξης-θέρμανσης και 1% στις μεταφορές. Επιπρόσθετα σε σχέση με την εξοικονόμηση ενέργειας η Ελλάδα έχει ήδη καταρτίσει το 1ο Σχέδιο Δράσης Ενεργειακής Αποδοτικότητας το οποίο προβλέπει 9% εξοικονόμηση ενέργειας στην τελική κατανάλωση μέχρι το 216, ενώ με τον Νόμο 3855/21 που προστίθεται στον κανονισμό που αφορά την ενεργειακή συμπεριφορά των κτηρίων ΚΕΝΑΚ, προχωρά στην ανάπτυξη μηχανισμών της αγοράς και εφαρμογής συγκεκριμένων μέτρων και πολιτικών που αποσκοπούν στην επίτευξη του εθνικού στόχου για εξοικονόμηση ενέργειας. Συγκεκριμένα οι εθνικοί στόχοι για το 22 με βάση τα αποτελέσματα από τα ενεργειακά μοντέλα, αναμένεται να ικανοποιηθούν για την ηλεκτροπαραγωγή με την ανάπτυξη περίπου 133MW από ΑΠΕ (από 4MW το 21) όπου : τα 75 MW θα προέρχονται από τα αιολικά πάρκα, 3MW από τα υδροηλεκτρικά και 25MW από τα ηλιακά. Ενώ για την θέρμανση και ψύξη με την ανάπτυξη των αντλιών θερμότητας, των θερμικών ηλιακών συστημάτων, αλλά και των εφαρμογών βιομάζας. 12

21 Εικόνα 4:Εθνικοί δεσμευτικοί στόχοι και εκτίμηση διείσδυσης ΑΠΕ (21) 1.3 ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΓΕΝΙΚΑ Οι άνεμοι αποτελούν κίνηση αέριας μάζας στην ατμόσφαιρα που προκαλείται από την ηλιακή ακτινοβολία. Ειδικότερα, είναι αποτέλεσμα των θερμοκρασιακών διαφορών που δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα είτε λόγω γεωγραφικού πλάτους, είτε λόγω διαφορετικής θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης. Οι διαφορετικές γεωγραφικές θερμοκρασίες οφείλονται σε δύο κυρίως παράγοντες: α) την υψομετρική διαφορά δύο σημείων και β) τη διαφορετική φύση της επιφάνειας (έδαφος ή νερό). Οι άνεμοι που δημιουργούνται λόγω διαφορετικού γεωγραφικού πλάτους είναι φαινόμενα σχεδόν σταθερά ή μεταβλητά με μεγάλη περίοδο μεταβολής (εποχικά) καθώς επηρεάζονται από την περιστροφή της γης γύρω από τον άξονα της. Οι άνεμοι που οφείλονται στον δεύτερο παράγοντα χαρακτηρίζονται από μικρή χρονική διάρκεια (ωριαία ή ημερήσια) και παρατηρούνται είτε κοντά σε ορεινούς όγκους είτε σε περιοχές κοντά σε θάλασσα όπου υπάρχει διαφορετικός βαθμός θέρμανσης ή ψύξης του εδάφους και του υδάτινου όγκου. Τα κύρια χαρακτηριστικά του ανέμου είναι η διεύθυνση και η ένταση, η μέτρηση των οποίων γίνεται με ανεμόμετρα και ανεμογράφους και δίνει τους ανεμολογικούς πίνακες και χάρτες, που πρέπει να προέρχονται από μια σειρά συνεχών παρατηρήσεων. Επίσης, στοιχεία που ενδιαφέρουν είναι η διάρκεια πνοής σε ορισμένα όρια ταχυτήτων, η έρευνα για την ανεύρεση του καταλληλότερου σημείου για την εγκατάσταση της ανεμογεννήτριας, η μεταβολή της ταχύτητας του ανέμου ανάλογα με το ύψος κ.ά. Όλα τα προαναφερόμενα απαραίτητα στοιχεία, οι εταιρίες που αναλαμβάνουν την μελέτη και την ανέγερση κάποιου αιολικού πάρκου, τα συλλέγουν μέσω ανεμολογικών ιστών, τους οποίους εγκαθιστούν στο μέρος που θέλουν να γίνει το έργο. Ύστερα από παρατήρηση και συγκέντρωση δεδομένων κάποιων ετών μπορούν να εξάγουν αρκετά ασφαλή συμπεράσματα για την καταλληλότητα του υπό εξέταση μέρους προκειμένου να προχωρήσουν στην μελέτη κατασκευής του πάρκου. 13

22 1.3.2 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Για να έχουμε μια ισορροπημένη και εμπεριστατωμένη άποψη σχετικά με την αιολική ενέργεια, πρέπει να εξετάσουμε διεξοδικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της εκμετάλλευσης της για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Πλεονεκτήματα: 1. Οικολογική Η αιολική ενέργεια είναι μια «πράσινη» πηγή ενέργειας. Η αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας δεν ρυπαίνει το περιβάλλον, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα και την πυρηνική ενέργεια. Είναι αλήθεια ότι η κατασκευή, η μεταφορά και η εγκατάσταση μιας ανεμογεννήτριας συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη ελαφρώς, αλλά η ίδια η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν περιλαμβάνει εκπομπές βλαβερών αερίων. 2. Τεράστιο δυναμικό Το δυναμικό της αιολικής ενέργειας είναι πραγματικά απίστευτο. Αρκετές ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι το παγκόσμιο δυναμικό της αιολικής ενέργειας είναι μεγαλύτερο από 4 TW (terawatts). Η αιολική ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί σχεδόν οπουδήποτε. Το εάν είναι ή όχι η εκμετάλλευση μιας πηγής αιολικής ενέργειας οικονομικά συμφέρουσα είναι ένα άλλο ζήτημα. 3. Ανανεώσιμη Η αιολική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Ο άνεμος προκύπτει φυσικά και δεν υπάρχει κανένας τρόπος να μειώσουμε το απόθεμά του. Η αιολική ενέργεια προέρχεται, στην πραγματικότητα, από τις διαδικασίες πυρηνικής σύντηξης που λαμβάνουν χώρα στον ήλιο. Εφ 'όσον ο ήλιος συνεχίσει να υπάρχει (δεν υπάρχει ίχνος ανησυχίας, σύμφωνα με τους επιστήμονες θα υπάρχει για ακόμη 6 7 δισεκατομμύρια χρόνια!!!), θα είμαστε σε θέση να αξιοποιούμε την αιολική ενέργεια στη γη. Αυτή δεν ισχύει για τα ορυκτά καύσιμα (π.χ. πετρέλαιο και φυσικό αέριο), από τα οποία η κοινωνία μας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό σήμερα. 4. Εξοικονόμηση χώρου Οι μεγαλύτερες ανεμογεννήτριες είναι σε θέση να παράγουν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια ούτως ώστε να ανταποκριθούν στη ζήτηση ενέργειας 6 μέσων σπιτιών. Οι ανεμογεννήτριες δεν μπορούν να τοποθετούνται πολύ κοντά η μία στην άλλη, αλλά η γη ανάμεσα τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για άλλους σκοπούς. Αυτός είναι ο λόγος που πολλές γεωργικές εκτάσεις μπορούν να ωφεληθούν περισσότερο από την εγκατάσταση ανεμογεννητριών σε αντίθεση με φωτοβολταϊκά. 5. Ταχεία ανάπτυξη Παρά το γεγονός ότι η αιολική ενέργεια αντιπροσωπεύει μόνο το 2,5% περίπου της συνολικής παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, η δυναμική ανάπτυξης τους αυξάνεται με ένα απίστευτο ποσοστό του 14

23 25% ετησίως (21). Αυτό δεν συμβάλλει μόνο στην καταπολέμηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη, αλλά βοηθά και στη μείωση του κόστους εκμετάλλευσής της. 6. Μείωση τιμών Οι τιμές έχουν μειωθεί πάνω από 8% από το 198. Χάρη στις τεχνολογικές εξελίξεις και την αυξημένη ζήτηση, οι τιμές αναμένεται να συνεχίσουν να μειώνονται στο εγγύς μέλλον. 7. Χαμηλό λειτουργικό κόστος Είναι αλήθεια ότι οι λειτουργικές δαπάνες τείνουν να είναι χαμηλές ύστερα από την κατασκευή και την ανέγερση των ανεμογεννητριών. Ωστόσο, δεν είναι όλες οι ανεμογεννήτριες ίδιες, μερικές μπορεί να χρειαστούν περισσότερη συντήρηση από τις άλλες. 8. Καλό οικιακό δυναμικό Οι άνθρωποι μπορούν να παράγουν, στις περισσότερες περιπτώσεις, την ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζονται στο σπίτι τους, εκμεταλλευόμενοι την αιολική ενέργεια με τον ίδιο τρόπο όπως κάνουν με τα οικιακά φωτοβολταϊκά πάνελ. Μειονεκτήματα: 1. Απρόβλεπτη Ο άνεμος είναι απρόβλεπτος και η διαθεσιμότητα της αιολικής ενέργειας δεν είναι σταθερή. Κατά συνέπεια δεν είναι κατάλληλη πηγή ενέργειας για να εξυπηρετήσει φορτία βάσης. Αν είχαμε οικονομικά συμφέροντες τρόπους για αποθήκευση της αιολικής ενέργειας, η κατάσταση θα ήταν διαφορετική. Μπορούμε να ελπίζουμε για καινοτομίες στην τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας στο μέλλον, αλλά προς το παρόν, οι ανεμογεννήτριες πρέπει να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλες πηγές ενέργειας για την κάλυψη της ζήτησης ενέργειας με συνέπεια και αποτελεσματικότητα. 2. Δαπάνες Η ανταγωνιστικότητα κόστους της αιολικής ενέργειας είναι ιδιαίτερα αμφισβητήσιμη. Τόσο τα μεγάλα αιολικά πάρκα όσο και μικρές οικιακές ανεμογεννήτριες συνήθως βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στα οικονομικά κίνητρα. Αυτό γίνεται για να δοθεί στην αιολική ενέργεια μια δίκαιη ευκαιρία στον έντονο ανταγωνισμό απέναντι σε ήδη καθιερωμένες πηγών ενέργειας, όπως τα ορυκτά καύσιμα. Η ηλιακή ενέργεια (φωτοβολταϊκά) γενικά θεωρείται ως η πρώτη επιλογή για τους ιδιοκτήτες σπιτιών που θέλουν να γίνουν οι ίδιοι παραγωγοί ενέργειας, αλλά οι ανεμογεννήτριες αποτελούν μια εξαιρετική εναλλακτική λύση σε ορισμένες περιπτώσεις. 3. Απειλή για την πανίδα Πτηνά, νυχτερίδες και άλλα ιπτάμενα πλάσματα έχουν ελάχιστες πιθανότητες επιβίωσης εάν χτυπηθούν από μια περιστρεφόμενη λεπίδα ανεμογεννήτριας. Ωστόσο, περιβαλλοντολόγοι έχουν τοποθετήσει αυτό το ενδεχόμενο εκτός πιθανοτήτων. Σύμφωνα με μελέτες έχει υπολογιστεί ότι ο αριθμός των ετήσιων θανάτων 15

24 πτηνών λόγω σύγκρουσης με κτίρια είναι 2 φορές μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο αριθμό λόγω χτυπήματος από ανεμογεννήτρια. 4. Θόρυβος Ο θόρυβος είναι ένα πρόβλημα για τους ανθρώπους που ζουν κοντά στις ανεμογεννήτριες. Γενικά θα πρέπει να αποφεύγεται να τοποθετούνται ανεμογεννήτριες σε αστικά περιβάλλοντα. Παρόλα αυτά το πρόβλημα του θορύβου δεν υφίσταται στα υπεράκτια αιολικά πάρκα. Εκτός αυτού τα νέα σχέδια ανεμογεννητριών έχουν σημαντικές βελτιώσεις σε σύγκριση με παλαιότερα μοντέλα και παράγουν πολύ λιγότερο θόρυβο, σε σημείο μερικών db μόλις σε μερικά μέτρα απόσταση από αυτές. 5. Εμφάνιση Παρόλο που στους περισσότερους ανθρώπους αρέσει η εμφάνιση των ανεμογεννητριών, υπάρχουν και κάποιοι στους οποίους δεν αρέσει. Οι ανεμογεννήτριες έχουν μικρότερο αποτύπωμα στη γη σε σύγκριση με την πλειονότητα των άλλων πηγών ενέργειας (όπως η ηλιακή, η πυρηνική και τα ορυκτά καύσιμα). Το πρόβλημα μειώνεται αισθητά αν οι ανεμογεννήτριες τοποθετηθούν εκτός των αστικών περιοχών. Εικόνα 5:Συγκριτικό διάγραμμα για τα εκπεμπόμενα db μιας Α/Γ (Μειονέκτημα 4) (21) Ύστερα από την αντιπαράθεση ορισμένων πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων της αιολικής ενέργειας καθώς και του εξοπλισμού τον οποίο χρησιμοποιούμε προκειμένου να την εκμεταλλευτούμε, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι το μέλλον της αιολικής ενέργειας είναι πολλά υποσχόμενο. Την ώρα που εξετάζουμε το παρόν κείμενο λαμβάνει χώρα η ανάπτυξη τεράστιων αιολικών πάρκων (τόσο χερσαίων όσο και υπεράκτιων-onshore/offshore). Θα είναι ενδιαφέρον λοιπόν να δούμε πόσο μακριά θα έχουμε φτάσει σε 5 ή σε 1 χρόνια από τώρα, δεδομένου και του σχεδίου δράσης τόσο στον ελληνικό χώρο όσο και στον ευρωπαϊκό/διεθνή ΑΙΟΛΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ Ο υπολογισμός του τεχνικά αξιοποιήσιμου αιολικού δυναμικού είναι μια αρκετά πολύπλοκη διαδικασία ακόμα και αν ληφθεί υπόψη μόνο η διαθεσιμότητα του ανέμου και τα τεχνικά χαρακτηριστικά της ανεμογεννήτριας που χρησιμοποιούμε. Η μέση μηνιαία ή ετήσια ταχύτητα ανέμου και ο βαθμός 16

25 απόδοσης των ανεμογεννητριών δεν αρκούν για τον υπολογισμό. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε ακριβώς την μεταβολή της ταχύτητας του ανέμου κατά την διάρκεια του έτους. Η ταχύτητα του ανέμου μπορεί να αντιμετωπιστεί σαν μια συνεχής τυχαία μεταβλητή, αφού ο άνεμος έχει διακυμάνσεις και δεν παραμένει σταθερός. Η πιθανότητα για να εμφανιστεί κάποια τιμή της ταχύτητας του ανέμου, μπορεί να περιγραφεί από μια συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας. Υπάρχουν πολλές τέτοιες σχέσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να περιγράψουν πως κατανέμεται η ταχύτητα του ανέμου. Οι δύο πιο κοινές είναι οι κατανομές Weibull και Rayleigh. Η κατανομή Weibull είναι μια ειδική περίπτωση της γενικευμένης Γάμμα κατανομής, ενώ η κατανομή Rayleigh είναι υποσύνολο της κατανομής Weibull. Πολλές φορές η μεταβολή της ταχύτητας του ανέμου συναρτήσει του χρόνου παριστάνεται με την βοήθεια της κατανομής Weibull. Η συνάρτηση Weibull δίνεται από την εξίσωση: Εξίσωση 1 Όπου: η πυκνότητα της πιθανότητας η ταχύτητα του αέρα (>) [m/s] παράμετρος μορφοποίησης (>) παράμετρος κλίμακας (>) Η αιολική ενέργεια είναι στην ουσία η κινητική ενέργεια των κινούμενων αέριων μαζών της ατμόσφαιρας. Επομένως για να υπολογίσουμε την κινητική ενέργεια του ανέμου θεωρούμε μια αέρια μάζα m (αν και αρκετά χαμηλής πυκνότητας) με στιγμιαία ταχύτητα v(t). Κατά συνέπεια έχει κινητική ενέργεια ίση με: [J] Εξίσωση 2 Αν Α είναι το εμβαδόν μιας υποθετικής επιφάνειας που διαπερνά κάθετα ο άνεμος και ρ η πυκνότητα του αέρα τότε η ανά μονάδα χρόνου μάζα του αέρα είναι: [kg/s] Εξίσωση 3 H ισχύς ορίζεται ως ενέργεια ανά δευτερόλεπτο, επομένως από τις παραπάνω σχέσεις συνεπάγεται ότι η στιγμιαία ισχύς του ανέμου (ενέργεια στη μονάδα του χρόνου) θα προκύπτει από τη σχέση: [W] Εξίσωση 4 17

26 Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι η παραγόμενη ισχύς είναι ανάλογη του κύβου της ταχύτητας του ανέμου. Επειδή η ταχύτητα του ανέμου μπορεί να μεταβληθεί ουσιαστικά ακόμα και σε πολύ κοντινές αποστάσεις, η παραγόμενη ισχύς και ενέργεια μιας ανεμογεννήτριας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θέση εγκατάστασής της. Αυτή είναι η ολική ισχύς που υπάρχει στον άνεμο και μπορεί να δεσμευθεί με ένα ανεμοκινητήρα. Στην πραγματικότητα μόνο ένα κλάσμα P M αυτής της ισχύος μπορεί να δεσμευθεί, διότι αφενός μεν ο αέρας πρέπει να απομακρύνεται από τον ανεμοκινητήρα με κάποια ταχύτητα, αφ ετέρου δε η φτερωτή του ανεμοκινητήρα προκαλεί εκτροπή μέρους του αέρα, το οποίο την παρακάμπτει χωρίς να τη διαπεράσει. Ονομάζουμε συντελεστή ισχύος C P ενός ανεμοκινητήρα τον λόγο: Εξίσωση 5 Ο αεροδυναμικός αυτός συντελεστής υπόκειται σε κάποιους θεωρητικούς περιορισμούς, σύμφωνα με το νόμο του Betz ο οποίος δείχνει ως μέγιστη τιμή το C pmax =,593. Αυτό πρακτικά ερμηνεύεται ότι δεν μπορούμε να εκμεταλλευτούμε την τριπτέρυγη ανεμογεννήτρια (μοντέλο το οποίο έχει επικρατήσει όπως θα δούμε και στην συνέχεια) πάνω από το 59,3%. Στην πραγματικότητα εκμεταλλευόμαστε το 38-43%. Α) Ελληνικό Αιολικό Δυναμικό Ύστερα από παρατήρηση ετών έχουμε καταλήξει ότι η χώρα μας έχει την τύχη να διαθέτει εξαιρετικά πλούσιο αιολικό δυναμικό, σε αρκετές περιοχές της Κρήτης, της Πελοποννήσου, της Ευβοίας και φυσικά στα νησιά του Αιγαίου. Σε αυτές τις περιοχές θα συναντήσουμε και τα περισσότερα αιολικά πάρκα, τα οποία αποτελούνται από συστοιχίες ανεμογεννητριών σε βέλτιστη διάταξη για την καλύτερη δυνατή εκμετάλλευση του αιολικού δυναμικού. Η εκμετάλλευση αυτού του υψηλού δυναμικού της χώρας μας, σε συνδυασμό με τη ραγδαία ανάπτυξη των τεχνολογιών που ενσωματώνεται στις σύγχρονες αποδοτικές ανεμογεννήτριες, έχει τεράστια σημασία για τη βιώσιμη ανάπτυξη, την εξοικονόμηση ενεργειακών πόρων, την προστασία του περιβάλλοντος και την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Στη συνέχεια ακολουθεί ένας χάρτης με την μέση ετήσια ταχύτητα ανέμου στην Ελλάδα. 18

27 Εικόνα 6:Μέση ετήσια ταχύτητα ανέμου στην Ελλάδα (21) Β) Ευρωπαϊκό Αιολικό Δυναμικό Παρακάτω ακολουθεί ένας αντίστοιχος χάρτης της Ευρώπης ο οποίος απεικονίζει προσεγγιστικά τη μέση ετήσια ταχύτητα του ανέμου με χωρική ανάλυση 2 μέτρων σε ύψος πλήμνης 8 μέτρων. Δημιουργήθηκε από την «AWS TruePower» κάνοντας χρήση των προηγμένων ατμοσφαιρικών της μοντέλων και ιστορικών δεδομένων καιρού. Ο χάρτης παρέχεται ως μια γενική ένδειξη του αιολικού δυναμικού. 19

28 Εικόνα 7:Μέση ετήσια ταχύτητα ανέμου στην Ευρώπη (ύψος 8m και ακρίβεια 2m) (Πηγή: AWS TruePower, 212) Γ) Διεθνές Αιολικό Δυναμικό Στη συνέχεια ακολουθεί ο αντίστοιχος παγκόσμιος χάρτης μέσης ετήσιας ταχύτητας ανέμου. Ο χάρτης αυτός δείχνει τη μέση ετήσια ταχύτητα του ανέμου στα 8 μέτρα πάνω από το έδαφος, με χωρική ανάλυση 5 χιλιομέτρων. Οι πληροφορίες που μας παρέχονται είναι ένα υποσύνολο ενός μεγαλύτερου παγκόσμιου συνόλου δεδομένων που δημιουργήθηκε από την «3TIER», μια διεθνή εταιρία που εξειδικεύεται πάνω στην πρόβλεψη και τον υπολογισμό των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας η οποία διευθύνεται από την «Vaisala». Οι τιμές της ταχύτητας του ανέμου που εμφανίζονται σε αυτόν το χάρτη στοχεύουν στην ενημέρωση ερευνών υψηλού επιπέδου για την ενεργειακή πολιτική, την οριοθέτηση, την ενσωμάτωση, και το σχεδιασμό των υποδομών, εξαιρουμένων οικονομικών δεσμεύσεων. 2

29 Εικόνα 8:Μέση ετήσια ταχύτητα ανέμου παγκοσμίως (ύψος 8m και ακρίβεια 5km) (Πηγη:3ΤΙΕR, 212) ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η σύγχρονη τεχνολογία στην αιολική ενέργεια μπορεί να δώσει αποφασιστικές λύσεις για την παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας και διοχέτευσής της στο δίκτυο. Επιπλέον, οι νέες τεχνολογίες στα αιολικά συστήματα έχουν άρει τα παλιά προβλήματα που είχαν οι πρώτες μηχανές και έχουν οδηγήσει στη βέλτιστη ενσωμάτωση των ανεμογεννητριών και των αιολικών πάρκων στο σύστημα έτσι ώστε να προσεγγίζουν και πολλές φορές να ξεπερνούν τις λειτουργικές δυνατότητες που δίνουν οι συμβατικοί σταθμοί από άποψη λειτουργίας και ευστάθειας του συστήματος. Βέβαια υπάρχουν πολλά ακόμα να λυθούν αλλά υπάρχει η δυνατότητα σήμερα μεγάλης διείσδυσης ανεμογεννητριών και αιολικών πάρκων στο σύστημα. Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως το βασικό μέσο με το οποίο εκμεταλλευόμαστε την αιολική ενέργεια σήμερα, με στόχο να παράγουμε ηλεκτρική, είναι οι ανεμογεννήτριες. Οι ανεμογεννήτριες είναι μηχανές οι οποίες μετατρέπουν την κινητική ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρική ενέργεια. Η μετατροπή αυτή γίνεται σε δύο στάδια: στο πρώτο στάδιο, μέσω της πτερωτής, έχουμε την μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε μηχανική ενέργεια με την μορφή περιστροφής του άξονα της πτερωτής και στο δεύτερο στάδιο, μέσω της γεννήτριας, επιτυγχάνουμε την μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Οι ανεμογεννήτριες δεν παράγουν ούτε CO 2, ούτε οξείδια του αζώτου, αλλά ούτε και οξείδια του θείου, ενώ παράλληλα δεν απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενεργείας για την συνολική κατασκευή και λειτουργία τους. 21

30 Εικόνα 9: Διάγραμμα μετατροπής ενέργειας σε ανεμογεννήτρια Οι Α/Γ χρησιμοποιούνται για την πλήρη κάλυψη ή και τη συμπλήρωση των ενεργειακών αναγκών. Το παραγόμενο από τις ανεμογεννήτριες ηλεκτρικό ρεύμα είτε καταναλώνεται επιτόπου, είτε εγχέεται και διοχετεύεται στο ηλεκτρικό δίκτυο για να καταναλωθεί αλλού. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια από τις Α/Γ, όταν η παραγωγή είναι μεγαλύτερη από τη ζήτηση, συχνά αποθηκεύεται για να χρησιμοποιηθεί αργότερα, όταν η ζήτηση είναι μεγαλύτερη από την παραγωγή. Η αποθήκευση σήμερα γίνεται με δύο οικονομικά βιώσιμους τρόπους, ανάλογα με το μέγεθος της παραγόμενης ενέργειας. Οι ηλεκτρικοί συσσωρευτές (μπαταρίες) είναι η πλέον γνωστή και διαδεδομένη μέθοδος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία χρησιμοποιείται για μικρής κλίμακας παραγωγικές μη διασυνδεδεμένες στο κεντρικό δίκτυο μονάδες. Η άντληση ύδατος με χρήση ηλεκτρικής ενέργειας παραγόμενης από Α/Γ και η ταμίευσή του σε τεχνητές λίμνες κατασκευασμένες σε υψόμετρο το οποίο είναι ικανό να τροφοδοτήσει υδροηλεκτρικό σταθμό, είναι η μέθοδος αποθήκευσης που χρησιμοποιείται όταν η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια είναι μεγάλη. Στο επόμενο κεφάλαιο θα εξετάσουμε αναλυτικά τα βασικά χαρακτηριστικά των ανεμογεννητριών, τη δομή και τους τύπους που υπάρχουν. Επίσης θα αναλύσουμε το νόημα που έχει η μεταξύ τους σύνδεση, για την δημιουργία των αιολικών πάρκων και την χρησιμότητα των τελευταίων κατά την διασύνδεση τους με το δίκτυο. 22

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ 23

32 2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όπως αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο οι ανεμογεννήτριες είναι οι μηχανές που μας δίνουν την δυνατότητα να εκμεταλλευτούμε την αιολική ενέργεια και να παράγουμε ηλεκτρική μέσω της διαδικασίας που αναλύθηκε στο κεφάλαιο Οι απαιτήσεις στον εν λόγω κλάδο διαρκώς αυξάνονται ανά τα χρόνια με αποτέλεσμα η τεχνολογία των ανεμογεννητριών να εξελίσσεται με ταχείς ρυθμούς. Από τους ανεμόμυλους της Περσίας το 2 π.χ. σε αυτούς της Ολλανδίας τον 14 ο αιώνα και από την πρώτη «ανεμομηχανή»-γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος στη Σκωτία στα τέλη του 18 σε ανεμογεννήτριες σε, απομακρυσμένες από το τότε δίκτυο διανομής, αγροτικές περιοχές των Η.Π.Α. το 193, έχουμε συναντήσει πολλές και διαφορετικές μορφές ανεμογεννητριών. Προκειμένου να αυξηθεί η παραγόμενη ενέργεια και να αξιοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο μια περιοχή με καλά ανεμολογικά χαρακτηριστικά, οι ανεμογεννήτριες μπορούν να τοποθετηθούν μαζί σαν σύνολο και να αποτελέσουν ένα αιολικό πάρκο. Στο κεφάλαιο αυτό θα παρουσιαστούν τα μέρη από τα οποία αποτελείται μια ανεμογεννήτρια, η κατηγοριοποίηση και οι διαφορετικοί τύποι που υπάρχουν και κάποιες διατάξεις για την προστασία της. Επίσης θα εμβαθύνουμε στο θέμα των αιολικών πάρκων, θα εξετάσουμε διαφορετικές τοπολογίες, τη χρησιμότητα που έχουν κατά τη σύνδεσή τους στο δίκτυο και το κατά πόσο επηρεάζουν το φυσικό περιβάλλον της τοποθεσίας στην οποία ανεγείρονται. 2.2 ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΓΕΝΙΚΑ Η ανεμογεννήτρια είναι η μηχανή η οποία μας επιτρέπει να απορροφήσουμε την αιολική ενέργεια. Βεβαία δεν μπορεί να συγκομισθεί όλη η ενέργεια του πνέοντος ανέμου, αφού η διατήρηση της μάζας απαιτεί όση μάζα του αέρα εξέρχεται από το στρόβιλο άλλη τόση να εισέρχεται. Ο νόμος του Betz υποδεικνύει ότι η μέγιστη επιτεύξιμη εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας από μια ανεμογεννήτρια δεν μπορεί να ξεπερνά το 59% της συνολικής κινητικής ενέργειας του αέρα που ρέει διαμέσου του στροβίλου. Επίσης υπεισέρχονται περαιτέρω απώλειες, όπως η τριβή της στρεφόμενης πτέρυγας του δρομέα, απώλειες του κιβωτίου ταχυτήτων, απώλειες στην γεννήτρια και στον μετατροπέα, οι οποίες μειώνουν την ισχύ που παρασχεθεί από μια ανεμογεννήτρια κ.ά.. Επιπροσθέτως, η αποδοτικότητα μπορεί να μειωθεί, ελαφρώς, με την πάροδο του χρόνου λόγω φθοράς. Τα στοιχεία που έχουμε βέβαια είναι αρκετά ενθαρρυντικά καθώς, για παράδειγμα, ανάλυση 3128 ανεμογεννητριών εγκατεστημένων για περισσότερο από 1 χρόνια στη Δανία, έδειξε ότι οι μισές δεν είχαν καμία μείωση, ενώ οι άλλες μισές έδειξαν μείωση της παραγωγής κατά 1,2% ετησίως. Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες έχουν δυνατότητα λειτουργίας για ταχύτητες από 4 έως 25 m/s, ενώ η παλαιάς τεχνολογίας λειτουργούσαν πολύ καλά με υψηλό βαθμό απόδοσης γύρω στα 12 με 14 m/s ταχύτητα ανέμου. Η σύγχρονη τεχνολογία στην αιολική ενέργεια μπορεί να δώσει αποφασιστικές λύσεις για την παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας και διοχέτευσής της στο δίκτυο. Επιπλέον, οι νέες τεχνολογίες στα αιολικά συστήματα έχουν άρει τα παλιά προβλήματα που είχαν οι πρώτες μηχανές και έχουν οδηγήσει στη 24

33 βέλτιστη ενσωμάτωση των ανεμογεννητριών και των αιολικών πάρκων στο σύστημα έτσι ώστε να προσεγγίζουν και πολλές φορές να ξεπερνούν τις λειτουργικές δυνατότητες που δίνουν οι συμβατικοί σταθμοί από άποψη λειτουργίας και ευστάθειας του συστήματος. Βέβαια υπάρχουν πολλά ακόμα να λυθούν αλλά υπάρχει η δυνατότητα σήμερα μεγάλης διείσδυσης ανεμογεννητριών και αιολικών πάρκων στο σύστημα. Με το πέρας των ετών, έχοντας εξετάσει διεξοδικά τον άνεμο καθώς και τις περιστάσεις κάτω από τις οποίες θέλουμε να τον εκμεταλλευτούμε, έχουμε καταλήξει πλέον σε κάποιες εδραιωμένες επιλογές όσον αφορά τους τύπους, τα μεγέθη και τη μορφή των ανεμογεννητριών. Εικόνα 1: Εξέλιξη του μεγέθους των ανεμογεννητριών ανά τα χρόνια ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΩΝ Οι δύο βασικές κατηγορίες ανεμογεννητριών, διακρίνονται ανάλογα προς τον προσανατολισμό του άξονά τους σε σχέση με τη ροή του ανέμου προκύπτουν λοιπόν δύο κατηγορίες: οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου και κατακόρυφου άξονα. Επίσης οι δύο βασικοί τύποι ανεμογεννητριών που υπάρχουν με βάση τα ηλεκτρικά μέρη της γεννήτριας είναι οι ανεμογεννήτριες σταθερής και μεταβλητής ταχύτητας. Στη συνέχεια θα αναφέρουμε κάποια βασικά χαρακτηριστικά τόσο των κατηγοριών όσο και των διαφορετικών τύπων. 25

34 Α) Κατακόρυφου άξονα ( Vertical Axis Wind Turbine - VAWT): Οι ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα έχουν τον άξονα περιστροφής τους κάθετο ως προς το έδαφος και κατακόρυφο ως προς τη ροή του ανέμου. Ένα πλεονέκτημα αυτής της διάταξης είναι ότι η Α/Γ δεν χρειάζεται να είναι στραμμένη προς τον άνεμο για να είναι αποτελεσματική, κάτι το οποίο αποτελεί πλεονέκτημα σε μια περιοχή όπου η κατεύθυνση του ανέμου είναι εξαιρετικά μεταβλητή, για παράδειγμα, όταν η γεννήτρια είναι τοποθετημένη σε ένα κτίριο. Το μηχανικό έργο μεταφέρεται μέσω του κατακόρυφου άξονα στο έδαφος όπου είναι τοποθετημένο το σύστημα για μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργειας. Επίσης, το γεγονός ότι η γεννήτρια και το κιβώτιο ταχυτήτων μπορούν να τοποθετηθούν κοντά στο έδαφος, είναι ένα πλεονέκτημα καθώς διευκολύνουν πολύ την προσβασιμότητα και κατ επέκταση τη συντήρηση. Σημαντικό είναι επίσης ότι σε αυτές τις μηχανές ο έλεγχος βήματος πτερυγίων δεν είναι απαραίτητος όταν χρησιμοποιούνται σε σύγχρονη γεννήτρια. Οι πιο γνωστοί τύποι ανεμογεννητριών κατακόρυφου άξονα είναι οι ανεμογεννήτριες τύπου Darrieus και Savonius, οι οποίες όμως δεν έχουν γνωρίσει την εμπορική ανάπτυξη που έχουν οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα. Υπάρχουν όμως και κάποια σοβαρά μειονεκτήματα που κάνουν τις ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα όχι και τόσο λειτουργικές. Το κυριότερο πρόβλημα είναι πολλές φορές δεν είναι δυνατόν να ξεκινήσουν να περιστρέφονται χωρίς εξωτερική παρέμβαση, μιας και η ροπή εκκίνησης τους είναι πάρα πολύ υψηλή. Στη περίπτωση αυτή υποχρεωτικά πρέπει να λειτουργήσουν στην αρχή σαν κινητήρας τραβώντας ρεύμα από το δίκτυο. Επίσης αξίζει να σημειωθεί το γεγονός πως έχουν μικρή σχετικά απόδοση μιας και η ταχύτητα του ανέμου σε αυτά τα ύψη είναι σχετικά χαμηλή και επίσης κατά την περιστροφή τους, υπάρχουν σημεία στα οποία η συνεισφορά του ανέμου είναι σχεδόν μηδενική. Αξίζει να αναφερθεί ότι σε σύγκριση με τις ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα, μια ανεμογεννήτρια κατακόρυφου άξονα για να έχει την ίδια περίπου παραγωγή με μια οριζόντιου άξονα, θα πρέπει να έχει μέχρι και τριπλάσια επιφάνεια επαφής με τον αέρα. Αυτό συνεπάγεται μεγάλο όγκο και βάρος της κατασκευής. Εικόνα 11: Ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα τύπου Darrieus (αριστερά) και Savonius (δεξιά) 26

35 Β) Οριζόντιου άξονα ( Horizontal Axis Wind Turbine - HAWT): Οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα έχουν τον άξονα περιστροφής τους οριζόντιο ως προς το έδαφος και σχεδόν παράλληλο στη ροή του ανέμου. Χαρακτηρίζονται και κατηγοριοποιούνται με βάση των αριθμό των πτερυγίων τους: εκείνες με ένα πτερύγιο ονομάζονται μονοπτέρυγες, με δύο διπτέρυγες, με τρία τριπτέρυγες και όλες οι άλλες με περισσότερα από τρία πτερύγια ονομάζονται πολυπτέρυγες. Η πτερωτή τους μπορεί να τοποθετηθεί είτε σε προσήνεμη διάταξη (upwind), δηλαδή μπροστά από τον πύργο στήριξης, είτε σε υπήνεμη διάταξη (downwind), δηλαδή πίσω από τον πύργο στήριξης, σε σχέση με την διεύθυνση του ανέμου. Οι μονοπτέρυγες αν και είναι φθηνότερες όλων, δεν απέκτησαν ποτέ μεγάλη δημοφιλία, είτε για αισθητικούς λόγους, είτε λόγω προβλημάτων στην εξισορρόπηση δυνάμεων της όλης κατασκευής κατά την περιστροφή τους, γεγονός που κάνει απαραίτητη την τοποθέτηση αντίβαρου στην πλήμνη. Παρόμοια προβλήματα εμφανίζουν και οι διπτέρυγες ανεμογεννήτριες αν και εκεί τα πράγματα είναι σαφώς καλύτερα. Σήμερα, η συντριπτική πλειοψηφία των ανεμογεννητριών που χρησιμοποιούνται στην αγορά είναι οι τριπτέρυγες. Το βασικό πλεονέκτημά των ευρέως χρησιμοποιούμενων τριπτέρυγων ανεμογεννητριών οριζόντιου άξονα είναι ότι είναι πιο σταθερές μιας και το αεροδυναμικό φορτίο κατανέμεται ομοιόμορφα ενώ και το μηχανικό εξισορροπείται. Εφαρμογές με μεγαλύτερο αριθμό πτερύγων (6, 8, 12 κ.ά.) έχουν υλοποιηθεί κατά καιρούς αλλά χωρίς μεγάλη απήχηση. Ο λόγος μεταξύ του συνολικού εμβαδού των πτερύγων προς την επιφάνεια σάρωσης ονομάζεται στιβαρότητα. Οι μηχανές με μεγάλο αριθμό πτερύγων προτιμώνται σε εφαρμογές που απαιτείται μεγάλη ροπή εκκίνησης, γιατί έχουν την ιδιότητα να μπορούν να ξεκινούν να περιστρέφονται ευκολότερα (μεγαλύτερη επιφάνεια αλληλεπιδρά με τον άνεμο αρχικά). Παρόλα αυτά, η ισχύς που παράγουν είναι μικρότερη συγκρινόμενη με μια ανεμογεννήτρια λιγότερων πτερύγων που σαρώνει την ίδια επιφάνεια, λόγω αυξημένων αεροδυναμικών απωλειών. Έχει αποδειχθεί ότι οι τριπτέρυγοι ρότορες έχουν μεγαλύτερο αεροδυναμικό συντελεστή ισχύος από τους πολυπτέρυγους, έτσι οι τελευταίοι χρησιμοποιούνται περιορισμένα μόνο σε κάποιες εφαρμογές όπως η άντληση υδάτων, όπου η απαιτούμενη ροπή εκκίνησης είναι μεγάλη. Το μεγάλο μειονέκτημα των ανεμογεννητριών οριζόντιου άξονα είναι ότι η γεννήτρια και το κιβώτιο ταχυτήτων πρέπει να τοποθετηθούν πάνω στον πύργο, γεγονός που κάνει την κατασκευή τους ακριβή και πιο δύσκολη. Επίσης, σε αντίθεση με τις ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα, χρειάζονται ενεργό μηχανισμό περιστροφής ή συνηθέστερα ένα ουριαίο πτερύγιο για τον προσανατολισμό στην κατεύθυνση του ανέμου. Παρά τα μειονεκτήματα τους, αυτή τη στιγμή, παγκόσμια, οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα κατέχουν το συντριπτικό μερίδιο της αγοράς. Εικόνα 12: Ανεμογεννήτρια Οριζόντιου Άξονα 27

36 Ι) Σταθερής Ταχύτητας ( Fixed Speed Wind Turbines - FSWT): Οι ανεμογεννήτριες σταθερής ταχύτητας λειτουργούν με σταθερή ταχύτητα δρομέα ανεξαρτήτως της ταχύτητας του ανέμου. Η ταχύτητα τους εξαρτάται από την συχνότητα του δικτύου, το κιβώτιο ταχυτήτων και τον αριθμό των ζευγών των πόλων της γεννήτριας. Στις ανεμογεννήτριες σταθερής ταχύτητας χρησιμοποιούνται συνήθως επαγωγικές μηχανές βραχυκυκλωμένου κλωβού συνδεδεμένες απευθείας στο δίκτυο. Συνήθως τοποθετείται συστοιχία πυκνωτών για να αντισταθμίζεται η άεργος ισχύς που καταναλώνει η γεννήτρια η οποία μεγαλώνει αναλογικά με την παραγωγή της ενεργού ισχύος. Πλεονεκτήματα αυτού του τύπου των ανεμογεννητριών είναι η απλότητα τους και η αξιοπιστία τους, η σθεναρότητα σε υπερφορτίσεις και το χαμηλό κόστος τόσο της εγκατάστασης όσο και της συντήρησής τους. Τα μειονεκτήματα που εμφανίζουν είναι σοβαρές μηχανικές καταπονήσεις σε απότομες αεροδυναμικές μεταβολές, έλλειψη ελέγχου της κατανάλωσης άεργου ισχύος και της ποιότητας της παραγόμενης ενέργειας καθώς και δημιουργία μεταβατικών διαταραχών στο δίκτυο από τις αναταράξεις του ανέμου. Κάποιοι κατασκευαστές για να βελτιώσουν την απόδοση των ανεμογεννητριών αυτών και να εκμεταλλευτούν σε μεγαλύτερο βαθμό το αιολικό δυναμικό, προσαρμόζουν στις ανεμογεννήτριες τους δύο επαγωγικές γεννήτριες, μία μικρή για περιόδους ασθενών ανέμων (χαμηλές ταχύτητες) και μία μεγαλύτερη για περιόδους ισχυρών ανέμων (υψηλές ταχύτητες). Ένας άλλος σχεδιασμός είναι αυτός των γεννητριών με μεταβαλλόμενους πόλους ώστε να έχουμε διαφορετική ταχύτητα περιστροφής. Το ποιά από τις δύο αυτές βελτιώσεις είναι πλέον συμφέρουσα εξαρτάται από τη μορφή των ανέμων στην συγκεκριμένη περιοχή και το επιπλέον κόστος της γεννήτριας μεταβλητών πόλων σε σύγκριση με το όφελος από την παραγόμενη ενέργεια και την αύξηση στην αεροδυναμική απόδοση. ΙΙ) Μεταβλητής Ταχύτητας ( Variable Speed Wind Turbines - VSWT): Τα μειονεκτήματα των ανεμογεννητριών σταθερής ταχύτητας οδήγησαν στην ανάπτυξη των αιολικών συστημάτων μεταβλητής ταχύτητας ή μεταβλητών στροφών. Τα τελευταία χρόνια η τεχνολογία των ανεμογεννητριών μεταβλητής ταχύτητας, είναι η κυρίαρχη στο χώρο της παραγωγής αιολικής ενέργειας. Όπως είναι προφανές και από την ονομασία τους, οι μηχανές αυτού του τύπου μπορούν να λειτουργήσουν σε ένα μεγάλο εύρος διαφορετικών τιμών ταχύτητας του ανέμου ούτως ώστε να έχουμε τη μέγιστη αεροδυναμική απόδοση. Μια μηχανή μεταβλητής ταχύτητας, χρησιμοποιεί διατάξεις ηλεκτρονικών ισχύος προκειμένου να μεταβάλλει την ταχύτητά της, ανάλογα με τις αεροδυναμικές συνθήκες, ενώ συνδέει τη γεννήτρια στη σταθερή συχνότητα του δικτύου. Έτσι με την κατάλληλη προσαρμογή της ταχύτητας περιστροφής του δρομέα της μηχανής ω r προς την ταχύτητα v του ανέμου επιτυγχάνεται ο λόγος ταχύτητας ακροπτερυγίου λ να παραμένει σταθερός σε μια προκαθορισμένη τιμή, τη βέλτιστη λ opt, η οποία αντιστοιχεί και στον μέγιστο συντελεστή αεροδυναμικής απόδοσης C pmax. Στόχος λοιπόν της σχεδίασης αυτών των συστημάτων είναι η μεγιστοποίηση της αεροδυναμικής απόδοσης και της παραγόμενης ισχύος. Η χρήση διατάξεων ηλεκτρονικών ισχύος είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την λειτουργία των συστημάτων αυτών. Τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου ανεμογεννητριών είναι ο έλεγχος της άεργου ισχύος και η βελτίωση της ποιότητας της ισχύος, η οικονομικότερη ετήσια παραγωγή ενέργειας καθώς έχουμε λειτουργία του συστήματος στην βέλτιστη ταχύτητα, η αυξημένη απομάστευση ισχύος και οι μειωμένες μηχανικές καταπονήσεις. Ενώ κάποια μειονεκτήματα είναι οι απώλειες στα ηλεκτρονικά ισχύος και η αύξηση του κόστους της εγκατάστασης λόγω του εξοπλισμού ελέγχου. Ένας σημαντικός λόγος για να λειτουργεί μια μηχανή εν μέρει τουλάχιστον με μεταβλητή ταχύτητα είναι όταν αυτό γίνεται σε συνδυασμό με τη λειτουργία του ελέγχου γωνίας βήματος σε επαγωγικές 28

37 γεννήτριες. Είναι γνωστό ότι ο έλεγχος γωνίας βήματος είναι μια μηχανική διαδικασία. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος αντίδρασης του μηχανισμού του ελέγχου γωνίας βήματος έχει κάποια όρια και γενικά είναι μεγάλος. Ωστόσο, αν χρησιμοποιηθεί μια γεννήτρια με μεταβλητή ταχύτητα, η ολίσθηση θα είναι παράμετρος του ελέγχου. Όταν υπάρξουν ριπές ανέμου, ο μηχανισμός ελέγχου δίνει σήμα να αυξηθεί η ολίσθηση της γεννήτριας, προκειμένου να επιτρέψει στο ρότορα να κινηθεί λίγο πιο γρήγορα ενώ ο μηχανισμός του ελέγχου γωνίας βήματος αρχίζει να ανταπεξέρχεται στην κατάσταση στρέφοντας τα πτερύγια περισσότερο εκτός της πορείας του ανέμου. Μόλις ο μηχανισμός του ελέγχου γωνίας βήματος έχει κάνει τη δουλειά του, η ολίσθηση μειώνεται και πάλι. Σε περίπτωση που η ταχύτητα του ανέμου μειωθεί ξαφνικά, η διαδικασία που προαναφέρθηκε γίνεται αντίστροφα. Οπότε, το μηχανικό σύστημα του ελέγχου της γωνίας βήματος συμβάλλει πιο ενεργά στη ρύθμιση της ταχύτητας της μηχανής και το ηλεκτρικό σύστημα ελέγχει τη ροπή. Το να λειτουργεί μια γεννήτρια σε υψηλές τιμές ολίσθησης παράλληλα σημαίνει μεγαλύτερες απώλειες (μεγαλύτερα ποσά θερμότητας) και κατ επέκταση μικρότερη απόδοση. Αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα από μόνο του, μιας και η μόνη εναλλακτική λύση είναι να σπαταληθεί η περίσσεια ενέργεια στρέφοντας τα πτερύγια της μηχανής εκτός της πορείας του αέρα. Ένα από τα μεγαλύτερα οφέλη αυτής της στρατηγικής ελέγχου που αναφέρθηκε παραπάνω είναι η καλύτερη ποιότητα παραγόμενης ενέργειας. Οι διακυμάνσεις στην παραγόμενη ενέργεια μειώνονται μέσω της μεταβολής της ολίσθησης της γεννήτριας και με το να αποθηκεύεται ή να ελευθερώνεται μέρος της ενέργειας σαν κινητική ενέργεια πάνω στο ρότορα της ανεμογεννήτριας. Η ολίσθηση σε μια επαγωγική μηχανή είναι συνήθως πολύ μικρή για λόγους καλύτερης απόδοσης, οπότε η περιστροφική ταχύτητα ποικίλει 1% 3% μεταξύ της λειτουργίας εν κενώ αλλά και υπό πλήρες φορτίο. Η ολίσθηση ωστόσο, εξαρτάται από την αντίσταση στα τυλίγματα του ρότορα της γεννήτριας. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ολίσθηση. Στις επαγωγικές γεννήτριες ένας τρόπος να μεταβληθεί η ολίσθηση και κατ επέκταση η ταχύτητα είναι να μεταβληθεί η αντίσταση στο δρομέα. Με αυτό τον τρόπο, η ολίσθηση της γεννήτριας μπορεί να αυξηθεί περίπου κατά 1% έχοντας και αντίστοιχη μεταβολή στην ταχύτητα, γεγονός που οδηγεί στον έλεγχο της παραγόμενης ισχύος. Η λύση αυτή δίνει πολύ περιορισμένο εύρος ταχυτήτων. Η χρήση μηχανής δακτυλιοφόρου δρομέα, δηλαδή μέσω ενός δρομέα με χάλκινα τυλίγματα, τα οποία συνδέονται σε αστέρα και συνδέονται με εξωτερική μεταβλητή αντίσταση, η οποία ελέγχεται από ένα πρόσθετο ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου για τις αντιστάσεις έχει το μειονέκτημα ότι η επιπλέον παραγόμενη ενέργεια καταναλώνεται ως θερμότητα στην αντίσταση.. Η σύνδεση συνήθως γίνεται με ψήκτρες και δακτυλίους ολίσθησης, που αποτελεί ένα σαφές μειονέκτημα. Τα στοιχεία της σύνδεσης είναι στοιχεία που φθείρονται εύκολα, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται περισσότερη συντήρηση για τη γεννήτρια. Ένας άλλος τρόπος για να λειτουργεί μια επαγωγική γεννήτρια σαν μηχανή μεταβλητής ταχύτητας είναι το μοντέλο επαγωγικής γεννήτριας διπλής τροφοδοσίας (DFIG). Αυτή συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της προηγούμενης τοπολογίας για αυτό και θεωρείται βελτιωμένη έκδοση της, με έμφαση στα βελτιωμένα ηλεκτρονικά ισχύος που διαθέτει. Η επαγωγική μηχανή είναι δακτυλιοφόρου δρομέα (WRIG), ο δρομέας είναι συνδεδεμένος με το δίκτυο μέσω ενός back-to-back μετατροπέα τάσης ο οποίος ελέγχει το σύστημα διέγερσης έτσι ώστε να γίνει απoσύζευξη της μηχανικής και ηλεκτρικής συχνότητας του δρομέα και να ταιριάξει την συχνότητα του δικτύου με αυτήν του δρομέα. Τέλος υπάρχει και μια τοπολογία σε γεννήτριες μεταβλητής ταχύτητας στην οποία η γεννήτρια συνδέεται απευθείας στο δίκτυο μέσω ενός ανορθωτή σε σειρά με έναν αντιστροφέα. Τα είδη των γεννητριών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτήν την τοπολογία είναι εκτός της επαγωγικής γεννήτριας δακτυλιοφόρου δρομέα (WRIG) και σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη (PMSG). Με την χρήση της γεννήτριας αυτής σε συνδυασμό με πολλά ζεύγη πόλων αποφεύγουμε τη χρήση κιβωτίου ταχυτήτων. 29

38 Εικόνα 13: Συγκεντρωμένες οι 4 τοπολογίες με την σειρά που περιγράφτηκαν προηγουμένως. Α) Ανεμογεννήτρια σταθερής ταχύτητας με επαγωγική γεννήτρια βραχυκυκλωμένου κλωβου Β) Ανεμογεννήτρια μεταβλητής ταχύτητας με μεταβαλλόμενη αντίσταση δρομέα C) Ανεμογεννήτρια μεταβλητής ταχύτητας διπλής τροφοδοσίας D) Ανεμογεννήτρια μεταβλητής ταχύτητας διπλής τροφοδοσίας συνδεδεμένη σε σειρά με ανορθωτή και αντιστροφέα ΔΟΜΗ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ Η συνηθισμένη ανεμογεννήτρια που χρησιμοποιείται σήμερα είναι, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, οριζόντιου άξονα και αποτελείται από την άτρακτο στην οποία είναι τοποθετημένη μια γεννήτρια, ο μηχανισμός μετάδοσης κίνησης (κιβώτιο ταχυτήτων, άξονας χαμηλών ταχυτήτων και άξονας υψηλών ταχυτήτων), τρία πτερύγια και έναν πύργο που βρίσκεται πίσω από τα πτερύγια έτσι ώστε ο άνεμος να έρχεται από το εμπρόσθιο μέρος. 3

39 Στη συνέχεια θα εξετάσουμε πιο αναλυτικά τα δομικά στοιχεία από τα οποία απαρτίζεται μια ανεμογεννήτρια τα οποία εμφανίζονται και στην παρακάτω εικόνα σε μια πλάγια τομή της Α/Γ. Εικόνα 14: Πλάγια τομή ανεμογεννήτριας και βασικά δομικά στοιχεία 1) Πτερύγια (Blades): Τα πτερύγια έχουν αεροδυναμικό σχήμα το οποίο έχει προέλθει από αντίστοιχα πτερύγια αεροπορικών κινητήρων και είναι κατασκευασμένα συνήθως από ελαφρά κράματα μετάλλων, ενισχυμένο πολυεστέρα, αλλά και από ξύλο σε συνδυασμό με ειδικές ρητίνες, έτσι ώστε να είναι ανθεκτικά σε μεγάλες καταπονήσεις. Μπορεί να είναι ενιαία ή να διαθέτουν ακροπτερύγια και καλύπτουν ένα μικρό ποσοστό (2% έως 1%) του εμβαδού της περιφέρειας που διαγράφουν. Τα γεωμετρικά τους χαρακτηριστικά (αριθμός πτερυγίων, κατανομή πλάτους, επιλογή αεροτομής, συστροφή) προκύπτουν από τη βελτιστοποίηση της αεροδυναμικής σχεδίασης. Η κίνηση του ανέμου πάνω από τα πτερύγια προκαλεί την περιστροφή τους και μέσω ενός κεντρικού άξονα μετατρέπει την κίνηση του ανέμου σε κυκλική κίνηση στην ανεμογεννήτρια. Η μηχανική καταπόνηση των πτερυγίων σε συνθήκες πολύ υψηλού ανέμου, περιορίζεται σε ανεκτά επίπεδα μέσω του ελέγχου της ταχύτητας περιστροφής, η οποία περιορίζεται μέσα στα επιθυμητά όρια. Ο έλεγχος αυτός όχι μόνο προστατεύει τα πτερύγια, αλλά και τη χρησιμοποιούμενη ηλεκτρική γεννήτρια από 31

40 υπερφόρτιση και υπερθέρμανση. Η στήριξη των πτερυγίων της έλικας στον άξονα του δρομέα μπορεί να είναι σταθερή (πτερύγιο σταθερού βήματος) ή μεταβλητή, δηλαδή να είναι δυνατή η περιστροφή του στο σημείο εδράσεως (πτερύγιο μεταβλητού βήματος). Επιπλέον, για λόγους ασφάλειας της ανεμογεννήτριας, τα πτερύγια είναι συνήθως εφοδιασμένα με συστήματα αεροδυναμικής πέδησης (αερόφρενα), τα οποία διακόπτουν τη λειτουργία της μηχανής σε έκτακτες περιπτώσεις. Τα πτερύγια σε μεγάλες ανεμογεννήτριες περιστρέφονται κατά μήκος του άξονά τους και δέχονται τον άνεμο κατά μήκος τους υπό διαφορετικές γωνίες. Η γωνία πρόσπτωσης αυξάνεται προς τη βάση του πτερυγίου και οι πολύ μεγάλες γωνίες δεν έχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. 2) Δρομέας (Rotor): Ο δρομέας είναι ίσως το πιο βασικό ζήτημα στη σχεδίαση του όλου του συστήματος. Αποτελείται από την πλήμνη και τα πτερύγια. Ο δρομέας περιστρέφει τη γεννήτρια, και μέσω αυτού μεταφέρεται η μηχανική ενέργεια ώστε να μετατραπεί σε ηλεκτρική μέσω της επαγωγής μέσα στη γεννήτρια. Είναι σχεδιασμένος αεροδυναμικά, για να συλλάβει τη μέγιστη περιοχή επιφάνειας του αέρα, προκειμένου να περιστρέφεται όσο το δυνατόν πιο εργονομικά. Η κατασκευή του δρομέα περιλαμβάνει το 2% περίπου του συνολικού κόστους της ανεμογεννήτριας, συμπεριλαμβανομένου των πτερυγίων, για τη μετατροπή της αιολικής ενέργειας σε χαμηλής ταχύτητας περιστροφική ενέργεια. 3) Στροφή Πτερυγίων (Pitch): Οι Τα πτερύγια έχουν τη δυνατότητα να στρίβουν γύρω από τον διαμήκη άξονά τους, ανεξάρτητα από τον άνεμο, ώστε να ελέγχουν την ταχύτητα του δρομέα και τον εμποδίζουν από το να στρίβει σε ανέμους οι οποίοι είναι υπερβολικά ισχυροί ή υπερβολικά ασθενείς για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. 4) Φρένο (Brake): Αποτελεί ένα δισκόφρενο, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί μηχανικά, ηλεκτρικά ή υδραυλικά με σκοπό να σταματήσει το δρομέα σε καταστάσεις που ενέχουν κίνδυνο έκτακτης ανάγκης. Ο έλεγχος της υπερβολικής ταχύτητας στις ανεμογεννήτριες εξασφαλίζεται με δύο τρόπους: αεροδυναμικά ή με μηχανική πέδηση. Ο έλεγχος της υπερβολικής ταχύτητας αεροδυναμικά αποτελεί την καλύτερη μέθοδο για την επιβράδυνση της ανεμογεννήτριας. Το φρενάρισμα της ανεμογεννήτριας μπορεί να επιτευχθεί με τη μεταφορά ενέργειας από τη γεννήτρια, μετατρέποντας την κινητική ενέργεια της περιστροφής του στροφέα σε θερμότητα. Αυτή η μέθοδος είναι χρήσιμη στις περιπτώσεις που η κινητική ενέργεια στη γεννήτρια μειώνεται ξαφνικά ή είναι πολύ μικρή για να διατηρήσει την ταχύτητα του στροφέα στα επιτρεπτά επίπεδα. Το κυκλικά επαναλαμβανόμενο φρενάρισμα μειώνει σταδιακά και ελεγχόμενα την ταχύτητα των πτερυγίων. Με αυτόν τον τρόπο, η περιστροφή του στροφέα διατηρείται σε ασφαλή ταχύτητα, ακόμα και στις περιπτώσεις ανέμων υψηλών ταχυτήτων, διατηρώντας ταυτόχρονα, την παραγωγή ενέργειας σε κανονικά επίπεδα. 5) Άξονας χαμηλών ταχυτήτων (Low speed shaft): Ο άξονας χαμηλών ταχυτήτων συνδέει την πλήμνη με το κιβώτιο ταχυτήτων και περιέχει σωλήνες για το υδραυλικό σύστημα ώστε να μπορεί να λειτουργήσει το αεροδυναμικό φρένο.. Ο δρομέας στρέφει τον άξονα χαμηλών ταχυτήτων με περίπου 3-6 περιστροφές το λεπτό. 6) Κιβώτιο ταχυτήτων (Gear box): Το κιβώτιο ταχυτήτων συνδέει τον άξονα χαμηλής ταχύτητας με τον άξονα υψηλής ταχύτητας και αυξάνει την ταχύτητα περιστροφής από 3-6 περιστροφές το λεπτό (rpm) σε 1 έως 18 περιστροφές το λεπτό, δηλαδή την ταχύτητα περιστροφής που απαιτείται από τις περισσότερες γεννήτριες για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Το σύστημα μετάδοσης αποτελεί ένα ακριβό και βαρύ δομικό στοιχείο της ανεμογεννήτριας γι αυτό και γίνονται προσπάθειες για την κατασκευή ανεμογεννητριών «άμεσης ώθησης» (direct drive), οι οποίες λειτουργούν σε χαμηλότερες ταχύτητες περιστροφής και δεν χρειάζονται κιβώτιο ταχυτήτων. 32

41 7) Γεννήτρια (Generator): Μπορεί να είναι ασύγχρονη η σύγχρονη γεννήτρια. Γενικά προτιμούνται οι ασύγχρονες γεννήτριες λόγω της απλότητάς της κατασκευής τους, αν και οι σύγχρονες έχουν καλύτερη συμπεριφορά σε αδύνατα δίκτυα. Η κατασκευή της περιλαμβάνει το 34% περίπου του συνολικού κόστους της ανεμογεννήτριας. 8) Ελεγκτής (Controller): Μια λειτουργία του ελεγκτή είναι να δίνει εντολές στον κινητήρα παρεκτροπής σχετικά με το πόσο και προς τα που να στρέψει την άτρακτο, έτσι ώστε ο δρομέας να βρίσκεται πάντα κόντρα στη ροή του ανέμου. Επίσης ανάλογα με τα δεδομένα που λαμβάνει από το ανεμόπτερο, ενεργοποιεί τη λειτουργία του δρομέα για ταχύτητες ανέμου 4-25 m/s, ενώ για ταχύτητες μεγαλύτερες από 25 m/s σταματά τη λειτουργία του δρομέα, λόγω κινδύνου υπερθέρμανσης της γεννήτριας. Επιπλέον ο ελεγκτής καταγράφει διάφορες παραμέτρους της λειτουργίας της ανεμογεννήτριας όπως είναι η τάση, το ρεύμα, η συχνότητα, η θερμοκρασία της ατράκτου και της γεννήτριας, το επίπεδο υδραυλικής πίεσης και το επίπεδο δόνησης. Σε κάθε περίπτωση επιπλοκής, π.χ. υπερθέρμανση του κιβωτίου ταχυτήτων ή της γεννήτριας, σταματά αυτόματα την ανεμογεννήτρια και στέλνει τις ανάλογες ενδείξεις στον υπολογιστή του ελεγκτή της ανεμογεννήτριας. 9) Ανεμόμετρο (Anemometer): Υπολογίζει την ταχύτητα του ανέμου και μεταφέρει τα σχετικά δεδομένα της μέτρησης στον ελεγκτή. 1) Ανεμοδείκτης (Wind vane): Αποτελεί ένα μηχανισμό που ενημερώνει τον ελεγκτή σχετικά με την κατεύθυνση του ανέμου, ώστε να ενεργοποιηθεί ανάλογα ο μηχανισμός παρεκτροπής. 11) Άτρακτος (Nacelle): Η άτρακτος αποτελεί το ογκώδες οριζόντιο τμήμα που είναι τοποθετημένο στην κορυφή του πύργου της ανεμογεννήτριας και στο οποίο εφάπτεται ο στροφέας. Περιέχει όλα τα βασικά στοιχεία της ανεμογεννήτριας, όπως το κιβώτιου ταχυτήτων, την ηλεκτρική γεννήτρια, τους άξονες χαμηλής και υψηλής ταχύτητας, τον ελεγκτή και το φρένο. Μερικές άτρακτοι είναι τόσο μεγάλοι, ώστε ακόμη και ένα ελικόπτερο να μπορεί να προσγειωθεί πάνω τους. 12) Άξονας υψηλών ταχυτήτων (High speed shaft): Ο άξονας υψηλής ταχύτητας συνδέεται μεταξύ του συστήματος μετάδοσης και της γεννήτριας. Το σύστημα μετάδοσης κινεί τον άξονα και αυτός με τη σειρά του κινεί τη γεννήτρια παρέχοντάς της υψηλή ταχύτητα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Περιστρέφεται με περίπου 1. έως 1.8rpm (στροφές ανά λεπτό) και είναι εξοπλισμένος με το δισκόφρενο το οποίο σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης ή περιπτώσεις που το αεροδυναμικό φρένο υποστεί βλάβη ή η ανεμογεννήτρια επισκευάζεται, τίθεται σε λειτουργία. 13) Οδηγός για την Αποφυγή Εκτροπής (Yaw drive): Οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα σε προσήνεμη διάταξη (upwind) απαιτούν έναν μηχανισμό που να τις τοποθετεί προς την κατεύθυνση του αέρα. Οι μικρές ανεμογεννήτριες έχουν συνήθως μια ουρά που τις περιστρέφει προς την σωστή κατεύθυνση. Οι μεγάλες μηχανές έχουν συνήθως έναν σερβομηχανισμό που τις προσανατολίζει στην κατεύθυνση της μέγιστης αιολικής δύναμης. Ο μηχανισμός περιστροφής και προσανατολισμού, συνεχώς στρέφει την έλικα προς την κατεύθυνση του ανέμου. 14) Κινητήρας του Οδηγού για την Αποφυγή Εκτροπής (Yaw motor): Είναι ο κινητήρας που δίνει ενέργεια στον οδηγό για την αποφυγή εκτροπών. Το σύστημα προσανατολισμού είναι ένας σερβοκινητήρας ο οποίος ελέγχεται από τον ανεμοδείκτη του ανεμογράφου και αναγκάζει τον δρομέα να παρακολουθεί την κατεύθυνση του ανέμου και να παραμένει κάθετος σε αυτήν. 15) Πύργος (Tower): Ο πύργος υψώνει την ανεμογεννήτρια αρκετά παραπάνω από τη δίνη του αέρα κοντά στο έδαφος και συλλαμβάνει τον αέρα ψηλότερα σε μεγαλύτερες ταχύτητες έτσι δηλαδή αποφεύγεται το 33

42 φτωχό αιολικό περιεχόμενο σε μικρά ύψη πάνω από το έδαφος. Ο σχεδιασμός των πύργων είναι ιδιαίτερα κρίσιμος, καθώς πρέπει να είναι ψηλός, στιβαρός, να επιτρέπει την πρόσβαση στην ανεμογεννήτρια για τη συντήρησή της, αλλά να μην επιβαρύνει το κόστος του συστήματος. Ο πύργος είναι το τμήμα της ανεμογεννήτριας πάνω στον οποίο στηρίζεται η άτρακτος και ο δρομέας. Είναι κυλινδρικής μορφής κατασκευασμένος από ατσάλι, ή από ατσάλι σε καφασωτή μορφή, σαν πλέγμα και σπανιότερα από σκυρόδεμα και συνήθως αποτελείται από δύο ή τρία συνδεδεμένα τμήματα. Αυτή η δομή του εξυπηρετεί στην αύξηση της αντοχής και την εξοικονόμηση υλικών. Η θεμελίωση γίνεται με οπλισμένο σκυρόδεμα πάνω στο οποίο τοποθετείται με βίδες ο πύργος. Ο πύργος έχει σχήμα κώνου που εξυπηρετεί την αύξηση της αντοχής και στην εξοικονόμηση υλικών με τη διάμετρο να αυξάνεται όσο πλησιάζουμε τη βάση. Μεγάλης σημασίας είναι η γείωση που πρέπει να έχει τη μεταλλική κατασκευή της ανεμογεννήτριας. Οι ταλαντώσεις του και οι περιοδικές καταπονήσεις του που προέρχονται από τις διακυμάνσεις του ανέμου, πρέπει όσο το δυνατό να ελαχιστοποιούνται κατά τη σχεδίασή του. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αποφεύγονται συνθήκες συντονισμού. Η σωστή λειτουργία των ανεμογεννητριών συμβαίνει για εύρος θερμοκρασιών από -2 ο C έως 4οC, έχουν δηλαδή ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας στους -2 ο C, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να προστατεύονται από τη συσσώρευση πάγου, όπου μπορεί να κάνει την λειτουργία του ανεμόμετρου μη ασφαλή και να προκληθεί ζημιά. Κάποιοι κατασκευαστές προσφέρουν κατάλληλο εξοπλισμό για τις συνθήκες αυτές, όπως εσωτερική θέρμανση, που όμως κοστίζουν. Πλήμνη (Ηub): Η πλήμνη είναι το μηχανικό εξάρτημα στο οποίο προσαρμόζονται τα πτερύγια και κατασκευάζεται από χυτοσίδηρο. Εικόνα 15: Άτρακτος (αριστερά) & Πλήμνη (δεξιά) 34

43 Εικόνα 16: Πορεία ανέγερσης ανεμογεννήτριας - Συναρμολόγηση πύργου Εικόνα 17: Πορεία ανέγερσης ανεμογεννήτριας - Στερέωση ατράκτου και πτερύγων 35

44 2.2.4 ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ Εξαιτίας του ύψους των ανεμογεννητριών καθώς και της τοποθέτησης τους σε ανοιχτές περιοχές, είναι μεγάλη η πιθανότητα να βρεθούν εκτεθειμένες σε φυσικά φαινόμενα, όπως κεραυνικά πλήγματα. Ο κίνδυνος να πληγεί από κεραυνό μια κατασκευή αυξάνει γραμμικά με το ύψος της, κατά συνέπεια οι Α/Γ είναι κατασκευές οι οποίες χρήζουν ιδιαίτερης μέριμνας όσον αφορά την προστασία τους προκειμένου να αποφευχθεί η καταστροφή τόσο των εξωτερικών μερών της ανεμογεννήτριας όσο και των εσωτερικών της ατράκτου. Η πορεία ενός πιθανού πλήγματος από κεραυνό σε μια ανεμογεννήτρια πάει ως εξής: όταν ο κεραυνός πλήξει τα πτερύγια το ρεύμα διασχίζει όλη την κατασκευή και οδηγείται στο έδαφος. Πιο συγκεκριμένα το ρεύμα περνά μέσα από το πτερύγιο και από τα ρουλεμάν βήματος του πτερυγίου και οδηγείται στην πλήμνη και στον κύριο άξονα. Μετά μέσω του ρουλεμάν του κύριου άξονα κατευθύνεται προς την άτρακτο και τέλος μέσω του μηχανισμού εκτροπής (yaw system) εισέρχεται στον πύργο και καταλήγει στο έδαφος μέσω της βάσης. Η αντικεραυνική προστασία των ανεμογεννητριών παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες, με σημαντικότερη την προστασία των περιστρεφόμενων πτερυγίων. Τα κεραυνικά πλήγματα επηρεάζουν αρχικά τα συστήματα ελέγχου, στη συνέχεια τα υπόλοιπα ηλεκτρονικά συστήματα και τελευταία τα πτερύγια και τους αισθητήρες. Τα μηχανικά τμήματα, όπως τα συστήματα πέδησης (αν υπάρχουν) τα μηχανικά φρένα και η ηλεκτρική γεννήτρια δεν επηρεάζονται σε υψηλό βαθμό. Είναι φανερό λοιπόν ότι για λόγους αξιοπιστίας, καθότι ύστερα από κάποιο πλήγμα τίθεται εκτός λειτουργίας η ανεμογεννήτρια με ό,τι αυτό συνεπάγεται για την παραγωγή της, μα και οικονομικούς μιας και ο εν λόγω εξοπλισμός είναι αρκετά ακριβός, πρέπει να συμπεριληφθεί στην μελέτη της κατασκευής κάποια διάταξη προστασίας. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει απολύτως ασφαλής αντικεραυνική προστασία, πολλοί κατασκευαστές ανεμογεννητριών σχεδιάζουν συστήματα τα οποία είναι όσο το δυνατόν αξιόπιστα και ελαχιστοποιούν τις βλάβες από ενδεχόμενους κεραυνούς. Εν γένει η προστασία που προτείνεται πρέπει να διαχωριστεί σε δύο κομμάτια, εσωτερικά και εξωτερικά της ανεμογεννήτριας. Η εξωτερική προστασία αποτελείται από τα συστήματα των συλλεκτήριων αγωγών καθώς και από τους αγωγούς καθόδου. Η εσωτερική προστασία αποτελείται από το ισοδύναμο δυναμικό και την προστασία υπέρτασης. Το ισοδύναμο δυναμικό και η προστασία υπέρτασης είναι τα πιο σημαντικά μέτρα στην προστασία των ηλεκτρονικών και των συστημάτων ελέγχου της ανεμογεννήτριας. Ένα σημαντικό βήμα για τον σχεδιασμό της αντικεραυνικής προστασίας, είναι ο χωρισμός της ανεμογεννήτριας σε ζώνες. Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται συστηματική και αποτελεσματική προστασία όλων των στοιχείων της ανεμογεννήτριας. Οι ζώνες αντικεραυνικής προστασίας (LPZ) ορίζονται ανάλογα με το αν είναι πιθανή μια άμεση πτώση κεραυνού, εξαρτάται από το μέγεθος του κεραυνικού ρεύματος και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που αναμένεται στη ζώνη αυτή, ενώ πρέπει να ληφθεί υπ όψιν και η αρχιτεκτονική της κατασκευής της ανεμογεννήτριας. 36

45 Εικόνα 18:Ζώνες αντικεραυνικής προστασίας ανεμογεννήτριας LPZ A Στοιχεία εκτεθειμένα σε άμεσο κεραυνικό πλήγμα, πλήρες ρεύμα κεραυνού, ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο LPZ B Στοιχεία μη εκτεθειμένα σε άμεσο κεραυνικό πλήγμα, πλήρες ρεύμα κεραυνού, ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο LPZ 1 Στοιχεία μη εκτεθειμένα σε άμεσο κεραυνικό πλήγμα, μειωμένο ρεύμα κεραυνού, εξασθενημένο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο LPZ 2 Ακόμη πιο μειωμένο ρεύμα κεραυνού, ακόμη πιο εξασθενημένο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο Πίνακας 1: Ζώνες αντικεραυνικής προστασίας ανεμογεννήτριας 37

46 2.2.5 ΕΤΗΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ Για να μπορέσουμε να έχουμε μια πιο πρακτική εικόνα ως προς την παραγωγή μιας Α/Γ απαιτείται μία περιγραφή της σχέσης μεταξύ της παραγόμενης ισχύος της ως συνάρτηση της ταχύτητας του ανέμου (καμπύλη ισχύος) καθώς και η μεταβολή των ταχυτήτων του ανέμου σε μια δεδομένη χρονική περίοδο (κατανομή συχνότητας της ταχύτητας του ανέμου). Οι συναρτήσεις αυτές μαζί περιγράφουν το συνδυασμό των χαρακτηριστικών της ηλεκτροπαραγωγής από την ανεμογεννήτρια με αυτά του ανέμου υπό τον οποίο λειτουργεί η Α/Γ και χρησιμοποιούνται για να προβλεφθεί ή να εκτιμηθεί η ενεργειακή της παραγωγή. Αυτές οι εκτιμήσεις ή προβλέψεις συνηθέστερα γίνονται για ένα ημερολογιακό έτος και είναι γνωστές ως η ετήσια ενεργειακή παραγωγή της Α/Γ. Η ένταση του αιολικού πόρου περιγράφεται ποσοτικά από την κατανομή της ταχύτητας του ανέμου. Η καμπύλη ισχύος μιας Α/Γ αποτελεί την ποσοτική συσχέτιση μεταξύ της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος και της προσπίπτουσας ταχύτητας του ανέμου. Οι δύο αυτές συναρτήσεις μαζί καθορίζουν την ετήσια ενεργειακή παραγωγή (ΕΕΠ), και τόσο αυτές όσο και η μεταξύ τους συσχέτιση επεξηγούνται στη συνέχεια. Στη γραφική παράσταση που ακολουθεί, παρουσιάζεται η διακριτή εκδοχή μιας υποθετικής/μετρημένης κατανομής της ταχύτητας του ανέμου στη θέση εγκατάστασης της Α/Γ. Η συνάρτηση κατανομής της ταχύτητας του ανέμου παρέχει τον αριθμό των ωρών ανά έτος που η ταχύτητα του ανέμου κείται μέσα στο διάστημα της ταχύτητας του ανέμου (ή ζώνη πλάτους), μεταξύ των τιμών και (για τη γραφική, =,5 m/s). Ο δείκτης καθορίζει τις ζώνες της ταχύτητας του ανέμου. Έτσι, η ζώνη =21 αντιστοιχεί στη ζώνη που οριοθετεί το φάσμα από 1 έως 1,5 m/s, με μέση ταχύτητα =1,25 m/s. Το ύψος της ράβδου για =21 υποδηλώνει ότι η ταχύτητα του ανέμου κείται μέσα σ' αυτό το διάστημα για περίπου 275 ώρες/έτος. Το άθροισμα όλων των ράβδων είναι 8.76 ώρες (αριθμός ωρών σ' ένα έτος). Εικόνα 19: Ιστόγραμμα της ετήσιας ταχύτητας του ανέμου ( =1,25 m/s, =275 h) Στο επόμενο διάγραμμα απεικονίζεται η καμπύλη ισχύος για μία υποθετική Α/Γ ισχύος 5 kw στην τυπική πυκνότητα του αέρα (1,225 kg/m3). Η καμπύλη ισχύος είναι η συνεχής συνάρτηση που 38

47 προσδιορίζει την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος της ανεμογεννήτριας συναρτήσει της ταχύτητας του ανέμου. Η διακριτή εκδοχή, που αντιστοιχεί στα μικρά τετραγωνικά σύμβολα, υποδηλώνεται με το όπου ο ακέραιος δείκτης είναι ο ίδιος με αυτόν που χρησιμοποιείται για την κατανομή της ταχύτητας του ανέμου. Εικόνα 2: Καμπύλη ισχύος μιας ανεμογεννήτριας 5 kw ( =345 kw, =1,25 m/s) Οι δύο αυτές συναρτήσεις, δηλ. η κατανομή συχνότητας της ταχύτητας του ανέμου και η καμπύλη ισχύος της Α/Γ, όταν πολλαπλασιαστούν μεταξύ τους (εικόνα 21) και αθροιστούν για όλες τις ταχύτητες του ανέμου (όλες τις τιμές του δείκτη ) παρέχουν μια εκτίμηση της ετήσιας ενεργειακής παραγωγής Εξίσωση 6 όπου Ν είναι ο συνολικός αριθμός των ζωνών. Η παραπάνω σχέση μπορεί να εφαρμοσθεί για να εκτιμηθεί η ετήσια ενεργειακή παραγωγή (σε Wh/έτος) η οποία αναμένεται από την Α/Γ με μια συγκεκριμένη καμπύλη ισχύος που λειτουργεί στο καθεστώς ανέμου που περιγράφεται από την κατανομή της ταχύτητας του ανέμου. Εικόνα 21: Παράδειγμα της εκτιμούμενης ενέργειας στη ζώνη ( =95 MWh) 39

48 2.3 ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΓΕΝΙΚΑ Η πυκνότητα της αιολικής ενέργειας είναι μικρή με αποτέλεσμα για να παραχθεί μια αξιόλογη ποσότητα ενέργειας, συγκρίσιμη με αυτή των συμβατικών σταθμών, να απαιτούνται πολλές ανεμογεννήτριες. Προκειμένου λοιπόν να αυξηθεί η παραγόμενη ενέργεια και να αξιοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο μια περιοχή με καλά ανεμολογικά χαρακτηριστικά, σε συνδυασμό με την επιδίωξη της ελαχιστοποίησης του κόστους εγκατάστασης και λειτουργίας, οι ανεμογεννήτριες τοποθετούνται μαζί σαν σύνολο, σε συστοιχίες και αποτελούν ένα αιολικό πάρκο. Αιολικό πάρκο λοιπόν, είναι μία συστοιχία πολλών ανεμογεννητριών, οι οποίες εγκαθίστανται και λειτουργούν σε μία περιοχή με υψηλό αιολικό δυναμικό και διοχετεύουν το σύνολο της παραγωγής τους στο ηλεκτρικό σύστημα. Κάθε ανεμογεννήτρια είναι συνδεδεμένη σε ένα εσωτερικό δίκτυο χαμηλής ή μέσης τάσης το οποίο συνδέεται με το διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό δίκτυο μέσω ενός μετασχηματιστή ανύψωσης τάσης. Υπάρχει βέβαια και η δυνατότητα οι ανεμογεννήτριες να λειτουργούν αυτόνομα, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε περιοχές που δεν ηλεκτροδοτούνται ή για την παραγωγή μηχανικής ενέργειας για χρήση σε αντλιοστάσια ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ Ένα υποψήφιο προς ανέγερση Α/Π πρέπει να πληροί κάποιες βασικές προϋποθέσεις αφενός για να εγκριθεί η κατασκευή του από την αρμόδια δημόσια αρχή, αφετέρου για να εξασφαλίζει την οικονομική βιωσιμότητά του. Είναι γεγονός λοιπόν ότι οι θέσεις των εγκαταστάσεων πρέπει να επιλεγούν με κριτήρια: Τη συμβατότητα του έργου με τους περιορισμούς που θέτει το «Ειδικό Πλαίσιο Χωροταξικού Σχεδιασμού και Αειφόρου Ανάπτυξης για τις ΑΠΕ» Το υψηλό αιολικό δυναμικό των περιοχών εγκατάστασης Την εύκολη κατά το δυνατόν οδική πρόσβαση προς τις εγκαταστάσεις Τα υψομετρικά χαρακτηριστικά που τεχνικά είναι απαραίτητο να διαθέτουν οι θέσεις των εγκαταστάσεων Την κατά το δυνατόν μεγαλύτερη απόστασή τους από τα όρια των υφιστάμενων οικισμών και αρχαιολογικών χώρων Τη βέλτιστη δυνατή απόκρυψη της εγκατάστασης από το φυσικό ανάγλυφο, ώστε να εξασφαλισθεί η μικρότερη δυνατή οπτική όχληση Τη μικρότερη δυνατή όχληση της ορνιθοπανίδας ΑΙΟΛΙΚΗ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗ Από την άποψη της ροής ηλεκτρικής ισχύος, ένα αιολικό πάρκο λειτουργεί παράλληλα με το συμβατικό δυναμικό παραγωγής της εταιρείας ηλεκτρισμού για την κάλυψη των απαιτήσεων σε ισχύ του 4

49 συνδεδεμένου φορτίου. Οι συστοιχίες ανεμογεννητριών μπορεί να αποτελούνται από εκατοντάδες μηχανών με ένα συνδυασμένο δυναμικό ισχύος του αιολικού πάρκου της τάξης των εκατοντάδων MW. Σχεδόν πάντοτε οι συμβατικές πηγές παρέχουν το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος που απαιτείται από το φορτίο. Γενικά, η αναλογία του δυναμικού αιολικής παραγωγής προς το συνολικό δυναμικό (αιολικό συν συμβατικό) που εξυπηρετεί ένα ηλεκτρικό φορτίο σε οποιαδήποτε δεδομένη χρονική στιγμή υπολογίζεται από την αιολική διείσδυση WP: WP = Αιολικό Δυναμικό / (Αιολικό Δυναμικό + Συμβατικό Δυναμικό) Εξίσωση 7 Με την τρέχουσα ηλεκτρική τεχνολογία των Α/Γ, η μέγιστη τιμή αιολικής διείσδυσης με την οποία τα περισσότερα ηλεκτρικά συστήματα είναι ασφαλή κυμαίνεται μεταξύ 1 και 15% με στόχους της EWEA (European Wind Energy Association) για το 22 και το 23 το ποσοστό διείσδυσης να ξεπεράσει το 14% και να φτάσει έως το 28%, αντίστοιχα. Το άνω όριο στην ποσότητα της αιολικής ενέργειας που μπορεί να απορροφηθεί από ένα ηλεκτρικό σύστημα αντικατοπτρίζει τις ανησυχίες γύρω από τα τεχνικά χαρακτηριστικά της ισχύος που παρέχεται από το αιολικό σύστημα, που είναι η ποιότητα ισχύος. Ειδικότερα, η ανησυχία σχετίζεται με την επίδραση της χρονικά μεταβαλλόμενης αιολικά παραγόμενης ισχύος στη βραχυπρόθεσμη ευστάθεια της τάσης και της συχνότητας της συνδυασμένης ισχύος που παρέχεται στο φορτίο. Η αποδεκτή τιμή διείσδυσης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, μεταξύ των οποίων είναι οι λεπτομέρειες της αιολικής τεχνολογίας, τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των συμβατικών πηγών παραγωγής, και η δυναμικότητα και το μήκος των γραμμών μεταφοράς που συνδέουν τις πηγές με το φορτίο. Το άνω όριο στην ποσότητα της αιολικής ενέργειας που μπορεί να συνδυαστεί με τις συμβατικές πηγές δεν αποτελεί αυστηρό περιορισμό, και η τιμή του θα αυξηθεί με την απόκτηση περισσότερης λειτουργικής εμπειρίας, τις αλλαγές της τεχνολογίας και την πιο στενή συσχέτιση των συστημάτων ελέγχου των αιολικών και των συμβατικών πηγών ΕΙΔΗ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΠΑΡΚΩΝ Υπάρχουν τρία βασικά είδη αιολικών πάρκων ανάλογα με τον τόπο που εγκαθίστανται: τα χερσαία (onshore),τα πάρκα που βρίσκονται κοντά στην ακτή (nearshore) και τα παράκτια (offshore). Ι) Χερσαία Αιολικά Πάρκα (onshore) Χερσαία αιολικά πάρκα, ονομάζονται αυτά που κατασκευάζονται στις κορυφογραμμές περιοχών με μεγάλο σχετικά υψόμετρο τουλάχιστον τρία χιλιόμετρα προς το εσωτερικό από την πλησιέστερη ακτογραμμή. Αυτό συμβαίνει για την εκμετάλλευση της λεγόμενης τοπογραφικής επιτάχυνσης, την επιτάχυνση δηλαδή του ανέμου καθώς διασχίζει μια κορυφογραμμή. Η αύξηση της ταχύτητας του ανέμου οδηγεί και σε αύξηση της παραγόμενης ενέργειας. Ιδιαίτερη σημασία δίνεται στην ακριβή τοποθέτηση των ανεμογεννητριών, η οποία γίνεται μετά από αναλυτική παρακολούθηση των τοπικών ανέμων για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα πριν την εγκατάσταση. Τέλος, αξίζει να αναφερθεί ότι η περιοχή στην οποία εγκαθίσταται το αιολικό πάρκο, αλλοιώνεται μόνο οπτικά και παραμένει αξιοποιήσιμη για γεωργία η κτηνοτροφία. 41

50 Εικόνα 22: Παράδειγμα χερσαίου αιολικού πάρκου ΙΙ) Αιολικά Πάρκα κοντά στην ακτή (nearshore) Είναι τα πάρκα που βρίσκονται στην ξηρά εντός της ζώνης των τριών χιλιομέτρων από την ακτογραμμή ή στην θάλασσα εντός της ζώνης των δέκα χιλιομέτρων από την ακτογραμμή. Αυτές οι τοποθεσίες είναι αποδοτικές για εγκατάσταση λόγω του ανέμου που δημιουργείται από την θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ θάλασσας και ξηράς καθημερινά. Εικόνα 23: Παράδειγμα αιολικού πάρκου κοντά σε ακτή 42

51 ΙΙΙ) Παράκτια Αιολικά Πάρκα (offshore) Είναι τα πάρκα που είναι εγκατεστημένα σε θαλάσσιες περιοχές πέραν των δέκα χιλιομέτρων από την ακτή. Ακριβώς επειδή η επιφάνεια του νερού είναι ομαλότερη αυτής του εδάφους, η ταχύτητα του ανέμου είναι υψηλότερη από την ξηρά, έτσι ο συντελεστής χρησιμοποίησης ή συντελεστής εκμετάλλευσης (Capacity Factor) είναι υψηλότερος συγκριτικά με των άλλων δυο τύπων αιολικών πάρκων. Ένας από τους βασικούς λόγους για τον οποίο άρχισε να αναπτύσσεται η ιδέα των αιολικών πάρκων στη θάλασσα, είναι το γεγονός ότι δεν υπάρχουν πολλά κατάλληλα μέρη στη στεριά για τη δημιουργία αιολικών πάρκων. Εξίσου σημαντικός λόγος είναι το γεγονός ότι συνήθως οι άνεμοι στη θάλασσα έχουν πολύ μεγαλύτερες τιμές απ ότι στη στεριά. Μια αύξηση κοντά στο 2% στην ταχύτητα των ανέμων σε κάποια απόσταση από τη στεριά είναι πολύ σύνηθες φαινόμενο. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με το ότι η ενέργεια αυξάνεται με τον κύβο της ταχύτητας, μπορεί να μας δώσει απόδοση ενέργειας ακόμη και 73% περισσότερη. Γενικά έχουν μεγαλύτερο κόστος εγκατάστασης και συντήρησης και οι πύργοι είναι ψηλότεροι σε σχέση με τα χερσαία όμως, λόγω του μεγαλύτερου αιολικού δυναμικού που υπάρχει στις υπεράκτιες περιοχές, το αυξημένο κεφαλαιουχικό κόστος και το κόστος συντήρησης αντισταθμίζεται. Η μεταφορά της ενέργειας γίνεται με υποθαλάσσιο καλώδιο και σε περιπτώσεις μεγάλων αποστάσεων από την ακτή χρησιμοποιείται μεταφορά με συνεχές ρεύμα υψηλής τάσης (HVDC) για ελαχιστοποίηση των απωλειών κατά την μεταφορά. Εικόνα 24: Παράδειγμα υπεράκτιου αιολικού πάρκου ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΠΑΡΚΩΝ Κάθε αιολικό πάρκο αποτελείται από διάφορα στοιχεία όπως τις ανεμογεννήτριες, το τοπικό δίκτυο των ανεμογεννητριών, τα σημεία σύζευξης των ανεμογεννητριών, ένα σύστημα μεταφοράς και ένα σημείο σύνδεσης με το δίκτυο. Το τοπικό δίκτυο των ανεμογεννητριών συνδέει τις ανεμογεννήτριες στο σημείο σύζευξης όλων των ανεμογεννητριών. Οι ανεμογεννήτριες συνήθως συνδέονται ακτινικά, εκτός και αν η μορφολογία κάποιου πάρκου υποδεικνύει διαφορετικά. Στο σημείο σύζευξης η τάση αυξάνεται σε μία κατάλληλη τιμή για τη μεταφορά. Τότε η ενέργεια μεταφέρεται μέσω του συστήματος μεταφοράς στο σημείο σύνδεσης με το δίκτυο. Στο σημείο διασύνδεσης γίνεται ρύθμιση των επιπέδων της τάσης, της συχνότητας και της άεργου ισχύος με βάση της απαιτήσεις του δικτύου. 43

52 Η καθημερινή λειτουργία ενός αιολικού πάρκου παρακολουθείται και ελέγχεται με τη χρήση ενός συστήματος εποπτικού ελέγχου και συλλογής δεδομένων ( Supervisory Control And Data Acquisition - SCADA). Το σύστημα αυτό συνδέει όλα τα συστατικά μέρη του αιολικού πάρκου σε έναν κεντρικό ηλεκτρονικό υπολογιστή ο οποίος παρέχει τη δυνατότητα στο χειριστή να παρακολουθεί και να ελέγχει τη λειτουργία του αιολικού πάρκου. Το σύστημα παρέχει και αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία του αιολικού πάρκου και έτσι μπορούν να εντοπιστούν αστοχίες ή προβλήματα λειτουργίας συγκεκριμένων ανεμογεννητριών. Η μετάδοση των πληροφοριών γίνεται μέσω καλωδίων οπτικών τα οποία ξεκινούν από τους ελεγκτές των ανεμογεννητριών και καταλήγουν στον οικίσκο ελέγχου δημιουργώντας ένα ακτινικό δίκτυο, παρόμοιο με αυτό της μέσης τάσης. Το σημείο σύνδεσης του αιολικού πάρκου με το δίκτυο έχει ιδιαίτερη σημασία. Οι τρόποι σύνδεσης ποικίλουν ανάλογα με το μέγεθος και το είδος του Α/Π καθώς και με τις αποστάσεις και κατά συνέπεια τα μήκη των καλωδίων της σύνδεσης. Στη συνέχεια θα αναφερθούμε στις βασικές διασυνδέσεις μεταξύ των αιολικών πάρκων και του δικτύου οι οποίες μπορεί να είναι AC (εναλλασσόμενου ρεύματος) DC (συνεχούς ρεύματος) ή και κάποια μίξη των δύο AC/DC. Ι) Αιολικά πάρκα με AC σύνδεση Τα περισσότερα αιολικά πάρκα που έχουν κατασκευαστεί μέχρι σήμερα έχουν ηλεκτρικό σύστημα AC από τις ανεμογεννήτριες στο σημείο σύζευξης με το δίκτυο. Ανάλογα με το μέγεθος του αιολικού πάρκου υπάρχει περαιτέρω διαχωρισμός σε δύο κατηγορίες. Η πρώτα αφορά τα μικρά αιολικά πάρκα τα οποία έχουν μικρή απόσταση από το σημείο στο οποίο πρέπει να γίνει η σύνδεση. Το τοπικό δίκτυο των ανεμογεννητριών χρησιμοποιείται τόσο για να συνδέονται ακτινικά οι ανεμογεννήτριες μεταξύ τους, όσο και για τη μεταφορά της παραγόμενης ενέργειας στο σημείο διασύνδεσης με το δίκτυο. Σε αυτό το σύστημα, τα καλώδια στο τοπικό δίκτυο εγκαθίστανται κατά σειρά ένα προς ένα από τις ανεμογεννήτριες στο σημείο σύνδεσης (κοινός κόμβος). Με αυτήν τη μέθοδο μειώνεται το κόστος της εγκατάστασης μιας και από το σημείο σύνδεσης όλων των ανεμογεννητριών και μετά έχουμε κόστος εγκατάστασης για ένα μόνο καλώδιο. Εικόνα 25: Διάγραμμα σύνδεσης AC μικρού αιολικού πάρκου 44

53 Για τα μεγάλα αιολικά πάρκα, τα χρησιμοποιούμενα συστήματα σύνδεσης είναι πιο παραδοσιακά. Το σύστημα στο οποίο βασίζονται έχει ένα τοπικό δίκτυο ανεμογεννητριών, το οποίο λειτουργεί σε χαμηλότερα επίπεδα τάσης (2kV - 3kV) και είναι συνδεδεμένο σε έναν κοινό μετασχηματιστή και ένα σύστημα μεταφοράς υψηλής τάσης. Για το σύστημα αυτό κάθε καλώδιο έχει το δικό του κόστος εγκατάστασης, μιας και όλα τα καλώδια ακολουθούν διαφορετικές διαδρομές. Εικόνα 26: Διάγραμμα σύνδεσης AC μεγάλου αιολικού πάρκου ΙΙ) ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΜΕ AC/DC ΣΥΝΔΕΣΗ Στο σύστημα αυτό η διαφορά με το προηγούμενο είναι ότι η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από το σημείο ένωσης των ανεμογεννητριών προς το σημείο σύνδεσης με το δίκτυο γίνεται μέσω DC σύνδεσης. Η σύνδεση στα πάρκα αυτά συνήθως αναφέρεται ως AC/DC. Τέτοιου είδους συστήματα προτείνονται όταν το σημείο σύνδεσης με το δίκτυο βρίσκεται μακριά ή αν το τοπικό δίκτυο στο οποίο συνδέεται το πάρκο δεν είναι ισχυρό. Στο σύστημα αυτό, υπάρχει ένα πλήρως ανεξάρτητο τοπικό ΑC σύστημα στο οποίο και η τάση αλλά και η συχνότητα είναι πλήρως ελεγχόμενες μέσω ενός μετατροπέα. Το πλεονέκτημα μιας τέτοιας εφαρμογής είναι ότι η αεροδυναμική και ηλεκτρική απόδοση μπορούν να αυξηθούν σημαντικά. Εδώ το κόστος εγκατάστασης των καλωδίων είναι παρόμοιο με αυτό των μεγάλων AC πάρκων. Τα δύο καλώδια που χρησιμοποιούνται για τη DC μεταφορά, ένα για το θετικό πόλο και ένα για τον αρνητικό, συνήθως τοποθετούνται μαζί με αποτέλεσμα να έχει το ίδιο κόστος με το να τοποθετούνταν μόνο ένα. Εικόνα 27: Διάγραμμα σύνδεσης αιολικού πάρκου AC/DC 45

54 III) ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΜΕ DC ΣΥΝΔΕΣΗ Τα αιολικά πάρκα αυτού του τύπου χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με την τοπολογία που χρησιμοποιείται. Οι τρεις διαφορετικές τοπολογίες που υπάρχουν είναι μία για τα μικρά Α/Π, μία για τα μεγάλα Α/Π και μία τρίτη συνδεσμολογία με τις ανεμογεννήτριες συνδεδεμένες σε σειρά. Η DC διασύνδεση σε μικρό αιολικό πάρκο αποτελεί ένα σύστημα παρόμοιο με αυτό των μικρών πάρκων με AC σύνδεση. Η μόνη διάφορα είναι ότι ο μετασχηματιστής εδώ έχει αντικατασταθεί από έναν DC μετατροπέα και έναν αντιστροφέα. Προφανώς, είναι απαραίτητη η χρήση ενός ανορθωτή σε κάθε ανεμογεννήτρια για να έχουμε συνεχές ρεύμα. Το πλεονέκτημα των μικρών πάρκων με DC διασύνδεση σε σχέση με τα μεγάλα, είναι το ίδιο που ισχύει και στα μικρά πάρκα με AC διασύνδεση. Το κόστος εγκατάστασης των καλωδίων είναι επίσης αντίστοιχο. Εικόνα 28: Διάγραμμα σύνδεσης DC μικρού αιολικού πάρκου Όσον αφορά τώρα τα μεγάλα πάρκα με DC διασύνδεση, αυτά διαφέρουν σχετικά με τα αντίστοιχα AC. Η βασική διαφορά είναι ότι μπορεί να χρειαστούν περισσότεροι του ενός μετατροπείς προκειμένου να φτάσει η τάση των ανεμογεννητριών στο κατάλληλο επίπεδο για μεταφορά. Μόνο όταν η DC τάση των ανεμογεννητριών είναι αρκετά μεγάλη (2kV - 4kV) τότε ένας μετατροπέας μπορεί να είναι αρκετός. Για χαμηλότερες τιμές (π.χ. 5kV) είναι απαραίτητα τουλάχιστον δυο σταδία μετατροπής. Στην περίπτωση αυτή οι ανεμογεννήτριες χωρίζονται σε μικρότερες ομάδες και όλες οι ανεμογεννήτριες σε κάθε ομάδα συνδέονται μία προς μία στο πρώτο επίπεδο μετατροπής. Η πλευρά της υψηλής DC τάσης του μετατροπέα στη συνεχεία συνδέεται σε έναν άλλο μεγαλύτερης ισχύος μετατροπέα στο δεύτερο επίπεδο μετατροπής. 46

55 Εικόνα 29: Διάγραμμα σύνδεσης DC μεγάλου αιολικού πάρκου Στη τρίτη και τελευταία συνδεσμολογία οι ανεμογεννήτριες είναι συνδεδεμένες σε σειρά προκειμένου να μπορούν να παρέχουν την κατάλληλη τάση έτσι ώστε να μπορεί να γίνει απ ευθείας η μεταφορά. Τα συστήματα αυτού του είδους ονομάζονται εν σειρά DC αιολικά πάρκα. Το πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι παρά το σχετικά μεγάλο μέγεθος του, δεν απαιτείται η χρήση μεγάλων DC μετατροπέων. Αντίστοιχα, το μειονέκτημα αυτής της τοπολογίας είναι ότι οι DC/DC μετατροπείς στις ανεμογεννήτριες, πρέπει να έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν σε πολύ υψηλές τιμές τάσεων. Αυτό πρέπει να συμβαίνει γιατί σε περίπτωση που μια ανεμογεννήτρια δεν παρέχει ενέργεια, με αποτέλεσμα να μη μπορεί να παρέχει και την απαιτούμενη τάση, τότε οι άλλες ανεμογεννήτριες πρέπει να καλύψουν την απώλεια παρέχοντας μεγαλύτερη τάση εξόδου. Εικόνα 3: Διάγραμμα DC σύνδεσης αιολικού πάρκου με τις ανεμογεννήτριες συνδεδεμένες εν σειρά 47

56 2.3.6 ΑΙΟΛΙΚΟ ΠΑΡΚΟ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια θεαματική άνοδος της εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος από ανεμογεννήτριες τόσο διεθνώς όσο και στην χώρα μας. Ο μεγάλος ρυθμός ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας συνοδεύτηκε, όπως ήταν επόμενο, από την ανησυχία των τοπικών κοινωνιών σχετικά με τις πιθανές επιπτώσεις των ανεμογεννητριών στο περιβάλλον. Σε ορισμένες περιπτώσεις οι φόβοι που εκφράστηκαν ακούγονται μάλλον υπερβολικοί και κάποιες φορές εξωπραγματικοί. Σε άλλες πάλι περιπτώσεις, οι ενστάσεις που υπάρχουν στην εγκατάσταση ανεμογεννητριών ή αιολικών πάρκων έχουν κάποια βάση και χρειάζονται επιπλέον διερεύνηση. Σε κάθε περίπτωση, πάντως, η αποδοχή ή μη της αιολικής ενέργειας από τις τοπικές κοινωνίες προϋποθέτει την αντικειμενική τους πληροφόρηση για τα οφέλη και τις επιπτώσεις που αυτή θα μπορούσε να έχει ως μία ακόμη επέμβαση του ανθρώπου στη φύση. Θα εξετάσουμε λοιπόν στη συνέχεια τις αναμενόμενες επιπτώσεις στο τοπικό φυσικό περιβάλλον που μπορεί να προκληθούν από τα αιολικά συστήματα οι οποίες διαχωρίζονται στα δύο ξεχωριστά στάδια των έργων: αυτό της κατασκευής και στη συνέχεια της λειτουργίας. Συνήθως, κατά τη φάση κατασκευής, αναμένονται αρχικά αρνητικές επιπτώσεις στα είδη της χλωρίδας στην περιοχή κατάληψης του έργου (θέσεις ανεμογεννητριών, συνοδά έργα), αλλά οι επιπτώσεις αυτές κρίνονται ασθενείς ως προς την ένταση, τοπικού χαρακτήρα και είναι σχεδόν ολικά αντιστρεπτές, αφού μετά το πέρας της φάσης κατασκευής είναι δυνατός ο φυσικός επανεποικισμός περιοχών που διαταράχθηκαν και δεν καταλαμβάνονται από τεχνικά έργα. Η οποιαδήποτε φθορά της δασικής βλάστησης με βάση το σχεδιασμό του έργου μπορεί να περιοριστεί στην ελάχιστη δυνατή, ενώ το δασικό περιβάλλον που θα αλλοιωθεί από την όλη επέμβαση μπορεί να αποκατασταθεί, συνήθως με τη χρησιμοποίηση αυτοχθόνων ειδών της περιοχής. Η εγκατάσταση τέτοιων έργων στην Ελλάδα γίνεται συνήθως σε απομακρυσμένες ορεινές περιοχές σε άγονη, ακαλλιέργητη και ανεκμετάλλευτη γη. Όσον αφορά τη χερσαία πανίδα και αυτή δεν αναμένεται να υποστεί επιπτώσεις από την κατασκευή του έργου. Ενδεχομένως μόνο, κάποια υπάρχοντα κοινά είδη πανίδας, να υποχωρήσουν ελαφρά κατά τη διάρκεια κατασκευής και διαμόρφωσης του αιολικού πάρκου, λόγω των έργων και των δυσμενών συνθηκών (θόρυβοι, σκόνη). Έχει παρατηρηθεί, σε αιολικά πάρκα που λειτουργούν στην Ελλάδα και διεθνώς, ότι η πανίδα μετά τη λήξη των εργασιών επιστρέφει στους φυτικούς βιότοπούς της, διότι στα αιολικά πάρκα δεν υπάρχουν περιφράξεις, παρουσία του ανθρώπου δεν υφίσταται ενώ το ανάγλυφο της περιοχής και η χλωρίδα αποκαθίστανται πλήρως. Η έκταση της καταλαμβανόμενης γης από το αιολικό πάρκο ουσιαστικά αφορά στον οικισμό του κέντρου ελέγχου, τις βάσεις των ανεμογεννητριών και την οποιαδήποτε νέα οδοποιία (εάν χρειάστηκε) και αποτελεί πάρα πολύ μικρό ποσοστό της συνολικής επιφάνειας του χώρου εγκατάστασης. Έχει αποδειχθεί στο διεθνή χώρο ότι σε ένα αιολικό πάρκο μπορούν να συνυπάρχουν αρμονικά δύο χρήσεις και συγκεκριμένα στο 2% περίπου της επιφάνειάς του οι ανεμογεννήτριες και στο υπόλοιπο 98% η βοσκή ή η αγροτική καλλιέργεια. Επιπρόσθετα, η διάνοιξη της εσωτερικής οδοποιίας σε ένα αιολικό πάρκο καθώς και η τυχόν βελτίωση των οδών προσπέλασης σε αυτό είναι πλέον αποδεκτά ως πλεονέκτημα από τους όποιους άλλους δυνητικούς χρήστες του γηπέδου του αιολικού πάρκου που στη μεγάλη πλειονότητά τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί κυρίως για βοσκή. Κατά τη φάση λειτουργίας τώρα το έργο, λόγω της φύσης του, δε θα επηρεάσει αρνητικά οποιαδήποτε πτυχή της χλωρίδας της περιοχής. Από το σύνολο της πανίδας μόνο τα πουλιά μπορεί να επηρεαστούν από το αιολικό πάρκο κυρίως με θανάτωση (ή τραυματισμό) μετά από προσκρούσεις στους ανεμοκινητήρες. Μακροχρόνιες έρευνες για τα πουλιά έχουν αποδείξει ότι οι θάνατοι (ή τραυματισμοί) από προσκρούσεις σε ανεμογεννήτριες είναι πολύ λιγότεροι από τους θανάτους που προέρχονται από συγκρούσεις πουλιών με 48

57 διάφορες κατασκευές των ανθρώπων όπως εναέριες ηλεκτρικές γραμμές, πυλώνες, ιστοί, κινούμενα οχήματα, παράθυρα κτιρίων, κλπ. Συγκεκριμένα, από μελέτες που έχουν γίνει σε ευρωπαϊκές χώρες όπως η Γερμανία, η Ολλανδία, η Δανία και η Αγγλία, υπολογίσθηκε ότι στον συνολικό αριθμό πουλιών που σκοτώνονται ετησίως, μόνον 2 θάνατοι οφείλονται σε ανεμογεννήτριες (για εγκατεστημένη ισχύ 1MW), ενώ αντίστοιχα 1.5 θάνατοι οφείλονται στους κυνηγούς και 2. σε πρόσκρουση με οχήματα και τις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (καθότι είναι σχεδόν «αόρατες» για τα πουλιά). Οι επιπτώσεις αυτές συγκριτικά θεωρούνται από πολύ μικρές έως αμελητέες από τις μεγαλύτερες περιβαλλοντικές οργανώσεις του πλανήτη (Greenpeace, WWF, RSPB, κ.ά.). Ασφαλώς βέβαια, το θέμα της προστασίας του πληθυσμού των πουλιών σε ευαίσθητες οικολογικά και προστατευόμενες περιοχές πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη φάση σχεδιασμού και χωροθέτησης του αιολικού πάρκου. Επιπλέον η υγρασία, η θερμοκρασία, η ατμόσφαιρα, τα υπόγεια ύδατα και το κλίμα της περιοχής δεν επηρεάζονται σε καμία περίπτωση από το έργο. Σύμφωνα με τα στοιχεία της διεθνούς βιβλιογραφίας και εμπειρίας σαφώς, μπορεί να λεχθεί ότι η συνήθης ορεινή θέση - βοσκότοπος του γηπέδου όπου θα εγκατασταθεί το αιολικό πάρκο ευνοεί τη μηδενική επίδραση του πάρκου στην υπόλοιπη πανίδα. Η τεχνολογία όλων των σύγχρονων ανεμογεννητριών της τάξης των MW (όπως αυτών που πρόκειται να εγκαθίστανται σε τέτοια έργα) είναι ιδιαίτερα υψηλών προδιαγραφών και χρησιμοποιεί προηγμένες τεχνικές μεταβλητών στροφών/αυτόματης ρύθμισης των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών που αφενός εξασφαλίζουν τη μέγιστη απόδοση της ισχύος σε κανονική λειτουργία υπό χαμηλές ταχύτητες περιστροφής και αφετέρου εγγυώνται ασφαλή λειτουργία, υποστηρικτική του δικτύου, υπό δυσμενείς συνθήκες λειτουργίας όπως ακόμη και βραχυκυκλωμάτων. Η συχνότητες λειτουργίας όλου του συστήματος ισχύος είναι ιδιαίτερα χαμηλές (μικρότερες των 1Hz) και ως εκ τούτου δεν υφίσταται απολύτως κανένα θέμα «εκπομπής» ηλεκτρομαγνητικής ή οποιασδήποτε άλλης μορφής ακτινοβολίας. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο της ηλεκτρογεννήτριας είναι εξαιρετικά ασθενές και περιορίζεται σε μια πολύ μικρή απόσταση γύρω από το κέλυφός της που είναι τοποθετημένο ψηλά στην άτρακτο της ανεμογεννήτριας, τουλάχιστον 5m πάνω από το έδαφος για μία ανεμογεννήτρια των 2MW. Η επίδραση του πεδίου αυτού αποσβένυται εκθετικά με την απόσταση έτσι ώστε ούτε καν κοντά στη βάση της ανεμογεννήτριας να μη δημιουργείται πρόβλημα. Ο μετασχηματιστής, πάλι, όταν δε βρίσκεται και αυτός στην άτρακτο, περιβάλλεται πάντα από περίφραξη ασφαλείας ή είναι κλεισμένος σε μεταλλικό υπόστεγο. Η περίφραξη είναι τοποθετημένη σε τέτοια απόσταση που το επίπεδο της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι αμελητέο. Μπορούμε λοιπόν να ισχυριστούμε με βεβαιότητα, ότι αυτά που ακούγονται για εκπομπή ραδιενέργειας η ακτινοβολιών άλλου τύπου από τις ανεμογεννήτριες δεν ευσταθούν. Γενικά, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που εμφανίζονται είναι τα συνήθη ακίνδυνα πεδία που εμφανίζονται στα δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα του δικτύου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλής ή μέσης τάσης που τροφοδοτεί και τα σπίτια μας. Το μόνο πρόβλημα από τις ανεμογεννήτριες προέρχεται από τα κινούμενα πτερύγια που μπορούν να προκαλέσουν αυξομείωση άλλων σημάτων (κυρίως στις συχνότητες εκπομπών FM από τηλεπικοινωνιακούς ή ραδιοτηλεοπτικούς σταθμούς) λόγω ανακλάσεων σε αυτά. Τα πτερύγια των σύγχρονων ανεμογεννητριών όμως κατασκευάζονται από υλικά τα οποία έχουν ελάχιστη επίπτωση στη μετάδοση των σημάτων αυτών εφόσον τηρούνται κάποιες ελάχιστες αποστάσεις από τους αναμεταδότες, πράγμα που άλλωστε προβλέπεται από τη νομοθεσία κατά την αδειοδότηση. Σε σχέση με την συμβατότητα και τις παρεμβολές στις τηλεπικοινωνίες, αξίζει να αναφέρουμε, ότι σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες οι πύργοι των ανεμογεννητριών όχι μόνο δεν δημιουργούν εμπόδια, αλλά χρησιμοποιούνται για την εγκατάσταση κεραιών προς διευκόλυνση υπηρεσιών επικοινωνιών, όπως η κινητή τηλεφωνία. Όσον αφορά στην πιθανή όχληση από εκπομπή θορύβου, θα πρέπει να τονιστεί ότι οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες είναι σχεδόν αθόρυβες. Ο μηχανικός θόρυβος των παλαιότερων μηχανών έχει πρακτικά 49

58 εκμηδενισθεί, ενώ έχει μειωθεί στο ελάχιστο και ο αεροδυναμικός θόρυβος. Ο θόρυβος που παράγουν είναι διακριτός όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι μικρότερη από 7 8 m/s. Σε μεγαλύτερες ταχύτητες ανέμου και σε απόσταση λίγων εκατοντάδων μέτρων από αυτές ο οποιοσδήποτε θόρυβός τους καλύπτεται από το φυσικό θόρυβο του ανέμου που προσπίπτει στο ανάγλυφο του περιβάλλοντος τοπίου (βλάστηση, λόφοι, οικήματα, κλπ). Οι αποστάσεις κάποιων εκατοντάδων μέτρων του γηπέδου που θα εγκατασταθεί το αιολικό πάρκο από τους γύρω οικισμούς σε συνδυασμό με το γεγονός ότι οι προς εγκατάσταση ανεμογεννήτριες ενσωματώνουν όλες τις τελευταίες τεχνολογίες μείωσης του μηχανικού και αεροδυναμικού θορύβου, εξασφαλίζουν ότι το πάρκο δε θα προκαλέσει ιδιαίτερη αύξηση της υπάρχουσας στάθμης θορύβου, πόσο μάλλον εκτός των νομοθετικά αποδεκτών ορίων. Μόνο κατά τη φάση της κατασκευής, προσωρινή και πλήρως αναστρέψιμη επίπτωση, θα υπάρξει από την παρουσία του εργοταξίου και των μηχανημάτων τόσο στο επίπεδο του θορύβου όσο και στην αλλοίωση του τοπίου. Οι επιπτώσεις στο τοπίο από την παρουσία του αιολικού πάρκου με μοντέρνες ανεμογεννήτριες χαρακτηρίζονται από τη σαφώς μεγαλύτερη δυνατότητα οπτικής αποδοχής σε σχέση με αυτές παλαιότερης τεχνολογίας, καθότι είναι λεπτές και κομψές στο σχεδιασμό τους, ενώ έχουν ταχύτητα περιστροφής των πτερυγίων τους μικρότερη, γεγονός που δημιουργεί πιο ευχάριστο οπτικό αποτέλεσμα. Γενικότερα, η οπτική όχληση είναι κάτι υποκειμενικό και δύσκολα μπορούν να τεθούν κοινά αποδεκτοί κανόνες. Από έρευνες σε χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης προκύπτει ότι κάποιος που είναι ευνοïκά διατεθειμένος απέναντι στην ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας, αποδέχεται τις ανεμογεννήτριες και οπτικά πολύ πιο εύκολα από κάποιον που είναι αρνητικός εξαρχής. Από τις ίδιες μελέτες, προκύπτει ότι τα αιολικά πάρκα είναι πιο αποδεκτά από αισθητικής άποψης σε ανθρώπους που είναι ενημερωμένοι για τα οφέλη που προέρχονται από την χρήση τους. Αν κάνουμε μια απλή σύγκριση μεταξύ ενός θερμικού σταθμού παραγωγής (π.χ. λιγνιτικού), και ενός αιολικού πάρκου είναι φανερό ότι η οπτική όχληση που προκύπτει από το πρώτο είναι εμφανώς και αντικειμενικά πολύ μεγαλύτερη. Δεδομένου βεβαίως ότι οι ανεμογεννήτριες είναι κατ' ανάγκη ορατές από απόσταση, είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη οι ιδιαιτερότητες κάθε τόπου εγκατάστασης και να γίνεται προσπάθεια ενσωμάτωσης τους στο τοπίο. Εικόνα 31: Ανεμογεννήτριες, καλλιέργειες και ζώα συνυπάρχουν αρμονικά 5

59 2.3.7 ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Προκειμένου να έχουμε μία γενική εικόνα των αιολικών πάρκων της χώρας μας παρατίθεται η λίστα του με τα Α/Π της χώρας μας μέχρι τον Ιούνιο του Achaia (2, kw) 2. Aghios Kyrillos (7,2 kw) 3. Agios Athanasios (6,8 kw) 4. Alinda (4,2 kw, 7 turbines) 5. Alogorachi (17, kw, 2 turbines) 6. Ammomaxi (7,65 kw, 9 turbines) 7. Andros (1,575 kw, 7 turbines) 8. Anemos Makedonia (28,9 kw, 34 turbines) 9. Antia (36,6 kw, 61 turbines) 1. Antissa (4,2 kw) 11. Arachnaio II (38, kw, 19 turbines) 12. Aspri Petra (45,9 kw, 22 turbines) 13. Attiki (45 kw) 14. Belecheri (2, kw) 15. Chandras (1, kw, 2 turbines) 16. Chios (3,65 kw, 6 turbines) 17. Chios S (3 kw) 18. Chios W (2,475 kw) 19. Chonos (5,1 kw, 6 turbines) 2. Chylos (12,5 kw, 5 turbines) Υ.Κ. 21. CRES WF (3,1 kw, 5 turbines) 22. Derveni (3, kw, 12 turbines) Υ.Κ. 23. Didima (36, kw, 12 turbines) 24. Didimos Loftos (26, kw, 13 turbines) 25. Eressou Ipsoma Fourka (36, kw, 18 turbines) Υ.Κ. 26. Evia (1,2 kw, 17 turbines) 27. Evia E (12,9 kw) 28. Evros (3, kw) 29. Fokida 2 (23, kw, 1 turbines) 3. Fokida 3 (23, kw, 1 turbines) 31. Geraki (14,4 kw) 32. Gouri Meles (32,2 kw, 14 turbines) Υ.Κ. 33. Heliolousti I (7,5 kw, 1 turbines) 34. Heliolousti II (9, kw, 1 turbines) 35. Heraklion (3,6 kw, 6 turbines) 36. Ikaria (6 kw) 37. Imerovigli (3, kw, 1 turbines) 38. Ios (1,26 kw) 39. Kalanos (1,2 kw, 2 turbines) 4. Kalyva (36, kw, 12 turbines) 41. Karditsa (3, kw, 1 turbines) 42. Karistias (22,2 kw) 43. Karpathos (6 kw, 1 turbine) 44. Karpathos E (45 kw) 45. Karpathos W (5 kw) 46. Karystos (5, kw, 1 turbines) 47. Kerveros (31,2 kw, 24 turbines) 48. Khios (2,475 kw, 11 turbines) 49. Kilindria (1, kw, 5 turbines) 5. Kitaironas (25,5 kw, 3 turbines) 51. Kos (7,8 kw, 7 turbines) Υ.Κ. 52. Kouloukonas (4,8 kw) 53. Koutsoutis (11,7 kw) 54. Kouvas (4,5 kw, 5 turbines) 55. Krekeza Mougolios (3, kw, 12 turbines) 56. Kseropousi (6,8 kw) 57. Lasithi (5,4 kw, 18 turbines) 58. Lefkes (3, kw) 59. Lefkes Kerasia (14, kw, 7 turbines) Υ.Κ. 6. Leros (4,2 kw) 61. Liazzari-Piskopianes (4,2 kw) 62. Limnos (1,14 kw) 63. Lithos (18,9 kw) 64. Loggarakia (18, kw) Υ.Κ. 65. Logotheti (3,75 kw, 5 turbines) 66. Louzes Agathaki Rigani (24, kw, 12 turbines) 67. Machrirachi (38,8 kw, 63 turbines) 68. Magnisia (35, kw) 69. Martino (6, kw) 7. Mavrandoni (3, kw, 5 turbines) 71. Mavrouvouni (19,55 kw, 23 turbines) 72. Melissi (24, kw) 51

60 73. Meltemi Kastri Abete (5, kw) 74. Milos (2,5 kw) 75. Mires (5,6 kw, 7 turbines) 76. Mitato (3, kw, 5 turbines) 77. Mitikas (1, kw, 5 turbines) 78. Modi (18,2 kw) 79. Monastiri I (6,4 kw) 8. Monastiri II (1,8 kw) 81. Moni Toplu (6,6 kw, 17 turbines) 82. Monsouron (2,55 kw) 83. Mt. Visri (4,95 kw) 84. Mykinos (3 kw) 85. Mytoula (38, kw, 19 turbines) 86. Naxos (1,76 kw, 2 turbines) 87. Panachaiko (48,45 kw, 57 turbines) 88. Panaghia Soumela (14, kw, 7 turbines) 89. Patmos (1,2 kw, 2 turbines) 9. Patriarchis (4,3 kw, 31 turbines) 91. Perdikokorifi (14,45 kw, 17 turbines) 92. Perdikovouni (24, kw, 8 turbines) 93. Piskopianes (2,7 kw) 94. Plakokeratia (15, kw, 25 turbines) 95. Plakota (16,2 kw) 96. Platyvola (3, kw, 4 turbines) 97. Profitis Ilias (25,72 kw, 17 turbines) 98. Profitis Ilias II (38, kw, 14 turbines) 99. Psara (2,25 kw) 1. Psiloma Soros (12,8 kw, 15 turbines) Υ.Κ. 11. Ptoon Pirgos (24, kw) 12. Pyrgari (5,4 kw, 9 turbines) 13. Rachoula - Pashalies (4, kw, 16 turbines) 14. Rhodes (31, kw, 5 turbines) 15. Rodopi (62,63 kw) 16. Rovas (9,35 kw, 11 turbines) 17. Samothraki (22 kw) 18. Samou E (2,41 kw) 19. Samou W (5,9 kw) 11. Scopia (2, kw, 8 turbines) 111. Serres (17, kw) 112. Servouni - Kalogeriki Rachi (9,6 kw, 12 turbines) Υ.Κ Servouni - Vorina Litharia (9,6 kw, 12 turbines) Υ.Κ Skopies (41,4 kw, 45 turbines) 115. Soros (11,7 kw) 116. St. George Island (69, kw) Υ.Κ Stavroti Vigla Kattavia - Rhodes (17,85 kw) Υ.Κ Sterea Ellada W (29,6 kw) 119. Syros (2,64 kw) 12. Terpandros (4,8 kw) 121. Thesallias (17, kw) 122. Tinos (4 kw) 123. Tourla-Karistos (18,6 kw, 31 turbines) 124. Trikorfo (24, kw) 125. Tripolis I (1, kw) 126. Tripolis II (3, kw) 127. Tsilikoka (1,2 kw, 17 turbines) 128. Tsouka Tsougari (12, kw, 16 turbines) 129. Vardia (5,4 kw, 9 turbines) 13. Vatali (5,4 kw, 9 turbines) 131. Viotia (25,2 kw) 132. Viotia 2 (38, kw, 19 turbines) 133. Voreas (12,8 kw) 134. Voskero (5,95 kw) 135. Vrouchas (7,65 kw, 9 turbines) 136. Xerolimba (13,6 kw, 17 turbines) 137. Xirolimni (3, kw, 5 turbines) 138. Xirovouni (6,9 kw, 3 turbines) Υ.Κ Zoodochos Pigi (24, kw) Υ.Κ. = ΥΠΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ (στοιχεία έως και 6/214) Συνολική εγκατεστημένη ισχύς: 1825,64 MW Συνολική εγκατεστημένη ισχύς Y.K. : 268,45 ΜW Σύνολο: 294,9 MW 52

61 Ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης να δούμε την πορεία της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος στη χώρα μας τα τελευταία χρόνια. ικόνα 32: Συνολική εγκατεστημένη ισχύς αιολικών πάρκων ανά έτος (213) Είναι γεγονός πως σε ένα μέσο αιολικό πάρκο, μια ανεμογεννήτρια θα έχει αποσβέσει όλη την ενέργεια που έχει χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή, εγκατάσταση και λειτουργία της σε διάστημα μικρότερο των 3 μηνών. Με ένα μέσο χρόνο ζωής γύρω στα 2 χρόνια, αυτό μας δίνει μια απόδοση κοντά στο 8.%, οπότε προφανώς αποδίδει περίπου 8 φορές την ενέργεια η οποία δαπανήθηκε για αυτή. Φυσικά για τα υπεράκτια πάρκα τα αποτελέσματα είναι ακόμα καλύτερα μιας και οι ανεμογεννήτριες έχουν μεγαλύτερο προσδόκιμο ζωής. Ο χρόνος ζωής αυτών των ανεμογεννητριών υπολογίζεται στα 25 3 χρόνια. Η λειτουργία κάθε αιολικού πάρκου επιφέρει, κατά το μέτρο του μεγέθους του, οφέλη για την εθνική οικονομία, την ασφάλεια του δικτύου, τη δημόσια υγεία και την προστασία του περιβάλλοντος. Αποτελεί υποχρέωση της χώρας και υποχρέωση όλων μας προς τις επερχόμενες γενιές η ανάπτυξη και εν προκειμένω η παραγωγή ενέργειας και με περιβαλλοντικά κριτήρια. Ας μην ξεχνάμε ότι τα τελευταία 1 χρόνια καμία άλλη δραστηριότητα του ανθρώπου δεν επιβάρυνε τόσο δραστικά το περιβάλλον και την ατμόσφαιρα όσο η παραγωγή ενέργειας. Ταυτόχρονα, κανείς πλέον δε δικαιούται να αγνοεί τυχόν επιπτώσεις από την ανάπτυξη τέτοιων έργων στις τοπικές κοινωνίες. Ο σεβασμός στην υγεία των ανθρώπων της περιοχής, στις δραστηριότητές τους και τις καθημερινές συνήθειές τους καθώς και η μη βίαια επέμβαση στο γενικότερο οικοσύστημα πρέπει να είναι απόλυτα εγγυημένη από τη λειτουργία του. Οι σημερινές δυνατότητες της τεχνολογίας, η καλή εκτέλεση του έργου σύμφωνα με τις απαιτήσεις της επιστήμης και τεχνικής σε συνδυασμό με την τήρηση της αυστηρής νομοθεσίας που ευτυχώς έχει θεσπιστεί στη χώρα μας για τέτοια έργα, δεν αφήνουν περιθώρια για παρεκκλίσεις. 53