ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Μελέτη της δυνατότητας αξιοποίησης των γεωθερμικών πεδίων του νομού Θεσσαλονίκης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενεργείας Σπουδαστές ΔΡΟΥΓΓΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Α.Ε.Μ ΚΑΜΕΝΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Α.Ε.Μ Επιβλέπουσα Καθηγήτρια : Κόγια Γρ. Φωτεινή Καβάλα, Απρίλιος 2012

2 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Μελέτη της δυνατότητας αξιοποίησης των γεωθερμικών πεδίων του νομού Θεσσαλονίκης για την παράγωγη ηλεκτρικής ενεργείας Σπουδαστές ΔΡΟΥΓΓΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Α.Ε.Μ ΚΑΜΕΝΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Α.Ε.Μ Επιβλέπουσα Καθηγήτρια : Κόγια Γρ. Φωτεινή Καβάλα, Απρίλιος 2012

3 Εγκρίνεται η Πτυχιακή Εργασία Καβάλα, / /2012 Η επιβλέπουσα Καθηγήτρια Ο Προϊστάμενος του Τμήματος Κόγια Γρ. Φωτεινή 1. Κόγια Φωτεινή Η Εξεταστική Επιτροπή 2. 3.

4 Στους γονείς μου Ζωή και Βαγγέλη Κώστας Στους γονείς μου Κατερίνα και Νίκο Δημήτρης

5

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα πτυχιακή εργασία αποτελεί την τελική φάση της σπουδαστικής σταδιοδρομίας μας στο Τμήμα Ηλεκτρολογίας του ΤΕΙ Καβάλας και έρχεται ως απάντηση στα ενεργειακά προβλήματα που αντιμετωπίζει η χώρα μας τα τελευταία χρόνια. Έτσι, έπειτα από προτροπή της επιβλέπουσας κυρίας Κόγια Φωτεινής, καθηγήτριας Εφαρμογής Φυσικής του Γενικού Τμήματος Θετικών Επιστημών, αποφασίσαμε να αναλάβουμε αυτό το πρωτόγνωρο αλλά και τόσο επίκαιρο για τα σημερινά δεδομένα θέμα. Η πτυχιακή εργασία μας έχει σκοπό να ενημερώσει τον αναγνώστη για έναν κλάδο που μπορεί να αξιοποιηθεί και να προσφέρει τα μέγιστα στην χώρα μας. Επίσης, αποσκοπεί στη μύηση του αναγνώστη στην γεωθερμική ενέργεια και ιδιαίτερα στα γεωθερμικά πεδία που έχει ο νομός Θεσσαλονίκης προς εκμετάλλευση για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Πρωτίστως, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε την καθηγήτρια μας κυρία Κόγια για την εμπιστοσύνη που μας έδειξε, την στήριξή της κατά την διεξαγωγή της εργασίας και την επιστημονική καθοδήγησή της. Επίσης, ευχαριστούμε τους υπευθύνους του Ινστιτούτου Γεωλογικών Μετρήσεων Ελλάδος και ιδιαίτερα τον γεωλόγο κύριο Κολιό Νικόλαο για τη συνέντευξη που μας παραχώρησε και τις ποικίλες κατευθυντήριες πληροφορίες του για τα γεωθερμικά πεδία του νομού Θεσσαλονίκης. Κλείνοντας, αισθανόμαστε την υποχρέωση να ευχαριστήσουμε θερμά τους γονείς και τους οικείους μας που μας βοήθησαν και μας εμπιστεύτηκαν σε όλες τις επιλογές που είχαμε στην ζωή μας, προσφέροντάς μας την αμέριστη συμπαράσταση και στήριξή τους καθ όλη την διάρκεια της φοίτησης μας.

7

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ v ΠΕΡΙΛΗΨΗ ABSTRACT vi ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : Εισαγωγικά Εισαγωγή στην ενέργεια Ενεργειακό πρόβλημα και αποτελέσματα 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : 2.1 Ενεργειακή εικόνα της Ελλάδος Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Υδροηλεκτρική ενέργεια Αιολική ενέργεια Ηλιακή ενέργεια Βιοενέργεια (Βιομάζα) Ενεργειακές καλλιέργειες Κυματική ενέργεια Γεωθερμική ενέργεια Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας 27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : 3.1 Ιστορική αναδρομή της γεωθερμίας Γεωλογική κατάσταση της Ελλάδος 35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : 4.1 Εισαγωγή σε όρους γεωθερμικών πεδίων Είδη γεωθερμικών πεδίων με βάση την ενθαλπία Γεωθερμικά πεδία χαμηλής ενθαλπίας Αξιοποίηση γεωθερμικών πεδίων χαμηλής ενθαλπίας Πλεονεκτήματα -Μειονεκτήματα χαμηλής ενθαλπίας Γεωθερμικά πεδία υψηλής-μέσης ενθαλπίας Αξιοποίηση γεωθερμικών πεδίων υψηλής-μέσης ενθαλπίας Μέθοδοι ηλεκτροπαραγωγής και διαδικασίες εγκατάστασης μονάδας ηλεκτροπαραγωγής γεωθερμίας Παράμετροι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω γεωθερμίας Τρόποι- μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα υψηλής μέσης ενθαλπίας 61

9 4.5 Είδη γεωθερμικών πεδίων με βάση το βάθος Αβαθής γεωθερμία Τύποι αβαθούς γεωθερμίας Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα αβαθούς γεωθερμίας Βαθιά γεωθερμία Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα βαθιάς γεωθερμίας 70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : Γενικά χαρακτηριστικά νομού Θεσσαλονίκης 5.1 Γεωγραφία νομού Θεσσαλονίκης Κλίμα νομού Θεσσαλονίκης Φυσικό περιβάλλον νομού Θεσσαλονίκης 79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : Μελέτες γεωθερμικών πεδίων νομού Θεσσαλονίκης 6.1 Γεωθερμικό πεδία χαμηλής ενθαλπίας Λαγκαδά Γεωθερμικό πεδίο χαμηλής ενθαλπίας λεκάνης Ανθεμούντα Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τα γεωθερμικά πεδία του νομού Θεσσαλονίκης 87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : Φορείς αρμόδιοι με τα γεωθερμικά πεδία στην Ελλάδα 7.1 Ινστιτούτο Γεωλογικών & Μεταλλευτικών Ερευνών Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών & Εξοικονόμησης Ενέργειας Υπουργείο Περιβάλλοντος, Ενέργειας & Κλιματικής Αλλαγής 91 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 92 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 95 Συνέντευξη 97 Ερωτηματολόγιο 103 Στατιστικά-Γραφήματα 109 ΠΗΓΕΣ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 123

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ 1.1 Εισαγωγή στην ενέργεια Τον όρο ενέργεια το συναντάμε για πρώτη φορά στον Αριστοτέλη ο οποίος τον χρησιμοποιεί με πολύ ασάφεια. Έπρεπε να περάσουν 2500 περίπου χρόνια για να δώσει ο μεγάλος φυσικός του αιώνα μας Max Plank τον ακόλουθο συνοπτικό ορισμό: «Ενέργεια είναι αυτό που βρίσκεται μέσα στο σύστημα και το κάνει ικανό να προκαλεί εξωτερικές δράσεις.» Στα αριστερά ο Max Plank, και δεξιά ο Άλμπερτ Αϊνστάιν Η πρώτη μορφή ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο ήταν η ίδια η δικιά του ενέργεια. Η ανθρώπινη ενέργεια. Ο προϊστορικός άνθρωπος αυτήν χρησιμοποίησε για να μεταβάλει τον κόσμο γύρω του

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ και να επιβιώσει. Αργότερα πρόσθεσε σε αυτήν την ζωική ενέργεια εξημερώνοντας, υποδουλώνοντας θα λέγαμε καλύτερα, τα ζώα. Όσο ο άνθρωπος αποκτούσε μεγαλύτερο έλεγχο πάνω στην φύση τόσο η ανάγκη για περισσότερη ενέργεια γινόταν επιτακτικότερη. Στο ενεργειακό οπλοστάσιο του πρωτόγονου ανθρώπου προστέθηκε η φωτιά. Η φωτιά σηματοδοτεί και την πρώτη σημαντική επέμβαση στο ενεργειακό ισοζύγιο της γης. Για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα οι ενεργειακές επεμβάσεις του ανθρώπου στο σύστημα της γης ήταν σχετικά ήπιες. Τα πράγματα όμως άλλαξαν δραματικά τον προηγούμενο αιώνα με την επανάσταση του ατμού και την βιομηχανική επανάσταση. Βιομηχανική επανάσταση Η ανάγκη του ανθρώπου για περισσότερη ενέργεια συμβαδίζει με το επίπεδο του τεχνολογικού πολιτισμού. Ο άνθρωπος στράφηκε στις πρωτογενείς μορφές ενέργειας όπως τις χαρακτηρίζουμε. Το πετρέλαιο,

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ τα στερεά καύσιμα (λιγνίτες, λιθάνθρακες κ.λπ.) και σε μικρότερο βαθμό στο φυσικό αέριο. Εργοστασιακές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η συγκέντρωση του κόσμου στα μεγάλα αστικά κέντρα, η ένταση των δραστηριοτήτων, τα μέσα μεταφοράς και γενικότερα ο τρόπος ζωής οδήγησαν στην αύξηση των ενεργειακών αναγκών. Αποτέλεσμα υπήρξε η αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. 1.2 Ενεργειακό πρόβλημα και αποτελέσματα Για να αποκτήσουμε μια εικόνα αυτής της ακόρεστης δίψας της ανθρωπότητας σε ενέργεια είναι χαρακτηριστική η ακόλουθη εικόνα: Το 1929 ο πληθυσμός της γης ήταν 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι και κάθε ένας, κατά μέσο όρο, δαπανούσε ενέργεια 12 ανθρώπων της προβιομηχανικής εποχής. Το 1979 ο πληθυσμός της γης ήταν 4 δισεκατομμύρια και κατά μέσο όρο κάθε άνθρωπος δαπανούσε ενέργεια 27 προβιομηχανικών ανθρώπων. Το 2020 ο πληθυσμός της γης προβλέπεται να είναι 9 δισεκατομμύρια περίπου και κάθε άνθρωπος θα καταναλώνει ενέργεια 43 προβιομηχανικών ανθρώπων. Η ενέργεια όμως αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την οικονομική και όχι μόνο ανάπτυξη σε τοπικό και διεθνές επίπεδο. Το περιβαλλοντικό κόστος όμως μιας τέτοιας ανάπτυξης υπήρξε ιδιαίτερα βαρύ καθώς δημιουργήθηκαν περιβαλλοντικά προβλήματα. Μία από τις επιπτώσεις του ενεργειακού προβλήματος

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Φαινόμενο του θερμοκηπίου χαρακτηρίζεται το φαινόμενο θέρμανσης που παρατηρείτε στα θερμοκήπια (εξ ου και η ονομασία). Σχηματική αναπαράσταση του φαινομένου του θερμοκηπίου Κλιματική αλλαγή η μεταβολή στο κλίμα που οφείλετε άμεσα ή έμμεσα σε ανθρώπινες δραστηριότητες, διακρίνοντας τον όρο από την κλιματική μεταβλητότητα που έχει φυσικά αίτια. Οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Τρύπα του όζοντος η αλλοίωση του στρώματος του όζοντος της στρατόσφαιρας που προστατεύει τη Γη από τις υπεριώδεις ακτίνες. Η τρύπα του όζοντος Ατμοσφαιρική ρύπανση δισεκατομμύρια τόνοι ρύπων εκπέμπονται κάθε χρόνο στην ατμόσφαιρα,ασφυκτιώντας τις πόλεις και επιδεινώνοντας το φαινόμενο του θερμοκηπίου,ξαναπέφτουν στη γη με την μορφή της όξινης βροχής. Ατμοσφαιρική ρύπανση

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ρύπανση των νερών κρίσιμη κατάσταση των θαλασσών,λόγο της γεωργίας με λιπάσματα,των βιομηχανικών απόβλητων και οι κατοικίες με τα λύματα, τα φυτοφάρμακα και τα ζιζανιοκτόνα έχουν μολύνει τα υπόγεια υδροφόρα κοιτάσματα, με αποτέλεσμα να έχει μειωθεί η ποσότητα του πόσιμου νερού και να καθίστανται οι θάλασσες λιγότερο κατάλληλες για την υδρόβια ζωή. Μόλυνση υδάτων Απόβλητα όπως προαναφέραμε ένας πολύ σημαντικός παράγοντας της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Κακή διαχείριση αποβλήτων

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Καταστροφή δασών καταστροφή του πνεύμονα τις γής το οποίο παρέχει στην ατμόσφαιρα μεγάλες ποσότητες οξυγόνου.το πρόβλημα επιδεινώνεται από τις συνεχείς πυρκαγιές. Καταστροφή δασών Μείωση της βιοποικιλότητας Εξαιτίας των ανθρώπινων αναπτυξιακών δραστηριοτήτων, της αναδάσωσης, της ερημοποίησης κλπ, ένα μεγάλο ποσοστό αυτών των ειδών απειλείται με εξαφάνιση. Καταστροφή βιοποικιλότητας

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Οι λύσεις επομένως που έχουν μείνει είναι μόνο δύο: 1 ο. Η προσπάθεια για αποτελεσματικότερη χρήση των πρωτογενών ενεργειακών πόρων και εξοικονόμηση ενέργειας. Και 2 ο. Την χρήση των Ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2o 2.1 Ενεργειακή εικόνα της Ελλάδας Τις τελευταίες δεκαετίες έχει παρατηρηθεί μια δραματική αύξηση στην κατανάλωση ενέργειας με το πετρέλαιο να αποτελεί την κύρια πηγή πρωτογενούς ενέργειας. Σημαντική συμβολή στο παγκόσμιο ενεργειακό ισοζύγιο έχει και η πυρηνική ενέργεια η οποία καλύπτει το 15% των συνολικών ενεργειακών αναγκών. Ωστόσο, οι Α.Π.Ε. παρουσιάζουν μια σχετικά ικανοποιητική συμβολή στο ενεργειακό ισοζύγιο η οποία φτάνει στο 18%. Το 89% προέρχεται από το νερό, το 5,7% από τη βιομάζα, το 1,7% από τη γεωθερμία και το 0,2% από τον ήλιο. Χώρες όπως οι Η.Π.Α., η Κίνα και η Ισπανία παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη ανάπτυξη στις Α.Π.Ε. ( Το γεγονός ότι η κατανάλωση ενέργειας συνεχώς αυξάνει και σε συνδυασμό με την ενδεχόμενη εξάντληση των φυσικών πόρων, καθιστά ακόμη πιο επιτακτική την ανάγκη αύξησης του ποσοστού συμμετοχής των Α.Π.Ε. στο παγκόσμιο ενεργειακό ισοζύγιο. Το Διάγραμμα 1 απεικονίζει το παγκόσμιο ενεργειακό ισοζύγιο. Διάγραμμα 1: Παγκόσμιο ενεργειακό ισοζύγιο

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Σχήμα 2: Ενεργειακό ισοζύγιο Ελλάδας το 2007 Το Σχήμα 2 απεικονίζει το ενεργειακό ισοζύγιο της Ελλάδας το 2007 όπου η συνολική ενεργειακή παραγωγή κατά 63% στο λιγνίτη και στο πετρέλαιο. Είναι ξεκάθαρο ότι στην Ελλάδα το πρόβλημα της αυξανόμενης ζήτησης ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερο από τις υπόλοιπες Ευρωπαϊκές χώρες. Το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής στην Ελλάδα αντιμετωπίζει προβλήματα επάρκειας εφεδρείας. Ένα βέλτιστο σενάριο θα περιλάμβανε παραγωγή ενέργειας 30% Α.Π.Ε., 20-25% φυσικό αέριο, 20-25% λιγνίτη και το υπόλοιπο με άνθρακα (Έκθεση EnergyRes 2008). Από το 1990 η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα αυξήθηκε με γρήγορους ρυθμούς με τον οικιακό τομέα το 2006 να είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας και να παρουσιάζει αύξηση 93% με τη συνολική κατανάλωση να αυξάνεται 2,4% κάθε χρόνο. Είναι αξιοπερίεργο το γεγονός ότι ο οικιακός τομέας έχει ξεπεράσει σε ενεργειακή ζήτηση ακόμη και την βιομηχανία η οποία παρουσίασε αύξηση, μόλις, του 14%. Η σπατάλη αυτή προκύπτει εξαιτίας του ότι η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη θέρμανση κατοικιών. Είναι γεγονός ότι για κάθε μονάδα ΑΕΠ παράγουμε 37% περισσότερες

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ εκπομπές αερίων θερμοκηπίου σε σχέση με την υπόλοιπη ΕΕ-15 και κάθε έλληνας παράγει 12 τόνους αερίων θερμοκηπίου κάθε χρόνο το οποίο είναι πιο πάνω από το μέσο Ευρωπαϊκό όρο ( Οπότε είναι αντιληπτό ότι οι επιδόσεις της Ελλάδας για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής είναι απογοητευτικές. 2.2 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Ως Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) έχουν οριστεί οι ενεργειακές πηγές, οι οποίες υπάρχουν εν αφθονία στο φυσικό περιβάλλον. Είναι η πρώτη μορφή ενέργειας που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος πριν στραφεί έντονα στη χρήση των ορυκτών καυσίμων. Οι ΑΠΕ πρακτικά είναι ανεξάντλητες, η χρήση τους δεν ρυπαίνει το περιβάλλον.

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Υδροηλεκτρική Ενέργεια Φράγματα ηλεκτροπαραγωγής Υδροηλεκτρική είναι η ενέργεια η οποία παράγεται από την εκμετάλλευση τόσο της κινητικής όσο και της δυναμικής ενέργειας των υδάτινων μαζών που κινούνται εντός των χερσαίων υδάτινων συστημάτων και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (ICAP 2009). Σήμερα, τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ανέρχονται παγκοσμίως σε 300 και έχουν εγκατεστημένη ονομαστική ισχύ 650GW. Υδροηλεκτρικό φράγμα Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται είναι ανάλογη της ποσότητας νερού που περνά από τον υδροστρόβιλο και της υψομετρικής διαφοράς που καλύπτει το νερό στην πορεία του προς τον υδροστρόβιλο μέσα από τον αγωγό πίεσης. Έτσι, η ίδια ισχύς μπορεί να αποσπασθεί τόσο από μια μεγάλη ποσότητα νερού που πέφτει από μικρό ύψος όσο και από μια μικρή ποσότητα νερού που πέφτει από μεγάλο ύψος.

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Σχηματική απεικόνιση λειτουργίας υδροφράγματος Στην 1η περίπτωση, οι διαστάσεις των επιμέρους μονάδων του μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού θα είναι πολύ μεγαλύτερες από αυτές της 2ης, με προφανείς επιπτώσεις σε θέματα χωροθέτησης και εκπόνησης μελετών περιβαλλοντικών επιπτώσεων των εγκαταστάσεων. Ένας μικρός υδροηλεκτρικός σταθμός είναι ένα έργο απόλυτα συμβατό με το περιβάλλον, καθώς το σύνολο των περιβαλλοντικών παρεμβάσεων είναι απόλυτα συμβατές με την αισθητική και τη λειτουργία της περιοχής εγκατάστασης αξιοποιώντας τους τοπικούς πόρους ( Τα συγκριτικά πλεονεκτήματα των μικρών υδροηλεκτρικών έργων σε σχέση και με ορισμένες Α.Π.Ε. είναι η δυνατότητα άμεσης σύνδεσης /αποσύνδεσης με το δίκτυο ή η αυτόνομη λειτουργία τους, η αξιόπιστη μη διακοπτόμενη και χωρίς διακυμάνσεις μετατροπή ενέργειας, η μεγάλη διάρκεια ζωής τους, ο μικρός χρόνος απόσβεσης των αναγκαίων επενδύσεων, το χαμηλό κόστος συντήρησης, οι μηδενικές εκπομπές

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ρύπων (κατά τη φάση λειτουργίας), η ικανοποίηση και άλλων αναγκών χρήσης νερού (ύδρευσης, άρδευσης) κ.ά. (Εγχειρίδιο ΚΑΠΕ). Γενικά, οι συγκεκριμένες μορφές Α.Π.Ε. δεν χρήζουν σημαντικού επενδυτικού ενδιαφέροντος, δεδομένου ότι αποτελούν επενδύσεις με το μικρότερο IRR, όπως θα αποδειχθεί στην οικονομοτεχνική ανάλυση που πραγματοποιείται στο κεφάλαιο 6. Πρέπει να αναφερθεί ότι μέχρι πρόσφατα οι επενδύσεις σε έργα που εκμεταλλεύονται τη θερμότητα της γής και τη δύναμη του νερού μπορούσαν να πραγματοποιηθούν μόνο από το κράτος. Επίσης, άδειες εγκατάστασης για υδροηλεκτρικά έργα εγκρίνονται και για ιδιώτες επενδυτές και επομένως ο ιδιωτικός τομέας είναι σε θέση να επενδύσει σε αυτά και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Το μόνο που μένει είναι η ενίσχυση του ενδιαφέροντος των επενδυτών Αιολική ενέργεια Αιολικό πάρκο Η Αιολική Ενέργεια αποτελεί μια ανεξάντλητη μορφή ενέργειας η οποία δημιουργείται έμμεσα από την ηλιακή ακτινοβολία. Η ανομοιόμορφη θέρμανση της επιφάνειας της γης από τον ήλιο προκαλεί τη μετακίνηση μαζών αέρα από τη μία περιοχή στην άλλη, δημιουργώντας με αυτόν τον τρόπο τους ανέμους (Εγχειρίδιο ΚΑΠΕ).

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Η ενέργεια του ανέμου χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο ήδη από τους αρχαίους χρόνους. Οι σημερινές ανεμογεννήτριες (Α/Γ) αποδίδουν ενέργεια που υπερβαίνει τα 100KW, διαθέτουν 1, 2 ή 3 ανεμοδυναμικά πτερύγια και διακρίνονται σε δύο βασικές κατηγορίες: τις ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα (ΑΟΑ) και τις ανεμογεννήτριες κάθετου ή κατακόρυφου άξονα (ΑΚΑ). Οι ΑΚΑ έχουν κάθετο άξονα περιστροφής και έτσι, σε αντίθεση με τις ΑΟΑ, εκμεταλλεύονται τον άνεμο απ όλες τις κατευθύνσεις χωρίς να απαιτείται η αλλαγή θέσης του στροφείου κάθε φορά που αλλάζει η κατεύθυνση του ανέμου, ενώ η σχετική μονάδα μπορεί να βρίσκεται στο έδαφος αντί επάνω σε πύργο. Ένα πάρκο ανεμογεννητριών με ταχύτητα ανέμου 8m/sec αποδίδει 1600KW ενώ σε ταχύτητα ανέμου 4m/sec αποδίδει 200KW. Ανεμογεννήτριες Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί ανεμογεννήτριες μεταβλητών στροφών ή ανεμογεννήτριες με ειδικές ηλεκτρικές γεννήτριες που συνδέονται απευθείας στο στροφείο χωρίς την ανάγκη πολλαπλασιαστή στροφών, εξασφαλίζοντας έτσι βέλτιστο βαθμό

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ απόδοσης, μικρότερο θόρυβο λειτουργίας, βάρος και κόστος κατασκευής και μέγιστη ενεργειακή μετατροπή (Εγχειριδιο ΚΑΠΕ). Παρόλα αυτά, η αιολική ενέργεια είναι σήμερα η πιο πετυχημένη Α.Π.Ε. και η αειφόρος τεχνολογία που την εκμεταλλεύεται θεωρείται ώριμη και οικονομικά ανταγωνιστική, ενώ ενισχύει την ενεργειακή ανεξαρτησία και ασφάλεια. Ο αποκεντρωμένος χαρακτήρας μετατροπής της -όπως και στις υπόλοιπες Α.Π.Ε.- την καθιστά ιδανική για μικρές εφαρμογές και βιώσιμη λύση για περιοχές χωρίς πρόσβαση στο δίκτυο, ενώ μπορεί να συνδυασθεί με γεωργικές ή κτηνοτροφικές δραστηριότητες, αφού το 98% της έκτασης ενός αιολικού πάρκου είναι διαθέσιμο και για άλλες χρήσεις Ηλιακή Ενέργεια Μορφές ηλιακών πάνελ Με τον όρο Ηλιακή Ενέργεια χαρακτηρίζουμε το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον ήλιο. Το φώς και η θερμότητα που ακτινοβολούνται, απορροφούνται από στοιχεία και ενώσεις στη Γη και μετατρέπονται σε άλλες μορφές ενέργειας. ( Κάθε ημέρα, η

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Γη δέχεται τόση ποσότητα ηλιακής ενέργειας όση χρειάζεται για να καλυφθούν οι παγκόσμιες ανάγκες για ένα χρόνο. Έχει υπολογιστεί ότι κατά τη διάρκεια 1 χρόνου, το 0,0047% της ηλιακής ενέργειας θα ήταν αρκετό για να καλύψει τις παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες. Είναι εμφανές ότι η τεχνολογία σήμερα αξιοποιεί ελάχιστο ποσοστό της διαθέσιμης ηλιακής ενέργειας. Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα (Φ/Β) μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια άμεσα σε ηλεκτρική. Μία τυπική Φ/Β συστοιχία αποτελείται από πολλά συνδεδεμένα μεταξύ τους Φ/Β κύτταρα. Σύστημα φωτοβολταϊκών Η λειτουργία των κυττάρων αυτών βασίζεται στη μεταφορά ενέργειας από τα φωτόνια της ηλιακής ακτινοβολίας, που προσπίπτουν στην επιφάνεια ενός ημιαγωγού από κρυστάλλους πυριτίου (Si), ο οποίος χαρακτηρίζεται από δύο περιοχές: μία p-τύπου (πλούσια σε οπές) και μία n-τύπου (πλούσια σε ηλεκτρόνια), στη διεπιφάνεια των οποίων αναπτύσσεται ένα ηλεκτρικό πεδίο. Με αυτό το τρόπο εμφανίζεται διαφορά δυναμικού (τάσης) στα άκρα του συστήματος και στη συνέχεια κυκλοφορία των φορτίων (ηλεκτρικό ρεύμα), όταν γίνει σύνδεση με εξωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα.

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Βιοενέργεια (Βιομάζα) Ενεργειακές Καλλιέργειες Παραγωγή και χρήση βιοκαυσίμων Η παραγωγή Βιοενέργειας από την καύση βιομάζας ή άλλων προϊόντων (π.χ. βιοκαυσίμων) αποτελεί μία ακόμη μορφή ΑΠΕ. Γενικά, ως βιομάζα ορίζεται η ύλη που έχει βιολογική προέλευση, δηλαδή οποιοδήποτε υλικό προέρχεται, έμμεσα ή άμεσα, από τη φύση και χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιοενέργειας, οι κυριότερες χρήσεις της οποίας είναι η παραγωγή θερμότητας, ηλεκτρικής ενέργειας, καυσίμων και κατασκευαστικών υλικών (ICAP 2009/Εγχειρίδιο & Καλλιέργειες ΚΑΠΕ/ Η ηλιακή ενέργεια στηρίζει επίσης την ανάπτυξη φυτικής ζωής και άλλων μορφών βιομάζας. Συγκεκριμένα, η έννοια της βιομάζας περιλαμβάνει τα καυσόξυλα, τα φυτικά και δασικά υπολείμματα (κλαδοδέματα, άχυρα, πριονίδια, ελαιοπυρήνες, κουκούτσια), τα ζωικά απόβλητα (κοπριά, άχρηστα αλιεύματα), τα αστικά απορρίμματα και απόβλητα, τα υπολείμματα της βιομηχανίας τροφίμων και της αγροτικής

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ βιομηχανίας καθώς και τα φυτά που καλλιεργούνται στις ενεργειακές φυτείες ειδικά για να χρησιμοποιηθούν ως πηγή ενέργειας. Σχηματική αναπαράσταση παραγωγής βιοπροϊόντων Η καλλιέργεια καυσίμου αντί τροφής αποτελεί σημαντική εναλλακτική επιλογή για τους αγρότες σε παγκόσμιο επίπεδο και ιδιαίτερα στον ευρωπαϊκό χώρο με τις νέες κατευθύνσεις της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής και την Πρωτοβουλία LEADER, στο πλαίσιο της προσπάθειας για διαφοροποίηση του αγροτικού εισοδήματος και ανάπτυξη της υπαίθρου. Τα υπολείμματα βιομάζας μπορούν να μετατραπούν σε μεθάνιο μέσω αναερόβιας ζύμωσης ή να καούν απευθείας. Πηγή βιομάζας αποτελούν και τα οικιακά ή βιομηχανικά απορρίμματα, των οποίων η ενεργειακή εκμετάλλευση μέσω της καύσης είναι ευρύτατα διαδεδομένη. Έντονες ανησυχίες έχουν εκφρασθεί από περιβαλλοντικές οργανώσεις και κατοίκους περιοχών, όπου λειτουργούν

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ σχετικές μονάδες μετατροπής, για τις τοξικές εκπομπές διοξινών που προέρχονται από την καύση κυρίως πλαστικών Κυματική ενέργεια Σύστημα ωκεάνιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Οι ωκεανοί μπορούν να μας προσφέρουν τεράστια ποσά ενέργειας. Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι για να εκμεταλλευτούμε την ενέργεια της θάλασσας: α) από τα κύματα β) από τις παλίρροιες (μικρές και μεγάλες) γ) από τις θερμοκρασιακές διαφορές του νερού. Η διάταξη Pelamis

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ α) Η κινητική ενέργεια των κυμάτων μπορεί να περιστρέψει την τουρμπίνα, όπως φαίνεται στο σχήμα 10. Η ανυψωτική κίνηση του κύματος πιέζει τον αέρα προς τα πάνω, μέσα στο θάλαμο και θέτει σε περιστροφική κίνηση την τουρμπίνα έτσι ώστε η γεννήτρια να παράγει ρεύμα. Αυτός είναι ένας μόνο τύπος εκμετάλλευσης της ενέργειας των κυμάτων. Η παραγόμενη ενέργεια είναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες μιας οικίας, ενός φάρου, κ.λπ. Σύστημα αξιοποίησης και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παλιρροϊκών κυμάτων β) Η αξιοποίηση της παλιρροϊκής ενέργειας χρονολογείται από εκατοντάδες χρόνια πριν, αφού με τα νερά που δεσμεύονταν στις εκβολές ποταμών από την παλίρροια, κινούνταν νερόμυλοι. Ο τρόπος είναι απλός: Τα εισερχόμενα νερά της παλίρροιας στην ακτή κατά την πλημμυρίδα μπορούν να παγιδευτούν σε φράγματα, οπότε κατά την άμπωτη τα αποθηκευμένα νερά ελευθερώνονται και κινούν υδροστρόβιλο, όπως στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια. Τα πλέον κατάλληλα μέρη για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι οι στενές εκβολές ποταμών. Η διαφορά μεταξύ της στάθμης του νερού κατά την άμπωτη και την πλημμυρίδα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 μέτρα.

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Σχηματική διάταξη παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τον κυματισμό της θάλασσας Σήμερα οι μικροί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το θαλασσινό νερό βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο. Η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παραχθεί είναι ικανή να καλύψει τις ανάγκες μιας πόλης μέχρι και 240 χιλιάδων κατοίκων. Ο πρώτος παλιρροϊκός σταθμός κατασκευάσθηκε στον ποταμό La Rance στις ακτές της Βορειοδυτικής Γαλλίας το 1962 και οι υδροστρόβιλοί του μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια καθώς το νερό κινείται κατά

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ τη μια ή την άλλη κατεύθυνση. Άλλοι τέτοιοι σταθμοί λειτουργούν στη Ρωσία, στη θάλασσα Barents και στον κόλπο Fuhdy της Νέας Σκοτίας. γ) Η θερμική ενέργεια των ωκεανών μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί με την εκμετάλλευση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του θερμότερου επιφανειακού νερού και του ψυχρότερου νερού του πυθμένα. Η διαφορά αυτή πρέπει να είναι τουλάχιστον 3,5 ο C. Τα πλεονεκτήματα από τη χρήση της ενέργειας των ωκεανών, εκτός από "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, με τα γνωστά ευεργετήματα, είναι το σχετικά μικρό κόστος κατασκευής των απαιτούμενων εγκαταστάσεων, η μεγάλη απόδοση (40-70 KW ανά μέτρο μετώπων κύματος) και η δυνατότητα παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση από το άφθονο θαλασσινό νερό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. Στα μειονεκτήματα αναφέρεται το κόστος μεταφοράς της ενέργειας στη στεριά Γεωθερμική Ενέργεια Απεικόνιση γεωθερμικών πεδίων και τρόπων αξιοποίησής τους Γεωθερμία ή Γεωθερμική ενέργεια ονομάζουμε τη φυσική θερμική ενέργεια της Γης που διαρρέει από το θερμό εσωτερικό του πλανήτη προς την επιφάνεια.

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Αποθέσεις αλάτων από την επιφανειακή απορροή της θερμής πηγής (Θέρμες Ξάνθης) Είναι μία ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, που πηγάζει από το εσωτερικό της γης. Μεταφέρεται στην επιφάνεια με θερμική επαγωγή καθώς και με την είσοδο λειωμένου μάγματος στο φλοιό της γης από τα βαθύτερα στρώματά της. Αναπαράσταση γεωθερμικού πεδίου

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Υπάρχουν δύο κύριες εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας: Η πρώτη βασίζεται στη χρήση της θερμότητας της γης, για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και άλλες χρήσεις όπως θέρμανση κτιρίων ή θερμοκηπίων. Αυτή η θερμότητα μπορεί να προέρχεται από γεωθερμικά γκάιζερ2 που φθάνουν με φυσικό τρόπο ως την επιφάνεια της γης ή με γεώτρηση στο φλοιό της γης σε περιοχές που η θερμότητα βρίσκεται αρκετά κοντά στην επιφάνεια. Αυτές οι πηγές είναι συνήθως από μερικές εκατοντάδες μέχρι 3000 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης. Η δεύτερη εφαρμογή της γεωθερμικής ενέργειας, εκμεταλλεύεται τις θερμές μάζες εδάφους ή υπόγειων υδάτων για να κινήσουν θερμικές αντλίες για εφαρμογές θέρμανσης και ψύξης. Η χρήση γεωθερμικής ενέργειας παράγει παγκοσμίως 8000 (MW) ηλεκτρικού ρεύματος και 4000 (MW) θερμικής ενέργειας. 2.3 Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Α.Π.Ε. 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.

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Μειονεκτήματα Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% 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. 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

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3o 3.1 Ιστορική αναδρομή της γεωθερμίας Η παρουσία ηφαιστείων, θερμών πηγών και άλλων επιφανειακών εκδηλώσεων θερμότητας είναι αυτή που οδήγησε τους προγόνους μας στο συμπέρασμα ότι το εσωτερικό της γης είναι ζεστό. Όμως, μόνο κατά την περίοδο μεταξύ του 16 ου και 17 ου αιώνα, όταν δηλαδή κατασκευάστηκαν τα πρώτα μεταλλεία που ανορύχθηκαν σε βάθος μερικών εκατοντάδων μέτρων κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, οι άνθρωποι, με τη βοήθεια κάποιων απλών φυσικών παρατηρήσεων, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η θερμοκρασία της γης αυξάνεται με το βάθος. Η παλαιότερη γνωστή χρήση γεωθερμικής πηγής

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ Οι πρώτες μετρήσεις με θερμόμετρο έγιναν κατά πάσα πιθανότητα το 1740, σε ένα ορυχείο κοντά στο Belfort της Γαλλίας. Ήδη από το 1870, για τη μελέτη της θερμικής κατάστασης του εσωτερικού της γης χρησιμοποιούνταν κάποιες προχωρημένες για την εποχή επιστημονικές μέθοδοι, ενώ η θερμική κατάσταση που διέπει τη γη, η θερμική ισορροπία και εξέλιξή της κατανοήθηκαν καλύτερα τον 20 ο αιώνα, με την ανακάλυψη του ρόλου της «ραδιενεργής θερμότητας». Πράγματι, σε όλα τα σύγχρονα πρότυπα (μοντέλα) της θερμικής κατάστασης του εσωτερικού της γης πρέπει να συμπεριλαμβάνεται η θερμότητα που συνεχώς παράγεται από τη διάσπαση των μακράς διάρκειας ζωής ραδιενεργών ισοτόπων του ουρανίου (U 238, U 235 ), του θορίου (Th 232 ) και του καλίου (Κ 40 ), τα οποία βρίσκονται στο εσωτερικό της γης. Εκτός από τη ραδιενεργό θερμότητα, δρουν αθροιστικά, σε απροσδιόριστες όμως ποσότητες, και άλλες δυνητικές πηγές θερμότητας, όπως είναι η «αρχέγονη ενέργεια» από την εποχή δημιουργίας και μεγέθυνσης του πλανήτη. Μέχρι τη δεκαετία του 1980 τα μοντέλα αυτά δεν βασίζονταν σε κάποιες ρεαλιστικές θεωρίες. Τότε όμως αποδείχθηκε ότι αφενός δεν υπάρχει ισοζύγιο μεταξύ της ραδιενεργής θερμότητας που δημιουργείται στο εσωτερικό της γης και της θερμότητας που διαφεύγει από τη γη προς στο διάστημα, και αφετέρου ότι ο πλανήτης μας ψύχεται με αργό ρυθμό και στο εσωτερικό του. Η θερμική ενέργεια της γης είναι απέραντη, όμως μόνο τμήμα αυτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί τελικά από τον άνθρωπο. Μέχρι σήμερα η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας έχει περιοριστεί σε περιοχές όπου οι γεωλογικές συνθήκες επιτρέπουν σε ένα μέσο (νερό σε υγρή ή αέρια φάση) να «μεταφέρει» τη θερμότητα από τις βαθιές θερμές ζώνες στην επιφάνεια ή κοντά σε αυτήν. Με τον τρόπο αυτό δημιουργούνται οι γεωθερμικοί πόροι (geothermal resources). Πιθανώς, στο άμεσο μέλλον, νέες πρωτοποριακές τεχνικές θα μας προσφέρουν καινούργιες προοπτικές στον τομέα αυτόν.

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ Σχηματική αναπαράσταση του Φλοιού, του Μανδύα και του Πυρήνα της γης. Πάνω δεξιά: τομή του φλοιού και του ανώτερου μανδύα Σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης ζωής οι πρακτικές εφαρμογές προηγούνται της επιστημονικής έρευνας και της τεχνολογικής ανάπτυξης. Η γεωθερμία αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα του φαινομένου αυτού. Αξιοποίηση του ενεργειακού περιεχόμενου των γεωθερμικών ρευστών γινόταν ήδη από τις αρχές του 19 ου αιώνα. Εκείνη την περίοδο, στην Τοσκάνη της Ιταλίας, και συγκεκριμένα στην περιοχή του Larderello, λειτουργούσε μια χημική βιομηχανία για την παραγωγή βορικού οξέος από τα βοριούχα θερμά νερά που ανέβλυζαν από φυσικές πηγές ή αντλούνταν από ρηχές γεωτρήσεις. Η παραγωγή του βορικού οξέος γινόταν με εξάτμιση των βοριούχων νερών μέσα σε σιδερένιους «λέβητες», χρησιμοποιώντας ως καύσιμη ύλη ξύλα από τα κοντινά δάση.

41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ Το 1827, ο Francesco Larderel, ιδρυτής της βιομηχανίας αυτής, αντί να καίγονται ξύλα από τα διαρκώς αποψιλούμενα δάση της περιοχής. ανέπτυξε ένα σύστημα για τη χρήση της θερμότητας των βοριούχων ρευστών στη διαδικασία εξάτμισης. Η καλυμμένη «λιμνούλα» (covered lagoon), που χρησιμοποιούνταν κατά το πρώτο μισό του 19 ου αιώνα στην περιοχή του Larderello, για τη συλλογή των βοριούχων υδάτων και την παραγωγή βορικού οξέος. Η εκμετάλλευση της μηχανικής ενέργειας του φυσικού ατμού ξεκίνησε περίπου την ίδια περίοδο. Ο γεωθερμικός ατμός χρησιμοποιήθηκε για την ανέλκυση των ρευστών, αρχικά με κάποιους πρωτόγονους αέριους ανυψωτήρες και στη συνέχεια με παλινδρομικές και φυγοκεντρικές αντλίες και βαρούλκα. Ανάμεσα στο 1850 και 1875, οι εγκαταστάσεις του Larderello κατείχαν το μονοπώλιο παραγωγής βορικού οξέος στην Ευρώπη. Μεταξύ του 1910 και του 1940, στην περιοχή αυτή της Τοσκάνης ο

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ χαμηλής πίεσης ατμός άρχισε να χρησιμοποιείται για τη θέρμανση βιομηχανικών κτιρίων, κατοικιών και θερμοκηπίων. Εν τω μεταξύ, ολοένα και περισσότερες χώρες άρχισαν να αναπτύσσουν τους γεωθερμικούς τους πόρους σε βιομηχανική κλίμακα. Το 1892, το πρώτο γεωθερμικό σύστημα τηλε-θέρμανσης (district heating) τέθηκε σε λειτουργία στο Boise του Άινταχο των Η.Π.Α.. Το 1928, μια άλλη πρωτοπόρος χώρα στην εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας, η Ισλανδία, ξεκίνησε επίσης την εκμετάλλευση των γεωθερμικών ρευστών (κυρίως θερμών νερών) για τη θέρμανση κατοικιών. Το 1904, έγινε η πρώτη απόπειρα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμικό ατμό, και πάλι στοlarderello της Ιταλίας (Σχήμα 3). Η μηχανή που χρησιμοποιήθηκε στο Larderello το 1904 κατά την πρώτη πειραματική απόπειρα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμικό ατμό. Διακρίνεται επίσης ο εφευρέτης της, πρίγκηπας Piero Ginori Conti. Η επιτυχία της αυτής πειραματικής προσπάθειας έδωσε μια ξεκάθαρη ένδειξη για τη βιομηχανική αξία της γεωθερμικής ενέργειας και σηματοδότησε την έναρξη μιας μορφής εκμετάλλευσης, που επρόκειτο έκτοτε να αναπτυχθεί σημαντικά. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ στο Larderello αποτέλεσε πράγματι μια εμπορική επιτυχία. Το 1942, η εγκατεστημένη γεωθερμο-ηλεκτρική ισχύς ανερχόταν στα kwe. Σύντομα, πολλές χώρες ακολούθησαν το παράδειγμα της Ιταλίας. Το 1919 κατασκευάστηκαν οι πρώτες γεωθερμικές γεωτρήσεις στο Beppu της Ιαπωνίας, ενώ το 1921 ακολούθησαν εκείνες στο The Geysers της Καλιφόρνιας των ΗΠΑ. Το 1958 ένα μικρό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τέθηκε σε λειτουργία στη Νέα Ζηλανδία, ένα άλλο στο Μεξικό το 1959, στις ΗΠΑ το 1960 και ακολούθησαν πολλά άλλα σε διάφορες χώρες. Μετά το 2 ο Παγκόσμιο Πόλεμο, η αξιοποίηση της γεωθερμικής ενέργειας έγινε ελκυστική σε πολλές χώρες, επειδή ήταν ανταγωνιστική ως προς άλλες μορφές ενέργειας. Επιπλέον, η ενέργεια αυτή δε χρειαζόταν να εισαχθεί από άλλες χώρες, όπως συμβαίνει με τα ορυκτά καύσιμα ενώ σε πολλές περιπτώσεις αποτελούσε τον μοναδικό διαθέσιμο εγχώριο ενεργειακό πόρο. Η εγκατεστημένη γεωθερμική ηλεκτρική ισχύς στις αναπτυσσόμενες χώρες το 1995 και το 2000 αντιπροσωπεύει αντίστοιχα το 38% και το 47% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος παγκοσμίως.

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ 3.2 Η γεωλογική κατάσταση της Ελλάδας Η χώρα μας, γεωγραφικά και γεωλογικά, διαθέτει σημαντικά πλεονεκτήματα σχετικά με την εκμετάλλευση των ΑΠΕ. Το ηφαιστειακό τόξο του νοτίου Αιγαίου (Σουσάκι, Αίγινα, Μέθανα, Μήλος, Σαντορίνη, Κως, Νίσυρος) είναι μια μεγάλη, θερμικά ανώμαλη

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ περιοχή, που δημιουργεί ιδανικές συνθήκες για πεδία υψηλών θερμοκρασιών. Στα γεωθερμικά πεδία της Μήλου και Νισύρου εκτιμάται δυναμικό 200 και 50 MWe αντίστοιχα. Γεωθερμικές περιοχές της Ελλάδας και η θερμοκρασία ρευστών

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ Παράλληλα, στις ίδιες περιοχές του ηφαιστειακού τόξου και σε νησιά με πολύ αυξημένη τουριστική κίνηση (Σαντορίνη, Κως κ.α.) υπάρχουν αναξιοποίητα αποθέματα γεωθερμικών ρευστών χαμηλής ενθαλπίας. Αποθέματα που θα μπορούσαν να συμβάλουν καθοριστικά στη διεύρυνση και την επιμήκυνση της τουριστικής περιόδου (λουτροτουρισμός, θέρμανση πισινών και χώρων) και στα τεράστια προβλήματα ύδρευσης (μονάδες αφαλάτωσης θαλασσινού νερού). Σε ό,τι αφορά στη γεωθερμία χαμηλής ενθαλπίας, σε προχωρημένο στάδιο έρευνας βρίσκονται η περιοχή Κεντρικής-Ανατολικής Μακεδονίας και εν μέρει η Θράκη, με συνολικό εκτιμώμενο δυναμικό 300 MWt. Ήδη σε ορισμένα από τα βεβαιωμένα πεδία (Νιγρίτα, Λαγκαδάς, Νέα Απολλωνία, Σιδηρόκαστρο, Νέα Κεσσάνη) έχει αρχίσει η εκμετάλλευση, κυρίως για θέρμανση θερμοκηπίων. Στις παραπάνω περιοχές εκτιμάται ότι υπάρχουν ακόμη μεγάλα περιθώρια έρευνας και πολύ μεγαλύτερες δυνατότητες αξιοποίησης, καθώς αναμένονται θερμοκρασίες άνω των 120 ο C σε βάθη που επιτρέπουν τη λειτουργία μονάδων συμπαραγωγής μέσης ενθαλπίας. Υπάρχουν επίσης περιοχές (Ήπειρος, Θεσσαλία, Δυτική Πελοπόννησος) με μεγάλο αγροτο-κτηνοτροφικό κυρίως ενδιαφέρον και δυναμικό που βρίσκονται σε εμβρυακό στάδιο έρευνας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης η ευρύτερη περιοχή της πρωτεύουσας τόσο ως αβαθής γεωθερμία όσο και ως πεδία χαμηλής θερμοκρασίας.

47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4o 4.1 Εισαγωγή σε όρους γεωθερμικών πεδίων Γεωθερμική ενέργεια: Είναι η ενέργεια με τη μορφή θερμότητας που ρέει από το θερμό εσωτερικό του πλανήτη Γη προς την επιφάνεια. Γεωθερμική βαθμίδα: Η θερμοκρασία αυξάνεται όσο προχωρούμε προς το κέντρο της Γης και το πόσο αυξάνεται για κάθε χιλιόμετρο λέγεται γεωθερμική βαθμίδα. Έχει γίνει παραδεκτό ότι κατά μέσον όρο είναι 30 C ανά χιλιόμετρο. Γεωθερμικό σύστημα: Με τον όρο αυτόν εννοούμε περιοχή στην οποία η θερμική ενέργεια της Γης είναι επαρκώς συγκεντρωμένη ώστε να αποτελεί εκμεταλλεύσιμη ενεργειακή πηγή. Η συγκέντρωση της θερμότητας από τα πετρώματα όπου ευρίσκεται διάχυτη, προϋποθέτει την ύπαρξη ενός ενδιαμέσου (γεωθερμικού) ρευστού το οποίο να τη συλλέγει και να τη μεταφέρει, δημιουργώντας υπό κατάλληλες συνθήκες έναν γεωθερμικό ταμιευτήρα ή συλλέκτη: τον ρόλο αυτόν βασικά αναλαμβάνει το υπόγειο νερό. Ενθαλπία ενός συστήματος: Είναι ένα φυσικό μέγεθος λίγο σκοτεινό για τους πολλούς αλλά ταυτόχρονα και εργαλείο για τους ειδικούς. Είναι το άθροισμα δύο όρων. Ο ένας σχετίζεται με την εσωτερική ενέργεια του συστήματος. Δηλαδή την ενέργεια των μορίων που αποτελούν το σύστημα λόγω της αέναης κίνησής τους εφόσον η θερμοκρασία τους δεν είναι στο απόλυτο μηδέν (-273 C). Ο άλλος όρος όμως έχει να κάνει με την εξωτερική πίεση και τον όγκο του συστήματος. Μας δίνει μια ιδέα για το πόση ενέργεια χρειάστηκε για να δημιουργηθεί στη συγκεκριμένη θέση το συγκεκριμένο σύστημα. Επειδή η ενθαλπία ενός συστήματος βρίσκεται σε άμεση σχέση με τη θερμοκρασία του, μιλούμε για γεωθερμικά

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ συστήματα χαμηλής ( C), μέσης ( C) και υψηλής ενθαλπίας (πάνω από 150 C) και τα χαρακτηρίζουμε, όπως φαίνεται, από αντίστοιχα όρια θερμοκρασιών. Μέτρηση θερμοκρασίας γεωθερμικού πεδίου Η ανάπτυξη της γεωθερμίας εξαρτάται από ειδικούς παράγοντες, όπως πχ. το βάθος, τα χαρακτηριστικά του γεωθερμικού ταμιευτήρα, τη σύνθεση του γεωθερμικού ρευστού και την τροφοδοσία του, τη χρήση γης στην επιφάνεια του εδάφους κ.α. Η παραγωγή ενέργειας από γεωθερμία αποτελεί έναν από τους βασικούς άξονες ανάπτυξης Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας και εντάσσεται στις προτεραιότητες του επιχειρησιακού σχεδίου της ΔΕΗ. 4.2 Είδη γεωθερμικών πεδίων με βάση την ενθαλπία H Υψηλής Ενθαλπίας (>150 C) χρησιμοποιείται συνήθως για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Η Μέσης Ενθαλπίας (80 έως 150 C) που χρησιμοποιείται για θέρμανση ή και ξήρανση ξυλείας και αγροτικών προϊόντων καθώς και μερικές φορές και για την παραγωγή ηλεκτρισμού (π.χ. με κλειστό κύκλωμα φρέον που έχει χαμηλό σημείο ζέσεως). Η Χαμηλής Ενθαλπίας (25 έως 80 C) που χρησιμοποιείται για θέρμανση χώρων, για θέρμανση θερμοκηπίων, για ιχθυοκαλλιέργειες, για παραγωγή γλυκού νερού. Τρόποι αξιοποίησης της γεωθερμικής ενέργειας

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ 4.3 Γεωθερμικά πεδία χαμηλής ενθαλπίας Ενεργειακές πηγές πολύ χαμηλής ενθαλπίας αποτελούν οι υδροφορείς που βρίσκονται σε μικρό βάθος. Σε κλιματικές συνθήκες όμοιες με τις Ελληνικές, η θερμοκρασία σε βάθος m κυμαίνεται από 12 ως 15 0 C. Επομένως το νερό των υδροφορέων αυτών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, με τη βοήθεια αντλίας θερμότητας. Η απόδοση των πηγών αυτών βελτιώνεται, αν το καλοκαίρι διοχετεύεται στον υδροφορέα νερό, που έχει θερμανθεί με ηλιακούς συλλέκτες (ηλιογεωθερμία). Ο συνδυασμός αυτός παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για την Ελλάδα. Για την απευθείας χρήση του γεωθερμικού υγρού χαμηλής ή μέσης ενθαλπίας με τη μορφή θερμότητας, χρησιμοποιούνται εναλλάκτες θερμότητας. Αυτού του είδους οι γεωθερμικές πηγές χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση κατοικιών, ξενοδοχειακών μονάδων, θερμοκηπίων, ιχθυοκαλλιεργειών κ.λπ. καθώς επίσης και σε Βιομηχανικές μονάδες. Τα συστήματα άμεσης εκμετάλλευσης της γεωθερμικής ενέργειας αποτελούνται από τρία (3) κύρια μέρη: 1. Μια γεώτρηση που φέρνει το γεωθερμικό υγρό στην επιφάνεια της γης. Οι αποδέκτες της θερμότητας πρέπει να βρίσκονται σε ακτίνα μικρότερη των 10 km από τη γεώτρηση ώστε να μειώνονται οι θερμικές απώλειες. 2. Ένα μηχανικό σύστημα (σωληνώσεις, εναλλάκτης, βαλβίδες ελέγχου κ.λπ.) για τη μεταφορά της θερμότητας στην κατανάλωση. 3. Ένα σημείο απόθεσης (πηγάδι ή λίμνη) του (κρύου) γεωθερμικού υγρού μετά τη χρήση του Αξιοποίηση γεωθερμικών πεδίων χαμηλής ενθαλπίας Οι ολοένα και αυξανόμενες ενεργειακές και κλιματολογικές ανάγκες σε ένα πλήθος γεωργικών εφαρμογών, καθιστούν την ένταξη συστημάτων εκμετάλλευσης της γεωθερμικής ενέργειας χαμηλής ενθαλπίας σε γεωργικές εφαρμογές, ιδιαίτερα επιτακτική. Τα γεωθερμικά

51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ ρευστά εντοπίζονται κυρίως σε γεωργικές περιοχές με αποτέλεσμα το ενδιαφέρον για την ανάπτυξη εφαρμογών, όπως η θέρμανση θερμοκηπίων, η πρωίμηση υπαίθριων καλλιεργειών, η ξήρανση αγροτικών προϊόντων αλλά και η θέρμανση ιχθυοδεξαμενών, να είναι έντονη. Εφαρμογές κατά την αξιοποίηση γεωθερμικών ρευστών χαμηλής ενθαλπίας: 1. Άμεση θέρμανση χώρων. Χρήση συστήματος Γεωθερμικής Αντλίας Θερμότητας (τοποθέτηση οριζόντιου κλειστού κυκλώματος γεωεναλλάκτη)

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Η Αντλία Θερμότητας που τοποθετήθηκε για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης και ψύξης αυτής της κατοικίας όλο τον χρόνο 2. Θέρμανση θερμοκηπίων και εδαφών Θέρμανση κάτω από πεζοδρόμια και δρόμους για αντιπαγετική προστασία κατά τη διάρκεια του χειμώνα

53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Θέρμανση-ψύξη σε μονάδα θερμοκηπίου

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Υπεδάφια θέρμανση για πρωίμηση σπαραγγιών 3. Υδατοκαλλιέργειες. Χρήση γεωθερμίας για παράγωγη σπιρουλίνας

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ 4. Βιομηχανικές εφαρμογές. Χρήση γεωθερμίας σε βιομηχανικής μονάδας παραγωγής χαρτιού 5. Θέρμανση πισινών και ιαματικών εφαρμογών. Θέρμανση πισινών για ιαματικές φροντίδες

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ 6. Άλλες χρήσεις. Γεωθερμικό ξηραντήριο τομάτας τύπου σήραγγας στο Ν. Εράσμιο της Ξάνθης Αντιπαγετική προστασία και θέρμανση τεχνητών λιμνών ιχθυοκαλλιέργειας στο Πόρτο Λάγος Ξάνθης

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Η γεωθερμία μπορούμε να πούμε ότι έχει ένα μεγάλο φάσμα χρησιμοποίησης της στην καθημερινότητα των ανθρώπινων αναγκών. Η κυριότερη αξιοποίηση των γεωθερμικών ρευστών χαμηλής ενθαλπίας στην Ελλάδα σήμερα, εκτός από τη χρήση τους για λουτροθεραπευτικούς σκοπούς είναι η θέρμανση θερμοκηπίων-κατοικιών Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα χαμηλής ενθαλπίας Πλεονεκτήματα 1. Κατάργηση της μεμονωμένης μεταφοράς και αποθήκευση καυσίμων στα κτίρια (κυκλοφοριακή αποσυμφόρηση). 2. Χρησιμοποίηση φθηνών καυσίμων. 3. Αξιοπιστία παροχής, από την ύπαρξη εφεδρικών λεβήτων. 4. Μεγάλος βαθμός εκμετάλλευσης καυσίμων. 5. Εξοικονόμηση χώρων στα κτίρια από την κατάργηση του μηχανοστασίου, δεξαμενών, καπνοδόχων. 6. Ελαχιστοποίηση του κόστους, συντήρησης των εγκαταστάσεων των καταναλωτών. 7. Ελάχιστο προσωπικό, μεγάλη πυρασφάλεια. 8. Λιγότερα καυσαέρια και διοξείδιο του θείου. 9. Στις συνδυασμένες με παραγωγή ηλεκτρισμού εγκαταστάσεις, φθηνότερο ρεύμα. 10. Τέλος με τη μέθοδο αυτή επιτυγχάνεται η αποφυγή οποιασδήποτε θερμικής και χημικής ρύπανσης των αποδεκτών και η επαναφόρτιση του ταμιευτήρα, που διατηρείται έτσι πάντα υπό πίεση. Μειονεκτήματα Το κυριότερο πρόβλημα αφορά το περιβάλλον και εντοπίζεται στη διάθεση των νερών μετά την απόληψη της θερμότητάς τους. Η επιφανειακή διάθεση (τεχνητές ή φυσικές λίμνες, χείμαρροι, ποταμοί, θάλασσα) αποτελεί τη φθηνότερη λύση και τη μέθοδο που

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ χρησιμοποιήθηκε από τις αρχές της αξιοποίησης της γεωθερμίας. Τρία προβλήματα σχετίζονται με τη λύση αυτή: αυξημένη θερμοκρασία των νερών (θερμική ρύπανση), σχετικά υψηλή περιεκτικότητα των νερών σε διάφορα συστατικά (μερικά από τα οποία μπορεί να είναι επιβλαβή) και «εξάντληση» του πεδίου με το χρόνο. Η διάθεση σε λίμνες, ποτάμια και χείμαρρους, λόγω της ευαισθησίας αυτών των οικοσυστημάτων, θα πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή και ύστερα από εμπεριστατωμένη μελέτη και με την προϋπόθεση φυσικά ότι πληρούνται οι όροι διάθεσης των νερών στους συγκεκριμένους φυσικούς αποδέκτες. Μειονεκτήματα της μεθόδου αποτελούν επίσης το κόστος κατασκευής της γεώτρησης παρεισαγωγής και το κόστος λειτουργίας (αντλία παρεισαγωγής), καθώς και η πιθανότητα απόφραξης των πετρωμάτων γύρω από τα φίλτρα της γεώτρησης με άλατα, οπότε πρέπει να γίνει επέμβαση με χημικά μέσα ή αντικατάσταση της γεώτρησης με άλλη. 4.4 Γεωθερμικά πεδία υψηλής-μέσης ενθαλπίας Η γεωθερμική ενέργεια υψηλής ενθαλπίας, που παρέχεται από τα αντίστοιχα πεδία, χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η εκμετάλλευση άρχισε από γεωθερμικά πεδία που παράγουν ξηρό ατμό. Η πρώτη μονάδα λειτούργησε στο Larderello, όπως αναφέρθηκε, το 1913 και είχε ισχύ 250 kw. Σήμερα η εκμετάλλευση έχει επεκταθεί και σε πεδία, τα οποία παράγουν θερμό νερό, ενώ η συνολική εγκαταστημένη ισχύς έχει ξεπεράσει τα 8000 MW. Στην Ελλάδα υπάρχουν γεωθερμικά πεδία υψηλής ενθαλπίας, που συνδέονται με το ηφαιστειακό τόξο του Αιγαίου. Πιο γνωστό είναι το πεδίο της Μήλου, όπου έγινε προσπάθεια για κατασκευή σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, χωρίς όμως να ολοκληρωθεί. Εξίσου αξιόλογο είναι και το γεωθερμικό πεδίο της Νισύρου.

59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Αξιοποίηση γεωθερμικών πεδίων υψηλής-μέσης ενθαλπίας Ο συνηθέστερος τρόπος αξιοποίησης των γεωθερμικών ρευστών υψηλής ενθαλπίας είναι η χρήση τους για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ρευστά μέσης ενθαλπίας χρησιμοποιούνται τόσο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όσο και άμεσα σε διάφορες χρήσεις. Η γεωθερμική ενέργεια μέσης ενθαλπίας του υπεδάφους αξιοποιείται επίσης για τη θέρμανση και ψύξη χώρων. Η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας για παραγωγή ηλεκτρισμού έχει διαδοθεί λόγω διάφορων παραγόντων. Οι χώρες όπου επικρατούν οι γεωθερμικές πηγές επιθυμούν να αναπτύξουν τους ίδιους πόρους τους αντί του να εισάγουν καύσιμα για παραγωγή ηλεκτρισμού. Σε χώρες όπου διατίθενται πολλές εναλλακτικές πηγές για παραγωγή ηλεκτρισμού, περιλαμβανομένης της γεωθερμίας, αυτή προτιμάται καθώς δε μπορεί να μεταφερθεί προς πώληση, ενώ μέσω αυτής επιτρέπεται η χρήση συμβατικών καυσίμων για ανώτερους και καλύτερους σκοπούς για παραγωγή ηλεκτρισμού. Επίσης, ο γεωθερμικός ατμός αποτελεί μια ελκυστική εναλλακτική λύση παραγωγής ηλεκτρισμού λόγω των περιβαλλοντικών οφελών και επειδή τα μεγέθη των μονάδων είναι μικρά (συνήθως κάτω των 100MW). Επιπλέον, οι γεωθερμικοί σταθμοί μπορούν να αναγερθούν ταχύτερα από αυτούς που χρησιμοποιούν συμβατικά και πυρηνικά καύσιμα, οι οποίοι, για οικονομικούς λόγους, πρέπει να έχουν πολύ μεγάλο μέγεθος. Εξάλλου, τα ηλεκτρικά συστήματα είναι πιο αξιόπιστα εάν οι πηγές τροφοδοσίας τους δε συγκεντρώνονται σε ένα μικρό αριθμό από μεγάλες μονάδες. Η διεργασία που χρησιμοποιείται για την ηλεκτροπαραγωγή ποικίλει ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της γεωθερμικής πηγής. Σχεδόν όλες οι πηγές που έχουν ήδη εξερευνηθεί είναι του υδροθερμικού τύπου (ζεστό νερό υπό πίεση), η εκμετάλλευση των οποίων μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. Εάν η θερμοκρασία της πηγής είναι κάτω από 204 ο C, το γεωθερμικό φρέαρ εξοπλίζεται με αντλία που δημιουργεί ικανή πίεση στη

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ γεωθερμική άλμη ώστε να διατηρείται ως ζεστό νερό υπό πίεση. Για τις άνω των C πηγές η καταλληλότερη μέθοδος παραγωγής είναι η φυσική ροή από το φρέαρ, η οποία αποφέρει ένα ακαριαίο ατμοποιημένο μίγμα άλμης και ατμού. Γεωθερμικός ατμός Μέθοδοι ηλεκτροπαραγωγής και διαδικασίες εγκατάστασης μονάδας ηλεκτροπαραγωγής γεωθερμίας Για να πούμε πως η γεωθερμία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για

61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ ηλεκτροπαραγωγή θα πρέπει να προηγηθούν κάποιες διαδικασίες νομοθετικές πράξεις. Μελέτη Σύνταξη φακέλου Υποβολή για την έκδοση της σχετικής άδειας στη Διεύθυνση ή στο Τμήμα Βιομηχανίας και Ορυκτού Πλούτου της Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης, όπου βρίσκεται το ακίνητο. Όλα τα παραπάνω προβλέπονται από την Υπουργική Απόφαση Υπ. Αρ. 9Β, /Φ.166/ΟΙΚ.18508/5552/207 (Φ.Ε.Κ.1595/τ.Β/ ), σχετικά με τις «Άδειες εγκατάστασης για ίδια χρήση Ενεργειακών Συστημάτων θέρμανσης ή ψύξης χώρων, μέσω της εκμετάλλευσης της θερμότητας των γεωλογικών σχηματισμών και των νερών, επιφανειακών και υπόγειων, που δε χαρακτηρίζονται ως Γεωθερμικό Δυναμικό». Μέχρι το Νοέμβριο του 2007 είχαν καταγραφεί στην Ελλάδα, πάνω από διακόσιες (200) εφαρμογές Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας, συνολικής εγκατεστημένης ισχύος 20 MW και παρουσιάζουν γρήγορη ανάπτυξη, πιθανότατα λόγω των διατάξεων της υφισταμένης νομοθεσίας κατά την διαδικασία μελέτης για ηλεκτροπαραγωγή θα πρέπει να συνταχτεί συνταθεί ένας φάκελος που θα σταλεί στην ΔΕΗ με έγγραφα δανειοδότησης λειτουργίας του έργου-μονάδας παραγωγής ενέργειας. Γεωλογική μελέτη Κατά την μελέτη αυτή θα πρέπει να οριστούν τα πεδία ενθαλπίας που διαθέτει το μέρος εγκατάστασης μας.ο τρόπος που θα καθοριστεί η ποιότητα της ενθαλπίας είναι να πραγματοποιηθεί τοπική γεώτρηση στο μέρος τοποθέτησης. Εγκατάσταση Εργασίες εγκατάστασης Κατά την διαδικασία εγκατάστασης της μονάδας θα πρέπει να

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα σωστής και αδιάλειπτης λειτουργίας των συστημάτων της μονάδας. Σχηματική απεικόνιση ηλεκτροπαραγωγής μέσω γεωθερμίας Για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, ζεστό νερό σε θερμοκρασίες πού κυμαίνονται από 150ο C μέχρι περισσότερο από 370ο C μεταφέρεται με γεωτρήσεις από υπόγειες δεξαμενές σε ειδικές δεξαμενές και με την απελευθέρωση της πίεσης μετατρέπεται σε ατμό. Ο ατμός διαχωρίζεται από τα ρευστά και τροφοδοτεί τουρμπίνες που κινούν γεννήτριες. Τα γεωθερμικά ρευστά διοχετεύονται σε περιφερειακά τμήματα της δεξαμενής για να βοηθήσουν να διατηρηθεί η πίεση Παράμετροι παραγωγής ηλεκτρικής ενεργείας μέσω γεωθερμίας Για να αξιοποιηθεί μία πηγή γεωθερμίας,για χρήση της ως προς παραγωγή ενέργειας θα πρέπει να ληφθούν κάποιοι παράγοντες υπόψιν.

63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ Θα πρέπει να γίνουν οι μελέτες και οι σωστές κινήσεις ώστε να πούμε ότι η επένδυση είναι κερδοφόρος. Βάθος εξόρυξης ορίζετε το βάθος που θα εισέλθουμε στην γη ώστε η μονάδα παραγωγής αντλήσει την επιθυμητή ενέργεια. Μορφή εξόρυξης είναι η μορφή που θα χρησιμοποιήσουμε για παραγωγή ενέργειας (νερό, ατμός, ρευστό υλικό μάγμα). Η θερμοκρασία αποτελεί σημαντική παράμετρο όσον αφορά την αξιοποίηση και την εκμετάλλευση των γεωθερμικών πεδίων. Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, σε πενήντα ένα (51) γεωθερμικά πεδία η θερμοκρασία των ρευστών κυμαίνεται από C, δηλαδή πρόκειται για πεδία χαμηλής ενθαλπίας ενώ μόνο σε έξι (6) γεωθερμικά πεδία η θερμοκρασία των ρευστών είναι μεγαλύτερη από 90 C, είναι δηλαδή γεωθερμικά πεδία υψηλής ενθαλπίας. Σε δυο (2) γεωθερμικά πεδία η θερμοκρασία των ρευστών είναι μεγαλύτερη από 150 C (325 C στη Μήλο και 400 C στη Νίσυρο), τα οποία μάλιστα είναι τα σημαντικότερα πεδία υψηλής ενθαλπίας στον Ελληνικό χώρο. Η Αλατότητα επίσης αποτελεί ακόμα μια παράμετρο διότι η χημική σύνθεση των ρευστών, έχει μεγάλη σημασία, τόσο για την ισορροπία, όσο και για τον τρόπο εκμετάλλευσης τους. Κατά τη μετάβαση