Καβάλα, / /2011. Εγκρίνεται η Πτυχιακή Εργασία. Η επιβλέπουσα Καθηγήτρια. Κόγια Φωτεινή

Transcript

1

2 Καβάλα, / /2011 Εγκρίνεται η Πτυχιακή Εργασία Η επιβλέπουσα Καθηγήτρια Κόγια Φωτεινή Η Εξεταστική Επιτροπή 1. Κόγια Φωτεινή 2. Καρακουλίδης Κωνσταντίνος 3. Κόγιας Παναγιώτης ii

3 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER Σπουδαστές Γεωργόπουλος Ιωάννης Α.Ε.Μ.: 4070 Μουτάκης Διονύσιος Α.Ε.Μ.: 4164 Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Κόγια Γρ. Φωτεινή Καβάλα, Ιούλιοs 2011 iii

4

5

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η Εργασία αυτή αποτελεί την Πτυχιακή μας Εργασία στα πλαίσια των σπουδών μας στο Τμήμα Ηλεκτρολογίας του Τ.Ε.Ι. Καβάλας. Η εκπόνησή της ξεκίνησε τον Απρίλιο του 2011 και ολοκληρώθηκε τον Ιούλιο του 2011, υπό την επίβλεψη της Καθηγήτριας κας Κόγια Γρ. Φωτεινής, Καθηγήτριας Εφαρμογών του Τομέα Φυσικής, του Γενικού Τμήματος Θετικών Επιστημών, της Σχολής Τεχνολογικών Εφαρμογών, του Τ.Ε.Ι. Καβάλας. Στην Πτυχιακή αυτή Εργασία μελετάμε τη λειτουργία της κυματικής διάταξης Oyster. Ο τελικός στόχος αυτής ήταν η συγκέντρωση στοιχείων, η διατύπωση παρατηρήσεων και η εξαγωγή συμπερασμάτων τα οποία πιθανό να φανούν χρήσιμα στη μελλοντική ευρεία αξιοποίηση της θαλάσσιας ενέργειας. Αισθανόμαστε την υποχρέωση να ευχαριστήσουμε θερμά την Καθηγήτρια κα Κόγια Φωτεινή, τόσο για την ανάθεση του θέματος, όσο και για το αμείωτο ενδιαφέρον και την προθυμία της στην εξεύρεση πληροφοριών, για τις εύστοχες υποδείξεις σχετικά με τον τρόπο χειρισμού του θέματος, καθώς επίσης και για την αμέριστη βοήθεια, καθοδήγηση και συμπαράσταση που μας παρείχε όλο αυτό το διάστημα. Η συμβολή της στην πραγματοποίηση αυτής της εργασίας ήταν καθοριστική. Τελειώνοντας, θα ήταν παράλειψή μας να μην αναφερθούμε σε όλους αυτούς που ανήκουν στο φιλικό μας περιβάλλον, οι οποίοι μας συμπαραστάθηκαν και μας ενθάρρυναν κατά την προσπάθεια πραγματοποίησης των στόχων μας. Καβάλα, Ιούλιος 2011 vi

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΞΩΦΥΛΛΟ ΕΓΚΡΙΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΕΞΩΦΥΛΛΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΑΦΙΕΡΩΝΕΤΑΙ & ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ i ii iii iv vi vii ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΡΥΠΑΝΣΗ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΝΕΩΣΗΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΛΕΟΝΕΛΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ Α.Π.Ε ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ Α.Π.Ε. 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ ΜΟΡΦΕΣ ΘΑΛΑΣΣΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΩΝ ΠΑΛΙΡΡΟΙΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΛΙΝΟΥΣ ΩΚΕΑΝΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΛΟΓΩ ΒΑΘΜΙΔΑΣ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ 18

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER 3.1 ΓΕΝΙΚΑ ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΔΟΚΙΜΕΣ ΜΟΝΤΕΛΑ 30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER 4.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ - ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER 5.1 ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΙ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ OYSTER ΠΡΟΣ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΠΑΛΥΝΣΗΣ ΤΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ 44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6.1 Η ΔΥΝΑΜΗ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ 47 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 49

9 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1.1 Ο Πλανήτης Γή 2 Εικόνα 1.2 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας 5 Εικόνα 2.1 Παλίρροια των κυμάτων 10 Εικόνα 2.2 Ο σταθμός στη La Rance 12 Εικόνα 2.3 Ο σταθμός στη SeaGen Tidal System 13 Εικόνα 2.4 Εγκαταστάσεις Παραγωγής Ενέργειας του θερμοκλινούς των ωκεανών 17 Εικόνα 3.1 Διατάξεις Οyster από την Αquamarine Power 22 Εικόνα 3.2 Τοποθέτηση της διάταξης Oyster 22 Εικόνα 3.3 Τα Μέλη της Aquamarine Power με τον Υπουργό Alex Salmond 23 Εικόνα 3.4 Κατασκευή του Oyster 1 25 Εικόνα 3.5 Μεταφορά του Oyster 1 26 Εικόνα 3.6 Το Oyster 1 στα νησιά Orkney 27 Εικόνα 3.7 Το Oyster 1 σε λειτουργία 28 Εικόνα 3.8 Μηχανικός της Aquamarine Power 29 Εικόνα 3.9 Η δυτική ακτή των νήσων Orkney 29 Εικόνα 3.10 Μοντέλο Οyster 1 31 Εικόνα 3.11 Μοντέλο Οyster 2 31 Εικόνα 4.1 Κυματική διάταξη Oyster 1 34 Εικόνα 4.2 Μοντέλο Oyster 38 Εικόνα 5.1 Θαλάσσιο οικοσύστημα 42 Εικόνα 5.2 Ο πλούτος του βυθού 44 Εικόνα 6.1 Θαλάσσια δύναμη 46 Εικόνα 6.2 Oyster 47

10 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 2.1 Αναπτυσσόμενες Τεχνολογίες Θαλάσσιας Ενέργειας 8 Σχήμα 2.2 Σχηματική διάταξη παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τον κυματισμό της θάλασσας 10 Σχήμα 2.3 Σταθμός πριν τη βύθιση στο νερό 13 Σχήμα 2.4 Τουρμπίνα όπου το νερό περνάει γύρω από αυτή 14 Σχήμα 2.5 Κυλινδρική τουρμπίνα 14 Σχήμα 2.6 Παλιρροϊκοί φράχτες 15 Σχήμα 2.7 Παλιρροϊκή γεννήτρια 15 Σχήμα 2.8 Παραγωγή Ενέργειας του θερμοκλινούς των ωκεανών 16 Σχήμα 2.9 Σχήμα 2.10 Αρχή Λειτουργίας Διατάξεων Αξιοποίησης της Ενέργειας λόγω Βαθμίδας Αλατότητας 18 Χερσαίες Εγκαταστάσεις Αξιοποίησης της Ενέργειας λόγω Βαθμίδας Αλατότητας 19 Σχήμα 4.1 Εγκατάσταση Oyster 36 Σχήμα 4.2 Μονάδα μετατροπής υδροηλεκτρικής ισχύος 37 Σχήμα 5.1 Επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον 41

11 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΡΥΠΑΝΣΗ Τα τελευταία χρόνια η ρύπανση του περιβάλλοντος εξαιτίας της μεγάλης τεχνολογικής προόδου και της ραγδαίας βιομηχανικής ανάπτυξης έχει πάρει επικίνδυνες και, σε πολλές περιπτώσεις, καταστροφικές διαστάσεις για τη γήινη βιόσφαιρα. Διακρίνεται σε αστική και βιομηχανική, σε ρύπανση ατμόσφαιρας, νερού και εδάφους και τείνει να καταστρέψει την πανίδα και τη χλωρίδα της Γης, τις θεμελιώδεις δηλαδή προϋποθέσεις της ζωής στον πλανήτη μας. Καθημερινά τεράστιες ποσότητες βιομηχανικών λυμάτων ρυπαίνουν ακτές και θάλασσες, νεκρώνουν το πλαγκτόν, εξαφανίζουν πολλά είδη του φυσικού και του ζωικού βασιλείου και βάζουν σε κίνδυνο την υγεία των ανθρώπων που έρχονται σε επαφή με τη θάλασσα. Χιλιάδες καμινάδες εργοστασίων εκλύουν σε 24-ωρη βάση χιλιάδες τόνους δηλητηριωδών αερίων και σωματιδίων κάνοντας ανυπόφορη τη ζωή εκατομμυρίων κατοίκων αστικών κέντρων, που επιπλέον ασφυκτιούν μέσα στις γιγάντιες και απάνθρωπες πόλεις του αιώνα μας. Από μόνες τους πάντως, η τεχνολογική πρόοδος και η βιομηχανική ανάπτυξη δεν αποτελεί την πηγή του κακού. Αυτό έχει σχέση με τις κερδοσκοπικές διαθέσεις των βιομηχάνων που αρνούνται να υποβληθούν στις δαπάνες της τοποθέτησης φίλτρων και συστημάτων βιολογικού και βιοχημικού καθαρισμού των δηλητηριωδών αερίων και λυμάτων που εκπέμπουν ή αποβάλλουν οι επιχειρήσεις τους. Η διάσωση του φυσικού περιβάλλοντος από τη ρύπανση και την καταστροφή, αποτελεί σήμερα οξύτατο οικονομικό και κοινωνικοπολιτικό πρόβλημα και συνεγείρει εκατομμύρια ανθρώπους, οι οποίοι αγωνίζονται για την αποτροπή της ~ 1 ~

12 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο κατάστασης του φυσικού περιβάλλοντος και την εξασφάλιση ανθρώπινων συνθηκών ζωής. Εικόνα 1.1 Ο Πλανήτης Γη Τα τελευταία χρόνια οι Ελληνικές θάλασσες και ακτές μολύνονται επικίνδυνα από τα βιομηχανικά λύματα και απόβλητα των υπονόμων των μεγάλων πόλεων. Όλοι γνωρίζουμε το τεράστιο σύννεφο αιθαλομίχλης που καλύπτει την Αθήνα, γνωστό ως νέφος. Πρόκειται για το φαινόμενο φωτοχημικής ρύπανσης το οποίο προέρχεται από τη βιομηχανία, τα καυσαέρια των αυτοκινήτων και των κεντρικών θερμάνσεων. Ως τα μέσα της δεκαετίας του 80 λειτουργούσαν στην περιοχή της ~ 2 ~

13 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο Αττικής περίπου 3600 βιομηχανίες. Το νέφος έχει σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία των ανθρώπων. Το μονοξείδιο του άνθρακα δεσμεύει την αιμοσφαιρίνη, εμποδίζει την οξυγόνωση των ιστών και δυσκολεύει την αναπνοή. Προκαλεί εύκολη κόπωση, δύσπνοια, πονοκεφάλους και διαταραχές στην όραση. Τα κυριότερα προβλήματα ρύπανσης στην Ελλάδα συνοψίζονται στα ακόλουθα: ατμοσφαιρική ρύπανση, ρύπανση υδάτων, στερεά απόβλητα, πυρκαγιές, απειλή βιοποικιλότητας και φυσικών αποθεμάτων και ηχητική ρύπανση. Οι κυριότερες μορφές ρύπανσης είναι: Ατμοσφαιρική Ρύπανση Φωτορύπανση Σκουπίδια Ηχορύπανση Ρύπανση Εδάφους Ραδιενεργός Μόλυνση Θερμική Ρύπανση Ρύπανση των Υδάτων Οπτική Ρύπανση 1.2 ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η εξοικονόμηση ενέργειας αναφέρεται σε προσπάθειες για την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Η εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να επιτευχθεί με την αύξηση της αποδοτικής χρήσης της ενέργειας, σε συνδυασμό με μειωμένη κατανάλωση ενέργειας ή και τη μείωση της κατανάλωσης από τις συμβατικές πηγές ενέργειας. Η εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της οικονομίας, της περιβαλλοντικής ποιότητας, της εθνικής ασφάλειας, προσωπική ασφάλεια, καθώς και τη βελτίωση της ανθρώπινης ζωής. Άτομα και οργανισμοί οι οποίοι είναι άμεσα συνδεδεμένοι με τους καταναλωτές ενέργειας μπορούν να επιλέξουν να ~ 3 ~

14 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο εξοικονομούν ενέργεια για την μείωση του ενεργειακού κόστους και την προώθηση της οικονομικής ασφάλειας. Οι βιομηχανικοί και εμπορικοί χρήστες μπορούν να αυξήσουν την ενεργειακή απόδοση κατά τη χρήση και να μεγιστοποιήσουν τα κέρδη. 1.3 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οι ήπιες μορφές ενέργειας [ή Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.) ή νέες πηγές ενέργειας ή πράσινη ενέργεια] είναι μορφές εκμεταλλεύσιμης ενέργειας που προέρχονται από διάφορες φυσικές διαδικασίες, όπως ο άνεμος, η γεωθερμία, η κυκλοφορία του νερού και άλλες. Ο όρος «ήπιες» αναφέρεται σε δυο βασικά χαρακτηριστικά τους. Καταρχάς, για την εκμετάλλευσή τους δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέμβαση, όπως 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, διοξείδιο του άνθρακα ή τοξικά και ραδιενεργά απόβλητα, όπως οι υπόλοιπες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα. Έτσι οι Α.Π.Ε. θεωρούνται από πολλούς μία αφετηρία για την επίλυση των οικολογικών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η Γη. Ως «ανανεώσιμες πηγές» θεωρούνται γενικά οι εναλλακτικές των παραδοσιακών πηγών ενέργειας (π.χ. του πετρελαίου ή του άνθρακα), όπως η ηλιακή και η αιολική. Ο χαρακτηρισμός «ανανεώσιμες» είναι κάπως καταχρηστικός, μιας και ορισμένες από αυτές τις πηγές, όπως η γεωθερμική ενέργεια δεν ανανεώνονται σε κλίμακα χιλιετιών. Σε κάθε περίπτωση οι Α.Π.Ε. έχουν μελετηθεί ως λύση στο πρόβλημα της αναμενόμενης εξάντλησης των (μη ανανεώσιμων) αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων. Τελευταία από την Ευρωπαϊκή Ένωση, αλλά και από πολλά μεμονωμένα κράτη, υιοθετούνται νέες πολιτικές για τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, που προάγουν τέτοιες εσωτερικές πολιτικές και για τα κράτη μέλη. Οι Α.Π.Ε. αποτελούν τη βάση του μοντέλου οικονομικής ανάπτυξης της πράσινης οικονομίας και κεντρικό σημείο εστίασης της σχολής των οικολογικών οικονομικών, η οποία έχει κάποια επιρροή στο οικολογικό κίνημα. ~ 4 ~

15 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο Εικόνα 1.2 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας 1.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ Α.Π.Ε. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα των Α.Π.Ε. αναφέρονται παρακάτω: 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. ~ 5 ~

16 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο 1.5 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ Α.Π.Ε. Εκτός από τα παραπάνω πλεονεκτήματα οι Α.Π.Ε. παρουσιάζουν και ορισμένα χαρακτηριστικά που δυσχεραίνουν την αξιοποίηση και ταχεία ανάπτυξή τους: Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι αυτόν 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 από το νερό και έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. ~ 6 ~

17 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΚΕΦΑΛΑΙO 2 o ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Η θαλάσσια ενέργεια υπάρχει σε διάφορες μορφές στις θάλασσες και τους ωκεανούς. Αποτελεί μια ανανεώσιμη μορφή ενέργειας και μπορεί να ληφθεί με διαφόρους τρόπους. Η θαλάσσια ενέργεια έχει τη δυνατότητα να αποτελέσει τον ακρογωνιαίο λίθο της αειφόρου οικονομίας, συντελώντας στην ασφάλεια εφοδιασμού, στην εξασθένιση του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής, στον περιορισμό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, στην ανάπτυξη του ενεργειακού μείγματος και στη δημιουργία μιας νέας Βιομηχανίας που θα προσφέρει μέχρι το 2050 περίπου νέες θέσεις εργασίας. Το νερό έχει περίπου 1000 φορές μεγαλύτερη κινητική ενέργεια από τον αέρα, απαιτώντας συστήματα μικρότερου μεγέθους για την παραγωγή της ίδιας περίπου ποσότητας ηλεκτρικού ρεύματος. Προς το παρόν τα συστήματα θαλάσσιας ενέργειας είναι αντιμέτωπα με πληθώρα προκλήσεων, οι οποίες πρέπει να υπερνικηθούν για να αξιοποιηθούν οι δυνατότητές τους, και η Βιομηχανία της θαλάσσιας ενέργειας βρίσκεται σε κρίσιμο στάδιο ανάπτυξης. Ο μεγαλύτερος φραγμός στην ανάπτυξη της θαλάσσιας ενέργειας σήμερα είναι το υψηλό της κόστος. Όπως κάθε σύστημα που εισάγεται στο θαλάσσιο περιβάλλον, τα συστήματα θαλάσσιας ενέργειας θα έχουν κάποιες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η επιλογή της βέλτιστης θέσης εγκατάστασης θα πρέπει να γίνει με τη χρήση εργαλείων θαλάσσιου χωροταξικού σχεδιασμού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα κάποιων πρώτων μελετών, η λειτουργία των συστημάτων θαλάσσιας ενέργειας έχει περιορισμένες επιπτώσεις στο περιβάλλον, οι οποίες μάλιστα αφορούν την περιοχή της θέσης εγκατάστασης. Για να μπορέσει η κυματική ενέργεια να αποσπάσει την ~ 7 ~

18 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο απαραίτητη δημόσια υποστήριξη, θα χρειαστεί να καταδειχθεί η συμβατότητα των συστημάτων κυματικής ενέργειας με τα οικολογικά συστήματα και τις ανθρωπογενείς χρήσεις του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Επομένως, η ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων αποδεικνύεται κρίσιμης σημασίας. Οι εταιρείες οι οποίες δραστηριοποιούνται στο συγκεκριμένο τομέα αναγνωρίζουν τις προκλήσεις που πρέπει να υπερνικηθούν και είναι έτοιμες να επενδύσουν τα χρήματα και το χρόνο που απαιτούνται για την προώθηση της Βιομηχανίας της θαλάσσιας ενέργειας. Η συνεργασία για αξιοποίηση της θαλάσσιας ενέργειας προσφέρει μοναδικές ευκαιρίες έρευνας & ανάπτυξης για τους εμπλεκόμενους και η ανερχόμενη τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί ανά την υφήλιο. Σχήμα 2.1 Αναπτυσσόμενες Τεχνολογίες Θαλάσσιας Ενέργειας ~ 8 ~

19 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο 2.2 ΜΟΡΦΕΣ ΘΑΛΑΣΣΙAΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η ενέργεια της θάλασσας απαντάται με τις μορφές: Ενέργεια των κυμάτων με υπολογιζόμενο δυναμικό 1 10 TW. Ενέργεια των παλιρροιών και των ρευμάτων με υπολογιζόμενο δυναμικό 0, TW. TW. TW. Ενέργεια του θερμοκλινούς των ωκεανών με υπολογιζόμενο δυναμικό 2 Ενέργεια λόγω βαθμίδας αλατότητας με υπολογιζόμενο δυναμικό 2, ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ Κυματική Ενέργεια είναι η μορφή ενέργειας που προκύπτει από την κινητική ενέργεια των κυμάτων. Το φαινόμενο των ανέμων έχει ως συνέπεια το σχηματισμό κυμάτων τα οποία είναι εκμεταλλεύσιμα σε περιοχές με υψηλό δείκτη ανέμων και σε ακτές ωκεανών. Η κινητική ενέργεια των κυμάτων μπορεί να περιστρέψει την τουρμπίνα, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η ανυψωτική κίνηση του κύματος πιέζει τον αέρα προς τα πάνω, μέσα στο θάλαμο και θέτει σε περιστροφική κίνηση την τουρμπίνα έτσι ώστε η γεννήτρια να παράγει ρεύμα. Αυτός είναι ένας μόνο τύπος εκμετάλλευσης της ενέργειας των κυμάτων. Η παραγόμενη ενέργεια είναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες μιας οικίας, ενός φάρου κ.λπ. Η θαλάσσια επιφάνεια απορροφά τεράστιες ποσότητες ηλιακής και αιολικής ενέργειας, η οποία εμφανίζεται στη θάλασσα σε διάφορες μορφές, όπως κύματα ή ρεύματα. Επιπλέον, το θαλάσσιο σύστημα επηρεάζεται από τις βαρύτιμες αλληλεπιδράσεις του πλανήτη μας με τον Ήλιο και τη Σελήνη. Ο μηχανισμός αυτός, αργά αλλά ρυθμικά, κινητοποιεί ασύλληπτες ποσότητες ύδατος, δημιουργώντας το φαινόμενο της παλίρροιας. Διάφορες άλλες πηγές ενέργειας στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι το θερμικό δυναμικό μεταξύ των ανώτερων και των κατώτερων, ψυχρότερων, θαλάσσιων στρωμάτων, ή μεταβολές πυκνότητας σε θαλάσσια στρώματα διαφορετικής λιτότητας. ~ 9 ~

20 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Σχήμα 2.2 Σχηματική διάταξη παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τον κυματισμό της θάλασσας ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΩΝ ΠΑΛΙΡΡΟΙΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Εικόνα 2.1 Παλίρροια των κυμάτων Οι τεχνολογίες παλιρροιακής ενέργειας αξιοποιούν την αυξομείωση της θαλάσσιας στάθμης κατά την παλίρροια. Οι παλίρροιες έχουν σταθερές περιόδους ~ 10 ~

21 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο περίπου 12,5 και 24 ωρών και για το λόγο αυτό είναι προβλέψιμες. Οι αυξομειώσεις της θαλάσσιας στάθμης κατά την παλίρροια είναι συνυφασμένες με «παλιρροιακά ρεύματα», οριζόντιες μετατοπίσεις θαλάσσιας μάζας, οι οποίες έχουν περίπου την ίδια περιοδικότητα. Τα ρεύματα είναι ισχυρά και θεωρούνται ιδιαίτερα κατάλληλα για ενεργειακή αξιοποίηση, επειδή εμφανίζονται σε σχετικά μικρά βάθη. Η αξιοποίηση της παλιρροϊκής ενέργειας χρονολογείται από εκατοντάδες χρόνια πριν, αφού με τα νερά που δεσμεύονταν στις εκβολές ποταμών από την παλίρροια, κινούνταν νερόμυλοι. Η εκμετάλλευση της δυναμικής ενέργειας της παλίρροιας γίνεται με την κατασκευή ενός φράγματος στην είσοδο ενός κόλπου ή θαλάσσιου διαύλου, δημιουργώντας έτσι μία φυσική δεξαμενή. Κατά την άνοδο της παλίρροιας το νερό εισέρχεται στη φυσική αυτή δεξαμενή μέσα από υδατοφράκτες, οι οποίοι κλείνουν όταν η παλίρροια φτάσει στο ζενίθ. Οι υδατοφράκτες ανοίγουν πάλι στο ναδίρ της παλίρροιας, επιτρέποντας την έξοδο του νερού διά μέσου υδροστροβίλων. Η τεχνολογία αυτή μπορεί να θεωρηθεί «ώριμη». Ωστόσο, λίγοι σταθμοί αυτού του τύπου έχουν κατασκευασθεί ανά τον κόσμο. Τα παλιρροιακά ρεύματα θεωρούνται ιδιαίτερα αποδοτική πηγή ενέργειας. Την τελευταία δεκαετία πολλοί ευρωπαϊκοί οργανισμοί και τεχνικές εταιρείες έχουν εστιάσει τις δραστηριότητές τους σε αυτόν τον τομέα. Οι τεχνολογίες είναι παρόμοιες προς αυτές της αιολικής ενέργειας, χρησιμοποιούν δηλαδή στροβίλους οριζόντιου ή κατακόρυφου άξονα, πλωτούς ή πακτωμένους στον θαλάσσιο πυθμένα. Λόγω της πολύ μεγαλύτερης πυκνότητας του ύδατος, το μέγεθος ενός στροβίλου παλιρροιακού ρεύματος είναι πολύ μικρότερο, περίπου το 1/4, από αυτό μίας ανεμογεννήτριας της ίδιας ηλεκτρικής ισχύος. Επιπλέον, η οπτική και ακουστική όχληση από στροβίλους παλιρροιακών ρευμάτων είναι μηδαμινή. Στην Ευρώπη, αξιοποιήσιμα παλιρροιακά ρεύματα εντοπίζονται στα στενά της Μάγχης και στη νότια Ιρλανδία. Επίσης σημαντικά ρεύματα απαντώνται στην περιοχή της Μεσσίας στην Ιταλία, καθώς και στο Αιγαίο Πέλαγος, με γνωστότερο το ρεύμα του Ευρίπου. Αν και η συστηματική έρευνα στον τομέα αυτό ξεκίνησε την τελευταία δεκαετία, ήδη στην Ευρώπη έχουν εγκατασταθεί και λειτουργούν με επιτυχία αρκετοί πιλοτικοί σταθμοί. Για το κοντινό μέλλον προγραμματίζονται μεγάλες εγκαταστάσεις ισχύος αρκετών MW. Ο πρώτος και μεγαλύτερος συνολικής ισχύος 240 MW παλιρροιακός σταθμός κατασκευάσθηκε τη δεκαετία του 1960 στον ποταμό La Rance στις ακτές της ~ 11 ~

22 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Βορειοδυτικής Γαλλίας το 1962 και οι υδροστρόβιλοί του μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια καθώς το νερό κινείται κατά τη μια ή την άλλη κατεύθυνση. Άλλοι τέτοιοι σταθμοί λειτουργούν στη Ρωσία, στη θάλασσα Barents και στον κόλπο Fuhdy της Νέας Σκωτίας. Εικόνα 2.2 Ο σταθμός στη La Rance Ο πιο πρόσφατος εγκατεστημένος σταθμός είναι το Sea Gen Tidal System στο Strangford Lough της Βόρειας Ιρλανδίας, 400 m από την ακτή. Είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο σύστημα παραγωγής ενέργειας από παλιρροιακά ρεύματα (στο είδος του), με δυναμικότητα 1,2 MW. Η μονάδα ζυγίζει 1000 tn και τοποθετήθηκε στον πυθμένα στις 2 Απριλίου Έχει 4 γεννήτριες που θα λειτουργούν ώρες την ημέρα και θα παράγουν ενέργεια για 1000 νοικοκυριά. Ο τρόπος παραγωγής ηλεκτρισμού από τις παλίρροιες μοιάζει πολύ με αυτόν της υδροηλεκτρικής ενέργειας με τη διαφορά ότι το νερό κινείται σε δύο ~ 12 ~

23 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο κατευθύνσεις, ένας σημαντικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη στην κατασκευή γεννητριών. Εικόνα 2.3 Ο σταθμός στη SeaGen Tidal System Σχήμα 2.3 Σταθμός πριν τη βύθιση στο νερό Το πιο απλό σύστημα παραγωγής ενέργειας από παλίρροιες περιλαμβάνει ένα φράγμα στην εκβολή ενός ποταμού. Κάποιες θύρες στο φράγμα επιτρέπουν την ~ 13 ~

24 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο είσοδο θαλασσινού νερού στη δεξαμενή που σχηματίζεται πίσω από το φράγμα. Η κίνηση του νερού προς τη δεξαμενή κατά την άνοδο της παλίρροιας και από τη δεξαμενή κατά την άμπωτη κινεί τουρμπίνες και γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρισμό. Στην παρακάτω φωτογραφία φαίνεται ο σταθμός πριν τη βύθιση στο νερό. Σχήμα 2.4 Τουρμπίνα όπου το νερό περνάει γύρω από αυτή Σχήμα 2.5 Κυλινδρική τουρμπίνα Πολλά είδη τουρμπίνας χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από παλίρροιες. Για παράδειγμα η μονάδα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος La Rance κοντά στο St Malo στις ακτές της Βρετάνης στη Γαλλία ~ 14 ~

25 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο χρησιμοποιεί τουρμπίνα όπου το νερό περνάει γύρω από αυτή κάνοντας τη συντήρησή της δύσκολη αφού η πρόσβαση προς αυτή είναι δύσκολη. Σχήμα 2.6 Παλιρροϊκοί φράχτες Σχήμα 2.7 Παλιρροϊκή γεννήτρια ~ 15 ~

26 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Αρκετά προγράμματα εκμετάλλευσης της παλιρροϊκής ενέργειας στη Μεγάλη Βρετανία προτείνουν τη χρήση κυλινδρικών τουρμπίνων. Σε αυτές η φτερωτή συνδέεται μέσω ενός μεγάλου άξονα με κάποια κλίση με τη γεννήτρια έτσι ώστε η πρόσβαση και η συντήρηση να είναι εύκολη. Οι παλιρροϊκοί φράχτες μοιάζουν με τεράστιες περιστρεφόμενες πόρτες που μπλοκάρουν εντελώς την είσοδο ενός καναλιού έτσι ώστε όλο το νερό της παλίρροιας να περνάει από αυτές. Μετά την πετρελαϊκή κρίση του 1970 προτάθηκε η χρήση παλιρροϊκών γεννητριών αλλά μόλις τα τελευταία 5 χρόνια άρχισε η κατασκευή τους όταν λειτούργησε η τουρμπίνα στο Loch Linnhe. Μοιάζει με ανεμογεννήτρια αλλά προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις προηγούμενες, μέσα στα οποία είναι και οι μειωμένες αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Οι παλιρροϊκές γεννήτριες εκμεταλλεύονται τα παλιρροϊκά ρεύματα που κινούνται με ταχύτητα 2-3 m/s για να παράγουν ηλεκτρισμό μεταξύ 4 και 13 kw/m ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΛΙΝΟΥΣ ΩΚΕΑΝΩΝ Σχήμα 2.8 Παραγωγή Ενέργειας του θερμοκλινούς των ωκεανών ~ 16 ~

27 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο 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 0 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/m μετώπου κύματος) και η δυνατότητα παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση από το άφθονο θαλασσινό νερό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. Στα μειονεκτήματα από τη χρήση της ενέργειας των ωκεανών αναφέρεται το κόστος μεταφοράς της ενέργειας στη στεριά. Εικόνα 2.4 Εγκαταστάσεις Παραγωγής Ενέργειας του θερμοκλινούς των ωκεανών ~ 17 ~

28 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΛΟΓΩ ΒΑΘΜΙΔΑΣ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ Σημαντική έρευνα έλαβε χώρα από το 1975 ως το 1985 και μικρής κλίμακας προσπάθειες παραγωγής ενέργειας έγιναν στην Ιαπωνία, στο Ισραήλ και στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η αρχή στην οποία βασίζεται η παραγωγή ενέργειας λόγω της βαθμίδας αλατότητας είναι η εκμετάλλευση της εντροπίας της ανάμιξης γλυκού νερού με αλμυρό νερό. Η διαφορά στην αλατόμητα μεταξύ του νερού της θάλασσας και του γλυκού νερού δημιουργεί μια διαφορά πίεσης. Εάν στο όριο μεταξύ του νερού της θάλασσας και του γλυκού νερού τοποθετηθεί μια δημοπρατώ μεμβράνη, το γλυκό νερό θα διαπεράσει αργά διαμέσου της εξαιτίας της όσμωσης. Μπορεί να εξαχθεί ενέργεια με την εκμετάλλευση της διαφοράς πίεσης. Το ποσό ενέργειας που εξάγεται είναι ανάλογο προς αυτήν τη διαφορά πίεσης. Αυτή η πηγή ενέργειας δεν είναι εύκολο να γίνει κατανοητή γιατί δε γίνεται απευθείας αισθητή στη φύση με τη μορφή θερμότητας, καταρρακτών, ανέμου, κυμάτων ή ακτινοβολίας. Σχήμα 2.9 Αρχή Λειτουργίας Διατάξεων Αξιοποίησης της Ενέργειας λόγω Βαθμίδας Αλατότητας ~ 18 ~

29 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Η ενέργεια λόγω της βαθμίδας αλατότητας είναι από τις μεγαλύτερες Α.Π.Ε. ενέργειας η οποία είναι ακόμη ανεκμετάλλευτη. Η εκμεταλλεύσιμη ενέργεια είναι μεγάλη και αντιστοιχεί σε 2,6 MW για κάθε m 3 /s γλυκού νερού που αναμιγνύεται με θαλασσινό νερό. Σχήμα 2.10 Χερσαίες Εγκαταστάσεις Αξιοποίησης της Ενέργειας λόγω Βαθμίδας Αλατότητας Υπολογίζεται ότι η εκμετάλλευση της ενέργειας αυτής σε Παγκόσμια Κλίμακα θα έδινε 2000 toe/y. Το κόστος εκμετάλλευσης της ενέργειας από αυτήν την πηγή είναι υψηλότερο από την πλέον παραδοσιακή υδροηλεκτρική πηγή ισχύος, αλλά είναι συγκρίσιμο με άλλες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας που ήδη παράγονται σε εγκαταστάσεις πλήρους κλίμακας. ~ 19 ~

30 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι για την εξαγωγή αυτής της ενέργειας. Η πλέον υποσχόμενη μέθοδος είναι η χρήση ημιπερατών μεμβρανών. ~ 20 ~

31 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER 3.1 ΓΕΝΙΚΑ Πρόσφατα η εταιρεία Aquamarine Power με έδρα το Εδιμβούργο παρουσίασε τα σχέδια της για την εγκατάσταση ενός νέου τύπου συστήματος ενέργειας από κύματα και το τοποθέτησε στο βυθό ανοικτά της ακτής των Νήσων Orkney. Το ονόμασε Oyster, το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί μια βάση στην ξηρά που είναι πολύ πιο εύκολο να διατηρηθεί από τα τυποποιημένα σχέδια ενέργειας των κυμάτων, και το σύστημα είναι ικανό να λειτουργεί σε μικρά βάθη, καθιστώντας την λειτουργία του πιο συνεκτική από τα συστήματα που λειτουργούν μακριά και έξω στη θάλασσα. Κάθε μονάδα έχει τη δυνατότητα παραγωγής KW ηλεκτρικής ενέργειας, τόσο που σε εμπορική εκμετάλλευση των δέκα μονάδων θα μπορούσε να προσφέρει καθαρή ενέργεια για μια πόλη 3000 σπιτιών!!!! Το «στρείδι» όπως βαφτίστηκε από την εταιρεία που τη δημιούργησε, αφού παραπέμπει στο ανοικτό κέλυφος του οστρακοειδούς με τη βάση της να ακουμπά σταθερά στον πυθμένα και το «καπάκι» της να ταλαντώνεται πίσω - μπρος, καθώς χτυπούν πάνω του τα κύματα, μπορεί να εγκατασταθεί σε βάθος m, ώστε ο κατακόρυφος «υδατοφράκτης» της μονάδας να κλίνει δεξιά - αριστερά, ανάλογα με τη φορά των κυμάτων. Μέσω ενός υποβρύχιου καλωδίου που περιέχει πεπιεσμένο θαλασσινό νερό, η παλινδρομική αυτή κίνηση μεταφέρεται στην ακτή και σε μια υδροηλεκτρική γεννήτρια. Στη Σκωτία αναμένεται να χρησιμοποιηθούν 200 τέτοιες μονάδες, ισχύος 1 MW. ~ 21 ~

32 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Εικόνα 3.1 Διατάξεις Οyster από την Αquamarine Power Εικόνα 3.2 Τοποθέτηση της διάταξης Oyster ~ 22 ~

33 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Το Oyster είναι μια υδροηλεκτρική συσκευή ενέργειας που χρησιμοποιεί τα κύματα για την κίνηση των κυμάτων του ωκεανού και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι συνδεδεμένο με ένα Power Connector Frame (PCF), το οποίο είναι βιδωμένο στο βυθό της θάλασσας, και με μία μονάδα Power Capture (PCU). Η PCU στρέφει το ανοδικό πτερύγιο που κινείται πέρα δώθε με την κίνηση των κυμάτων. Η κίνηση του πτερυγίου οδηγεί δύο υδραυλικά έμβολα που τροφοδοτούν υψηλή πίεση του νερού σε έναν χερσαίο υδροηλεκτρικό στρόβιλο, ο οποίος κινεί μια γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Τα Oyster είναι σταθμευμένα στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Θαλάσσιας Ενέργειας (EMEC) στις εγκαταστάσεις της Billia Croo στα νησιά Orkney της Σκωτίας και είναι σήμερα η μεγαλύτερη συσκευή κυματικής ενέργειας που λειτουργεί στον κόσμο. Η Aquamarine Power εγκαθιστά το Oyster στο EMEC τον Αύγουστο του Στις 20 Νοέμβρη 2009, το Oyster ξεκίνησε επίσημα να συνδέεται με το Εθνικό Δίκτυο (UK) από τον πρώτο Υπουργό της Σκωτίας, Αlex Salmond. Εικόνα 3.3 Τα Μέλη της Aquamarine Power με τον Υπουργό Alex Salmond ~ 23 ~

34 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Μιλώντας κατά την έναρξη, ο Υπουργός Alex Salmond, ο οποίος είχε την τιμή να ενεργοποίηση το Oyster, δήλωσε: «Είμαι ευτυχής να δω από πρώτο χέρι την πλήρη κλίμακα του Oyster που τώρα εγκαταστάθηκε και λειτουργεί στην ανοιχτή θάλασσα. Αυτό είναι ένα βασικό ορόσημο για την Aquamarine Power και για τον θαλάσσιο τομέα των ανανεώσιμων πηγών της Σκωτίας». «Η Δυνητική ικανότητα της Σκωτίας στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας υπολογίζεται ότι είναι περίπου 60 GW. Το νερό μας κρατάει περίπου 10% ενέργειας από τα κύματα του δυναμικού της Ευρώπης και όσο το 1/4 το παλιρροιακό δυναμικό ισχύος της». Η EMEC παρέχει κορυφαίες, σε παγκόσμιο επίπεδο εγκαταστάσεις δοκιμών όπως η Aquamarine και άλλες εταιρείες για να αναπτύξουν την τεχνολογία που απαιτείται για την αξιοποίηση αυτού του τεράστιου ανεκμετάλλευτου δυναμικού. «Είμαι στην ευχάριστη θέση να επιβεβαιώσω τη χρηματοδότηση περίπου 1 εκατομμύριο. (US 1,66 εκατομμύρια δολάρια περίπου) στην Aquamarine Power για την ανάπτυξη του Oyster 2, το οποίο θα μπορέσει να εγκατασταθεί μέσα σε δύο χρόνια». Ο Υπουργός Salmond πρόσθεσε ότι η Κυβέρνηση της Σκωτίας εργάζεται για να διασφαλίσει την κεφαλαιοποίηση σε πλούσιους φυσικούς πόρους της που θα την βοηθήσει να πληροί φιλόδοξους στόχους για την αλλαγής του κλίματος και θα δημιουργήσει περισσότερες και υψηλής ειδίκευσης πράσινες θέσεις εργασίας. Η θαλάσσια βιομηχανία ενέργειας θα μπορούσε να προσφέρει θέσεις εργασίας, συμβάλλοντας (Η.Π.Α. 4,1 δισεκατομμύρια δολάρια) για την οικονομία του Ηνωμένου Βασιλείου το Θαλάσσια ενέργεια όπως αυτή που παράγεται από το Oyster έχει τη δυνατότητα να καλύψει έως και 20% ενεργειακών αναγκών της Βρετανίας. ~ 24 ~ της των Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Aquamarine Power, Μάρτιν McAdam, δήλωσε: «Αυτή είναι μια φανταστική ημέρα για τον κλάδο της ενέργειας των κυμάτων της Aquamarine Power. Έχουμε αποδείξει αυτό που πάντα πίστευα ότι η κυματική ενέργεια μπορεί να παράγει αειφόρο ηλεκτρικής ενέργειας με μηδενικές εκπομπές στα σπίτια μας». Το Ηνωμένο Βασίλειο έχει έναν από τους καλύτερούς πόρους κυματικής ενέργειας στον κόσμο. Τώρα έχει επίσης την καλύτερη τεχνολογία. Είπε επίσης ότι με την πρόσθετη χρηματοδότηση, η Aquamarine Power θα προχωρήσει με την ανάπτυξη της επόμενης γενιάς σε εμπορική κλίμακα Oyster.

35 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο «Αυτό είναι ακριβώς το είδος της στήριξης του κλάδου των αναγκών. Με τη συνεχή υποστήριξη αυτού του είδους μπορούμε να βοηθήσουμε στον εφοδιασμό με ηλεκτρισμό και να οικοδομήσουμε μια μεγάλη, παγκόσμια βιομηχανία εδώ στο Ηνωμένο Βασίλειο». Ο Διευθύνων Σύμβουλος της EMEC, Neil Kermode, δήλωσε: «Ανυπομονώ το Oyster να αποκτήσει πολλά περισσότερα μηχανήματα τα επόμενα χρόνια». Η απόδοσή του θα πρέπει τώρα να παρακολουθείται και τα αποτελέσματα από τις δοκιμές θα αποτελέσουν τη βάση για το σχεδιασμό της επόμενης γενιάς στην εμπορική κλίμακα Oyster. Οι τρέχουσες εξελίξεις έχουν δρομολογηθεί για την οικοδόμηση μιας πιο αποτελεσματικής και ισχυρής γενιάς, την κατασκευή του Oyster ΙΣΤΟΡΙΚΟ Εικόνα 3.4 Κατασκευή του Oyster 1 ~ 25 ~

36 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Το Oyster αναπτύχθηκε στο Εδιμβούργο με βάση την Aquamarine Power, μια εταιρεία που επικεντρώνεται στην κυματική ενέργεια. Η ιδέα προήλθε από την έρευνα στο Queen University, στο Μπέλφαστ, με επικεφαλής τον καθηγητή Trevor Whittaker, του Κέντρου Ερευνών της Queen Aquamarine Power, επίσης, συνεργάστηκε με τις ανανεώσιμες πηγές Technology Ventures Ltd (STVL), θυγατρική της Scottish & Southern Energy (SEE), για τη χρηματοδότηση του έργου Oyster. Η Aquamarine Power ήταν σε θέση να εξασφαλίσει το ποσό των 6,3 εκατομμύρια επένδυση από τη Scottish Enterprise. Επιπλέον, η Επιχείρηση Scottish απένεμε στην Aquamarine Power επιχορήγηση από την ενέργεια κυμάτων και παλιρροιών για την ανάπτυξη και επίδειξη της Υποστήριξης (Ταμείο Υδάτων) Ερευνών. Εικόνα 3.5 Μεταφορά του Oyster 1 ~ 26 ~

37 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Επίσης έλαβε 1,5 εκατομμύριο από τη Sigma Capital Group. PLC Aquamarine. Συνολικά, η Aquamarine Power ήταν σε θέση να αυξήσει το budget στο στάδιο αυτού του σχεδίου. Τον Ιούνιο του 2009, η Aquamarine Power υπέγραψε σύμβαση με τη Frugo Seacore για να εγκαταστήσει τη συσκευή Oyster στο Ευρωπαϊκό Θαλάσσιο Ενεργειακό Κέντρο δοκιμών στο Billia Croo. Το Oyster είχε εγκατασταθεί 400 m ανοιχτά της θάλασσας, δυτικά της νήσου Orkney Mainland, σε 12 m βάθος. Το Oyster είχε εγκατασταθεί τον Αύγουστο του 2009 ωστόσο, εγκαινιάστηκε επίσημα στις 20 Νοεμβρίου 2009 από τον πρώτο Υπουργό της Σκωτίας Alex Salmond. Την ίδια ημέρα, το Oyster συνδέθηκε και άρχισε να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Εικόνα 3.6 Το Oyster 1 στα νησιά Orkney Η Aquamarine Power ελπίζει να εμπορευματοποιήσει το Oyster και έχει ήδη υπογράψει συμφωνία με τη Scottish & Southern Energy για την ανάπτυξη μέχρι 1000 MW εκμεταλλεύσεων κύματος έως το ~ 27 ~

38 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.3 ΔΟΚΙΜΕΣ Η πρώτη δοκιμή έγινε στη Σκωτία. Είχε εγκατασταθεί πρώτα σε πλήρη κλίμακα 315 kw η συσκευή κυματικής ενέργειας Oyster στο χώρο δοκιμών του ευρωπαϊκού θαλάσσιου Ενεργειακού Κέντρου στο Βillia Croo, κοντά στο Stromness στα νησιά Orkney το καλοκαίρι του Ο πρώτος Υπουργός της Σκωτίας Alex Salmond επισήμανε τότε την λειτουργία Oyster1 στις 20 Νοεμβρίου Εικόνα 3.7 Το Oyster 1 σε λειτουργία Το Oyster1 απέδειξε με επιτυχία τη δυνατότητα της χρήσης ενέργειας από τα κύματα, με την βοήθεια αντλίας νερού υψηλής πίεσης σε έναν χερσαίο υδροηλεκτρικό στρόβιλο για να δημιουργήσει ηλεκτρική ενέργεια, επίσης παρέδωσε πάνω από 6000 ώρες λειτουργίας ανοικτής θάλασσας και επιβίωσε μετά από δύο χειμώνες στη θάλασσα. Το Oyster 1 επιτυγχάνει επίσης τη συνεχή παραγωγή 24 ωρών ένα σημαντικό επίτευγμα για μια πρώτη πλήρη κλίμακα. Την άνοιξη του 2011 πήρε το πλεονέκτημα της ηρεμίας στις καιρικές συνθήκες για την άρση δυναμισμού στο πτερύγιο του Oyster 1 και το έλκει από την αποβάθρα του σε μια προστατευόμενη περιοχή στο βυθό Lyness, περίπου δέκα μίλια νότια-ανατολικά της Billia Croo. ~ 28 ~

39 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Τέλος απέφερε σημαντικά την επιχειρησιακή πείρα, τη μάθηση και δεδομένα για χρήση σε μελλοντικά έργα Oyster της Aquamarine Power. Εικόνα 3.8 Μηχανικός της Aquamarine Power Εικόνα 3.9 Η Δυτική ακτή των νήσων Orkney ~ 29 ~

40 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Επίσης μια άλλη δοκιμή έγινε στη Δυτική ακτή Orkney που σε αυτήν έχουν ήδη χορηγηθεί, σε συνεργασία με την SSE Renewables, μια αποκλειστική επιλογή μίσθωσης σε μια έκταση του βυθού στα ανοικτά της Δυτικής ακτής της νήσου Orkney. Αυτό μας επιτρέπει να αρχίσουν να εργάζονται με τους ενδιαφερόμενους φορείς για την πρώτη φάση της προτεινόμενης φάρμα κυμάτων Oyster. Σήμερα διεξάγονται τεχνικές και περιβαλλοντικές μελέτες για την αξιολόγηση της εγκατάστασης σε Oyster συσκευές κυματικής ενέργειας κατά μήκος της ακτής Orkney από την Costo Head στο Βορρά και τη Neban Point στα Νοτιοδυτικά. Επίσης έχουν αξιολογηθεί και έχουν σχεδιαστεί δοκιμές σε άλλες τρείς περιοχές. Δυτική Ακτή των Η.Π.Α. Δυτική Ακτή, Ιρλανδία. Δυτική Ακτή Lewis, Σκωτία. 3.4 ΜΟΝΤΕΛΑ Αυτήν τη στιγμή η εταιρία Aquamarine Power έχει προχωρήσει στην κατασκευή και στο σχεδιασμό δύο μοντέλων. Το πρωτότυπο Oyster 1, στο οποίο έχουμε αναφερθεί παραπάνω, έχει εγκατασταθεί και δοκιμαστεί το καλοκαίρι του 2009 και στην Aquamarine Power χρησιμοποιούν πληροφορίες από αυτό το τεστ για να βελτιώσουν κατά πολύ το σχεδιασμό τους. Ενώ αναφορικά το μοντέλο Oyster2 έχει σχεδιαστεί και θα εγκατασταθεί στα νησιά Orkney αυτό το καλοκαίρι (2011). Σχεδιάστηκε να εγκατασταθούν δύο ακόμη συσκευές Oyster στην ίδια θέση το 2012 και το Το Oyster2 είναι στερεωμένο στο βυθό περίπου μισό μίλι από την ακτή. Σε αυτό σκάνε κύματα στο πλαίσιό του και έτσι ξεκάνει ο μηχανισμός αναδίπλωσης. Οι μεντεσέδες συμμετέχουν στα δύο υδραυλικά έμβολα που είναι συνδεδεμένα με υδροηλεκτρικούς σταθμούς στην ξηρά. Ουσιαστικά το Oyster2 δημιουργεί από την υπεράκτια ενέργεια των κυμάτων σε χερσαία δύναμη του νερού. Κάθε συσκευή κυματικής ενέργειας Oyster2 θα έχει δυναμικό παραγωγής 800 kw και θα συνδεθούν μέσω αγωγών υποθαλάσσιων σε μία και χερσαία υδροηλεκτρική υποδομή. Η ικανότητα παραγωγής κυματικής ενέργειας του Oyster 2 θα είναι 2,4 MW. ~ 30 ~

41 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Εικόνα 3.10 Μοντέλο Οyster 1 Εικόνα 3.11 Μοντέλο Οyster 2 ~ 31 ~

42 ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο Κάποιες διαφορές που θα μπορούσαμε να αναφέρουμε γι αυτά τα δύο μοντέλα είναι πως το Oyster 2 είναι πιο απλό στο σχεδιασμό από το Oyster 1, έχει λιγότερα κινούμενα μέρη, παράγει 250% περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια και είναι πιο εύκολο να διατηρηθεί από το πρώτο. Πολλά θέματα ανάπτυξης στην υπεράκτια βιομηχανία ενέργειας από τα κύματα, έχουν να κάνουν με το κόστος εγκατάστασης σε σχέση με την ποσότητα ενέργειας που εξάγεται. Φαίνεται ότι ο σχεδιασμός του Oyster2 λύνει αυτό το πρόβλημα με την αντικατάσταση των συμβατικών στροβίλων με υδραυλικά έμβολα ώστε να δημιουργήσει την ενέργεια στην ξηρά και όχι στο κύμα. Τρία Oyster2 θα αναπτυχθούν και θα συνδεθούν με το δίκτυο το καλοκαίρι του 2011 στο European Marine Energy Centre στη Σκωτία. Το Oyster2 θα επιδείξει τη σκοπιμότητα της εγκατάστασης πολλών «Στρειδιών» σε μικρές συστοιχίες και, τελικά, σε μεγαλύτερες εκμεταλλεύσεις κυμάτων. Θα είμαστε σε θέση να παρακολουθούμε την αλληλεπίδραση των τριών συσκευών ενέργειας Oyster από τα κύματα και να κατανοήσουμε τις καλύτερες ρυθμίσεις για τη μελλοντικά έργα ενέργειας κυμάτων. Κάθε συσκευή κυματικής ενέργειας Oyster θα μετρά 26 m πλάτος και 16 m ύψος. Η μηχανική τεχνολογία Oyster χρησιμοποιεί την ευρεία κυματική πηγή ενέργειας στον κόσμο για την παραγωγή καθαρής βιώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας. ~ 32 ~

43 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER 4.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER Εικόνα 4.1 Κυματική διάταξη Oyster 1 Σε αντίθεση με πολλές άλλες συσκευές ενέργειας κυμάτων, το Oyster χρησιμοποιεί μηχανήματα υδραυλικής τεχνολογίας για τη μεταφορά ενέργειας από τα κύματα στις ακτές, όπου στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ένα Μελέτη της λειτουργίας της κυματικής διάταξης Οyster ~ 34 ~

44 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο βασικό χαρακτηριστικό του σχεδιασμού είναι ένας 18 m ευρύς ταλαντωτής που βασίζεται σε μια βασική έρευνα στο Πανεπιστήμιο Μπέλφαστ με επικεφαλής τον καθηγητή Trevor Whittaker χρησιμοποιώντας δεξαμενές κύματος. Ο ταλαντωτής είναι εξοπλισμένος με έμβολα και ενεργοποιείται με τη δράση των κυμάτων και με αντλίες νερού υψηλής πίεσης μέσω ενός αγωγού στα Νότια της ακτής της θάλασσας. Στην ξηρά, οι συμβατικές υδροηλεκτρικές γεννήτριες μετατρέπουν αυτό το νερό με υψηλή πίεση σε ηλεκτρική ενέργεια. Η τεχνολογία Oyster είναι εξαιρετικά καινοτόμα επειδή βασίζεται στην απλότητα. Δεν υπάρχει καμία υποβρύχια γεννήτρια, ηλεκτρονικά ισχύος ή κιβώτιο ταχυτήτων υποβρύχια ώστε να υπάρχουν προβλήματα. Όλα τα πολύπλοκα συστήματα παραγωγής ενέργειας είναι εύκολα προσβάσιμα στην ξηρά. Το Oyster έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιηθεί σε περιοχές κοντά στην ξηρά με βάθος από 12 έως 16 m, επωφελείται από τις πιο συνεκτικές θάλασσες και στενότερης κατεύθυνσης διάδοσης των κυμάτων σε αυτήν τη θέση. Το μειωμένο ύψος κύματος και το φορτίο ενισχύει την ικανότητα επιβίωσης και επιτρέπει υψηλό ποσοστό του ετήσιου μέσου όρου εξουσίας και συνεπή παροχή ισχύος. 4.2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER Η τεχνολογία της κυματικής ενέργειας Oyster συλλαμβάνει ενέργεια στα nearshore κύματα και τα μετατρέπει σε καθαρές και αειφόρες ηλεκτρικής ενέργειας. Ουσιαστικά το Oyster είναι μια κυματο - μηχανοκίνητη αντλία που ωθεί νερό υψηλής πίεσης για να το οδηγήσει σε ένα χερσαίο υδροηλεκτρικό στρόβιλο. Η κυματική ενέργεια παράγεται από τον άνεμο που φυσάει πάνω από την επιφάνεια του ωκεανού μακριά και έξω στη θάλασσα. Η δράση του ανέμου εκπέμπει ενέργεια σε κύματα. Αυτά τα κύματα μπορούν να ταξιδέψουν σε μεγάλες αποστάσεις με μικρή απώλεια ενέργειας πριν φτάσουν στην ακτή. Η συσκευή Oyster έχει σχεδιαστεί για να αξιοποιήσει αυτή την ενέργεια και τη μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια. Ένα υποθαλάσσιο τμήμα του είναι αγκιστρωμένο στον πυθμένα και ένα αντίστοιχο επιφανειακό βυθίζεται όταν ένα ορμητικό κύμα προσκρούει επάνω του. Η κυματική γεννήτρια διοχετεύει το νερό σε ένα συμβατικό υδροηλεκτρικό στρόβιλο στην ξηρά, παράγοντας ενέργεια. Μελέτη της λειτουργίας της κυματικής διάταξης Οyster ~ 35 ~

45 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο Πιο γενικά το Oyster χρησιμοποιεί υδραυλικό σύστημα για τη μεταφορά υψηλής πίεσης του νερού προς την ακτή, όπου στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια, κυρίως με κυματική ενέργεια για την τροφοδότηση ενός χερσαίου υδροηλεκτρικού εργοστασίου. Μόλις ενεργοποιηθεί από την κίνηση ενός κύματος, ένας υποβρύχιος ταλαντωτής είναι εξοπλισμένος με αντλίες, έμβολα νερού μέσω ενός αγωγού στην ξηρά. Στην ξηρά γεννήτριες μετατρέπουν το νερό σε ηλεκτρική ενέργεια. Σχήμα 4.1 Εγκατάσταση Oyster Η ιδανική τοποθεσία - για πολλούς λόγους - είναι στα 500 m από τη στεριά. Από τη μία, οι σωλήνες που μεταφέρουν το νερό είναι πιο ευάλωτοι όσο μακρύτερα βρίσκονται και από την άλλη, η συντήρηση του συστήματος είναι ευκολότερη κοντά στη στεριά. Επιπλέον, αποδίδει καλύτερα σε βάθος 10 m. Επίσης, σε αυτήν την απόσταση το ύψος των κυμάτων δεν είναι τόσο μεγάλο αλλά είναι αρκετά ισχυρό για να αξιοποιηθεί. Η κυματική δυναμική ενέργεια Oyster στρέφει το καπάκι το οποίο είναι στερεωμένο στο βυθό, σε βάθος μεταξύ 10 και 15 m, περίπου 0,5 km από την ακτή. Μελέτη της λειτουργίας της κυματικής διάταξης Οyster ~ 36 ~

46 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο Αυτή η θέση συχνά αναφέρεται ως nearshore. Το πτερύγιο Στροφής Oyster, είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου υποβρύχιο. Η κίνηση του πτερυγίου οδηγεί δύο υδραυλικά έμβολα που πιέζουν το νερό υψηλής πίεσης στην ξηρά, μέσω υποθαλάσσιων αγωγών να οδηγήσει ένα συμβατικό υδροηλεκτρικό στρόβιλο. Στο μέλλον, υποθαλάσσιοι αγωγοί θα συνδέουν πολλές Oyster συσκευές κυματικής ενέργειας σε μία και μόνη χερσαία μονάδα. Με τον εντοπισμό του Oyster στο nearshore, είμαστε σε θέση να συλλάβουμε ένα υψηλό ποσοστό της ενέργειας που διατίθεται στον ωκεανό, ενώ αποφεύγουμε τις σοβαρές καταιγίδες που εμφανίζονται περαιτέρω έξω στη θάλασσα. Σχήμα 4.2 Μονάδα μετατροπής υδροηλεκτρικής ισχύος Μερικά από τα χαρακτηριστικά και οφέλη της διάταξης Oyster μπορούμε να τα αναφέρουμε παρακάτω: Μηχανική συσκευή ανοικτής θάλασσας. Ελάχιστα υποβρύχια κινούμενα μέρη. Δεν υπάρχει σύστημα ελέγχου, κιβώτιο ταχυτήτων ή διακοπής λειτουργίας. Δεν υπάρχουν υπεράκτιες περιπλοκές ηλεκτρονικών ειδών. Παράκτια τοποθεσία. Στιβαρή κατασκευή υπεράκτιας εταιρείας. Μελέτη της λειτουργίας της κυματικής διάταξης Οyster ~ 37 ~

47 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο Λειτουργεί ακόμα και σε συνθήκες θύελλας. Διατηρείται με ηλεκτρική ενέργεια από το νερό. Ελάχιστες οικολογικές επιπτώσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον. Εύκολο στην πρόσβαση. Αξιόπιστη αποδεδειγμένη υδροηλεκτρική υποδομή. 4.3 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ - ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Το Oyster διαφέρει από τα υφιστάμενα συστήματα κυματικής ενέργειας. Το υβριδικό υδροηλεκτρικό κύμα προσφέρει μερικά πλεονεκτήματα. Ο πιο σύνθετος εξοπλισμός βρίσκεται στην ξηρά, γεγονός που σημαίνει ότι οι εργαζόμενοι στη συντήρηση, δε χρειάζεται να ανησυχούν για την επισκευή υποβρύχιων κιβώτιων ή παραγωγών ενέργειας, που θα μπορούσαν να καταστραφούν από τα νερά των ωκεανών. Εικόνα 4.2 Μοντέλο Oyster Μελέτη της λειτουργίας της κυματικής διάταξης Οyster ~ 38 ~

48 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο Επίσης, το σύστημα βρίσκεται σε σχετικά μικρό βάθος (περίπου 12 με 16 m βάθος), όπου οι θάλασσες είναι πιο συνεπείς από ότι περισσότερο υπεράκτια. Το σύστημα λειτουργεί αθόρυβα και στηρίζεται μόνο σε νερό για τα υδραυλικά του συστήματα (αντί για πετρέλαιο ή άλλες τοξικές ουσίες), προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι διαταραχές της ωκεάνιας ζωής. Το Oyster είναι ακόμη σε πολύ πρώιμα στάδια ανάπτυξης, αλλά προγραμματιστές λένε ότι ελπίζουν να εισαγάγουν τελικά το σύστημα στις ακτές της Ισπανίας, της Πορτογαλίας, της Ιρλανδίας, του Ηνωμένου Βασιλείου, των Η.Π.Α., της Νότιας Αφρικής, της Αυστραλίας και της Χιλής. Ας ελπίσουμε ότι η τεχνολογία ανταποκρίνεται στη φήμη της. Σύμφωνα με εκτιμήσεις της Carbon Trust φαίνεται ότι κάθε διάταξη Oyster θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 500 tn διοξειδίου του άνθρακα κάθε χρόνο. Μελέτη της λειτουργίας της κυματικής διάταξης Οyster ~ 39 ~

49 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER 5.1 ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Η οικολογία των οικοσυστημάτων διαταράσσεται με την επίδραση στις φυσικές κατοικίες και στα είδη, όπως στα πουλιά, στα ψάρια, στα Θαλάσσια θηλαστικά, στο πλαγκτόν και στις εθνικές κοινότητες στο βυθό. Οι γήινες φυσικές κατοικίες μπορεί επίσης να επηρεαστούν από έργα υποδομής που πραγματοποιούνται για τη διευκόλυνση της χερσαίας μεταφοράς του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον φαίνονται στο Σχήμα 5.1. Είναι δυνατόν να προκύψει αλλαγή του χαρακτήρα των θαλάσσιων κοινοτήτων καθώς και μετακίνηση των ειδών από τις περιοχές σίτισης και αναπαραγωγής τους. Τα ψάρια και τα Θαλάσσια θηλαστικά πιθανό να επηρεάζονται ιδιαίτερα από τη δημιουργία υποβρύχιου θορύβου, ηλεκτρομαγνητικών πεδίων από τους υποθαλάσσιους αγωγούς μεταφοράς. Τα ψάρια και τα θαλάσσια θηλαστικά επίσης αντιμετωπίζουν κίνδυνο πρόσκρουσης στις εγκατεστημένες διατάξεις. Αν και ο κίνδυνος από τους στροβίλους που περιστρέφονται αργά υποβρυχίως, λογικά είναι μικρός, αυτός ο κίνδυνος και η πιθανή αλλαγή της συμπεριφοράς αυτών των ειδών, πρέπει να εκτιμάται με προσοχή και πρέπει να ελέγχεται η εγκατάσταση των πειραματικών διατάξεων. Εκτός από τις βλαβερές συνέπειες της λειτουργίας των διατάξεων αξιοποίησης της ενέργειας των κυμάτων, των ρευμάτων και των παλιρροιών, φαίνεται να υπάρχουν και πιθανές θετικές επιδράσεις της εξέλιξης της αξιοποίησης ~ 40 ~

50 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο της θαλάσσιας ενέργειας για οικολογική προστασία. Τεχνητές κατασκευές, για παράδειγμα, πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για κατοικία για φώκιες και για Θαλάσσια λιοντάρια ή για να κατασκευάσουν τα πουλιά φωλιές. Σχήμα 5.1 Επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον Οι εγκατεστημένες διατάξεις, επίσης, μπορούν να παίξουν το ρόλο καταφύγιου για τους πληθυσμούς των ψαριών, λόγω της μειωμένης αλιείας, εξαιτίας της δημιουργίας ζωνών που απαγορεύεται το ψάρεμα. Γενικότερα, τα πιθανά ευεργετήματα από αυτό θα εξαρτηθούν από τις ιδιαίτερες επιπτώσεις της κάθε διάταξης, από την κλίμακα ανάπτυξής της και από τη μελέτη των εκδοχών απόσυρσης, αλλά αυτό μπορεί να προσφέρει μια ευκαιρία σε ολοκληρωμένη παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας και μια εμπορεύσιμη δραστηριότητα με αντικειμενικό στόχο την προστασία του φυσικού περιβάλλοντος. Όπως αναφέραμε και πιο πάνω, σχετικά με τις τεχνολογίες παλιρροιακής ενέργειας αξίζει να αναφέρουμε ότι ενώ η παλιρροιακή ενέργεια προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης και της μεταφοράς της εξαιτίας της οικονομικής και τεχνικής ανάπτυξης κοντά στις εκβολές των ποταμών καθώς επίσης και μειωμένες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου αφού δεν χρησιμοποιούνται στερεά ~ 41 ~

51 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο καύσιμα, υπάρχουν ωστόσο σημαντικά περιβαλλοντικά μειονεκτήματα. Η κατασκευή δεξαμενών στις εκβολές ποταμών μπορεί να αυξήσει το ίζημα και τη θολερότητα του νερού στη δεξαμενή. Εικόνα 5.1 Θαλάσσιο οικοσύστημα Επιπλέον, θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στη ναυσιπλοΐα και τον τουρισμό αφού το βάθος της θαλάσσιας περιοχής θα μειωθεί λόγω αύξησης του ιζήματος. Πιθανόν το μεγαλύτερο πρόβλημα που θα μπορούσε να δημιουργήσει μια τέτοια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος είναι οι επιπτώσεις στην πανίδα και χλωρίδα της περιοχής. Προς το παρόν πολύ λίγες μονάδες είναι σε λειτουργία για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε όλες τις συνέπειες που έχουν στο περιβάλλον. ~ 42 ~

52 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο 5.2 ΟΙ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ OYSTER ΠΡΟΣ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι που σχετίζονται με τη συσκευή θα ελαχιστοποιηθούν με τη χρήση μόνο νερού, παρά με το πετρέλαιο, έτσι δεν θα εμπλέκονται τοξικές ουσίες. Είναι επίσης, αθόρυβο στην λειτουργία. Με βάση τα αριθμητικά στοιχεία από το Carbon Trust, η ετήσια εξοικονόμηση άνθρακα κάθε Oyster θα μπορούσε να φθάσει τους 500 tn. Αν και σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης, η έννοια Oyster θα μπορούσε να έχει σημαντικές δυνατότητες για χρήση σε πολλές τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο. Σύμφωνα με τους ειδικούς οι ιδανικοί υποψήφιοι στην Ευρώπη που οι ακτές τους είναι κατάλληλες για την εγκατάσταση της συγκεκριμένης λειτουργίας είναι η Ισπανία, η Πορτογαλία, η Ιρλανδία και το Ηνωμένο Βασίλειο. Όμως, και σε παγκόσμιο επίπεδο υπάρχει τεράστιο περιθώριο λειτουργίας του συγκεκριμένου τομέα, όπως η Βορειοδυτική ακτή των Η.Π.Α. και οι ακτές της Νότιας Αφρικής, της Αυστραλίας και της Χιλής. Εκτιμούμε ότι το δυναμικό μέγεθος της αγοράς θα μπορούσε να είναι μεγαλύτερο από 50 δισεκατομμύρια λίρες. «Το όλο πεδίο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από την ενέργεια των κυμάτων είναι πρωτοποριακό», λέει ο Dr. Doherty, «αλλά η τεχνολογία Oyster είναι εξαιρετικά καινοτόμα επειδή βασίζεται στην απλότητα της ανοικτής θάλασσας, έτσι είναι ιδιαίτερα αξιόπιστη καθώς ελάχιστα από τα κινούμενα μέρη που απαρτίζουν την συγκεκριμένη λειτουργία είναι βυθισμένα στο νερό, και αυτό είναι το κλειδί της επιτυχίας της. Διαφορετικά αν λειτουργούσε σε δύσκολες καιρικές συνθήκες η συντήρηση θα ήταν πολύ δύσκολη. Δεν υπάρχει καμία υποβρύχια γεννήτρια, ηλεκτρονικά ισχύος ή κιβώτια ταχυτήτων μέσα στο βυθό. Όλα τα πολύπλοκα συστήματα παραγωγής ενέργειας είναι εύκολα προσβάσιμα στην ξηρά». Το Oyster έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιηθεί σε μία περιοχή κοντά στην ξηρά με βάθος νερού από 12 έως 16 m. Το μειωμένο ύψος κύματος και το φορτίο ενισχύει την ικανότητα επιβίωσης και επιτρέπει ένα υψηλό ποσοστό παροχής ισχύος. Οποιαδήποτε άλλη πλεονάζουσα ενέργεια χυθεί πάνω από την κορυφή του πτερυγίου, έχει την ικανότητά να περιστρέψει την εξέδρα κυριολεκτικά κάτω από τα κύματα. ~ 43 ~

53 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο 5.3 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΠΑΛΥΝΣΗΣ ΤΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ Οι μέγιστες περιβαλλοντικές επιδράσεις είναι αναμενόμενο να συμβούν εκεί όπου τοποθετούνται σειρές, πάρκα ή αλληλουχίες πάρκων διατάξεων. Δυνατές μέθοδοι απάλυνσης για την αντιμετώπιση των επιδράσεων στο βυθό, των επιδράσεων από φερτές ύλες και στην υδροδυναμική του συστήματος, περιλαμβάνουν τον ευαίσθητο σχεδιασμό των κατασκευών θεμελίωσης και την επιλογή της τοποθεσίας για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων σε ευαίσθητες περιοχές. Ο σχεδιασμός των διατάξεων πρέπει επίσης να εξετάζει την αλληλεπίδρασή τους με τα ψάρια, τα πουλιά και τα θαλάσσια θηλαστικά. Εικόνα 5.2 Ο πλούτος του βυθού ~ 44 ~

54 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OYSTER ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο Είναι δυνατόν επίσης να επιλεγεί ο κατάλληλος χρόνος κατασκευής και παροπλισμού, ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις στους ευαίσθητους οικολογικούς αποδέκτες (όπως τα θαλάσσια θηλαστικά που επηρεάζονται από το θόρυβο). Η συστηματική παρακολούθηση των δοκιμών εγκατάστασης των διατάξεων, θα βελτιώσει την κατανόηση των τρόπων με τους οποίους οι επιπτώσεις μπορούν να αποφευχθούν ή να ελαχιστοποιηθούν. ~ 45 ~

55 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6.1 Η ΔΥΝΑΜΗ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ Η δύναμη της θάλασσας προκαλεί δέος από τότε που ο άνθρωπος την πρωτοαντίκρισε. Έχει δημιουργήσει θρύλους και ιστορίες. Σε αντίθεση όμως με το δέος, οι προσπάθειες για να δαμάσουμε έστω και λίγο από το δυναμικό της είναι σε πολύ αρχικό στάδιο. Η ενέργεια από τα κύματα αυτήν τη στιγμή είναι ο φτωχός συγγενής των ανανεώσιμων και άλλων καθαρών μορφών ενέργειας. Η διαβεβαίωση ότι θα έχουμε άφθονη ενέργεια στο μέλλον, εξαρτάται από τη σωστή χρήση της ενέργειας εκ μέρους όλων μας. Εξαρτάται επίσης και από όλους εκείνους που θα δημιουργήσουν τις νέες Ενεργειακές Τεχνολογίες του μέλλοντος. Γι αυτό οφείλουμε όλοι να διατηρούμε την Ενέργεια και να τη χρησιμοποιούμε αποδοτικά. Εικόνα 6.1 Θαλάσσια δύναμη ~ 46 ~

56 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο 6.2 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Στο Κεφάλαιο αυτό γίνεται αναφορά στα συμπεράσματά μας για την κυματική διάταξη Oyster. Κατά τη διάρκεια της όλης μελέτης μας πάνω σε αυτό το πολύ ενδιαφέρον θέμα, διαπιστώσαμε ότι αν και ακόμα είναι σε πρώιμο στάδιο οι διατάξεις Oyster, ήδη διαφαίνεται από τώρα ότι στο μέλλον, κατά τη γνώμη μας, θα κατέχουν ίσως τον πρωταρχικότερο ρόλο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω των κυμάτων της θάλασσας. Εικόνα 6.2 Oyster Οι λόγοι που συντελούν στη θετική μας άποψη για την κυματική διάταξη Oyster είναι αρκετοί και βασίζονται σε όλα αυτά που προαναφέραμε στα προηγούμενα Κεφάλαια. Αρχικά θα πρέπει να αναφέρουμε ότι πολύ βασικός παράγοντας για τη λειτουργία του Oyster είναι η τοποθεσία του (χώρα εγκατάστασης και δοκιμών). Με βάση αυτήν καθορίζεται το μέρος στο οποίο θα εγκατασταθεί το ίδιο το Oyster καθώς και τα εξαρτήματά του. Αυτό συντελεί στο ότι πρέπει η τοποθεσία του να είναι σε περιοχές με έντονη την παλιρροιακή μορφή των κυμάτων. Όσον αφορά τα εξαρτήματά του, αυτά είναι εύκολα προσβάσιμα γιατί είναι τοποθετημένα στην ξηρά ~ 47 ~