Σηµερινό Σύστηµα Ηλεκτροπαραγωγής

Transcript

1 «Η ανάπτυξη του συστήµατος ηλεκτροπαραγωγής της Κρήτης Τεχνικές και πολιτικές παράµετροι» Εργαστήριο Αιολικής Ενέργειας & και σύνθεσης Ενεργειακών Συστηµάτων ΤΕΙ Κρήτης ηµήτρης Χρηστάκης & ηµήτρης Αλ. Κατσαπρακάκης ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΟΣ ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΟΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ-ΕΣΠΑ ΕΣΠΑ ΚΑΙ ΝΗΣΙΩΤΙΚΕΣ ΠΟΛΙΤΙΚΕΣ Ηράκλειο, Νοεµβρίου 2007 περιβάλλον 1

2 Τεχνικές παράµετροι για τον σχεδιασµό της ανάπτυξης του ενεργειακού συστήµατος της Κρήτης 1. Ορισµοί 1.1. Το ενεργειακό σύστηµα της Κρήτης ορίζεται ως το σύνολο των µορφοτροπέων πού βρίσκονται σε ετοιµότητα λειτουργίας στην Κρήτη Βαθµός απασχόλησης του ενεργειακού συστήµατος είναι η στιγµιαία ισχύς του συστήµατος προς την συνολική εγκατεστηµένη ισχύ του βαθµός διείσδυσης ενός µορφοτροπέα είναι η αναλαµβανόµενη από αυτόν ισχύς προς το σύνολο της στιγµιαίας ισχύος παράλληλα συνδεδεµένων µε αυτόν µορφοτροπέων. περιβάλλον 2

3 Τεχνικές παράµετροι του Συστήµατος ηλεκτροπαραγωγής της Κρήτης Σηµερινό Σύστηµα Ηλεκτροπαραγωγής ιασυνδεδεµένες Μονάδες Μη ιασυνδεδεµένες µονάδες Θερµικές µονάδες (Μαζούτ) Θερµικές µονάδες (Diesel) Αιολικοί Σταθµοί Μικρούλια Υδροηλεκτρικά Φωτοβολταϊκά Πάρκα Μικρά Φωτοβολταίκά Μικρές Ανεµογεννήτριες Μικρά Η/Ζ (Diesel) Μικρά Φωτοβολταϊκά Μικρές Ανεµογεννήτριες Σύνθετα συστήµατα περιβάλλον 3

4 Προοπτικές ανάπτυξης του συστήµατος ηλεκτροπαραγωγής Το λεγόµενο Ενεργειακό Πρόβληµα της Κρήτης ταλανίζει τους Κρητικούς και την Κυβέρνηση της Ελλάδας εδώ και 30 περίπου χρόνια. Στρατηγικές Επιλογές που προτάθηκαν κατά καιρούς για την επίλυση του λεγόµενου Ενεργειακού Προβλήµατος της Κρήτης υπήρξαν. Οι κυριότερες, εξαιρουµένης της προσπάθειες εξοικονόµησης ενέργειας προτάσεις στρατηγικού σχεδιασµούς είναι: ιασύνδεση µε την Πελοπόννησο (το περίφηµο Καλώδιο) Εισαγωγή Πράσσεινου Άνθρακα Εισαγωγή Φυσικού Αερίου Ανάπτυξη της Αντλησιοταµίευσης Στροφή προς την ιεσπαρµένη παραγωγή µε µικρές µονάδες περιβάλλον 4

5 Παρατηρήσεις εν έχει ακόµη εµφανιστεί συγκριτική µελέτη για τον προσδιορισµό της βέλτιστης λύσης. Οι στρατηγικές λύσεις που εµφανίστηκαν παρουσίαζαν αποσπασµατικά µέτρα χωρίς διεξοδική, σφαιρική ανάλυση του προβλήµατος. Ουδέποτε υπήρξε εντελεχής συγκρότηση κριτηρίων επιλογής τεχνολογιών, επίσηµα αποδεκτή και οδηγούσα σε θεσµικές προδιαγραφές για την επίλυση του προβλήµατος. Υπάρχει έλλειψη ολοκληρωµένου θεσµικού πλαισίου αλλά και θεωρητικού τεχνικοοικονοµικού προτύπου για την βελτιστοποίηση της σύνθεσης ενεργειακών µορφοτροπέων ηλεκτροπαραγωγής στην Κρήτη και γενικότερα στα Ευρωπαϊκά νησιά. περιβάλλον 5

6 Ελλείψεις του Τεχνικού Πλαισίου σύνθεσης µορφοτροπέων ηλεκτροπαραγωγής. 1. Έλλειψη συνδυασµού οικονοµικών και τεχνικών κριτηρίων αξιολόγησης τεχνολογιών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 2. Έλλειψη κοινά αποδεκτού ορισµού της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος και 3. Έλλειψη σύνδεσης της ποιότητας της ισχύος µε την τιµολόγηση της ενέργειας. 4. Έλλειψη µέτρου αξιολόγησης των λεγόµενων περιβαλλοντικών επιπτώσεων των µορφοτροπέων ισχύος. περιβάλλον 6

7 Ελλείψεις του θεσµικού πλαισίου Ηλεκτροπαραγωγής. Στη σειρά συναντήσεων στα πλαίσια της µακροχρόνιας διαβούλευσης που προηγήθηκε της ψήφισης του Νόµου 3468/2006 συζητήθηκαν τα τεχνικά θέµατα που εντοπίστηκαν παραπάνω χωρίς να δοθεί κάποια προοπτική. Η θεσµοθέτηση τεχνικοοικονοµικών κριτηρίων και χρηµοτο-οικονοµικών οικονοµικών διαδικασιών (κινήτρων και αποτρεπτικών προστίµων) είναι ένα ανοικτό θέµα µε ιδιαίτερο επιστηµονικοτεχνικό αλλά και κοινωνικοπολιτικό ενδιαφέρον. περιβάλλον 7

8 Υπάρχει διέξοδος; Ναι υπάρχει. Ο µετρητής ποιότητας ισχύος µε µέτρο την παγκόσµια αποδεκή έννοια της Εντροπίας είναι έτοιµος και σχεδιάζεται το βιοµηχανικό πρωτότυπο. Η άλγεβρα των µορφοτροπέων ισχύος είναι έτοιµη και µπορούµε να αξιολογήσοµε ως προς το βαθµό απόδοσης, την ποιότητα ισχύος και το οικονοµικό κόστος κάθε σύστηµα παραγωγής ισχύος. Η δυνατότητα αποτίµησης των ενεργειακών συστηµάτων µπορεί να οδηγήσει σε κοινά αποδεκτές λύσεις οι οποίες παρουσιάζουν και το ελάχιστο περιβαλλοντικό κόστος. περιβάλλον 8

9 Το µέτρο της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος 2 PQM = + S s S 2 P όπου: S s η φασµατική συνιστώσα του µέτρου S p η πιθανοτική συνιστώσα του µέτρου PQM: για Power Quality Measure περιβάλλον 9

10 Γραφική απεικόνιση του µέτρου της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος Οι Ιδιότητες του µέτρου της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος: Το βέλτιστο µέτρο ποιότητας ισούται µε 0 bits και αντιστοιχεί στην αρχή του συστήµατος συντεταγµένων. Όσο πλησιέστερα βρίσκεται ένα σηµείο στην αρχή των αξόνων του συστήµατος αναπτυξικός συντεταγµένων, σχεδιασµός και τόσο καλύτερη περιβάλλον 10 ποιότητα ηλεκτρικής ισχύος αναπαριστά το σηµείο αυτό.

11 Μετρητική διάταξη Ρευµατολήπτης Μετασχηµατιστής αποµόνωσης - ιαιρέτης τάσης Κάρτα καταγραφής µετρήσεων Λογισµικό παρουσίασης - επεξεργασίας µετρήσεων Αποθήκευση στο σκληρό δίσκο Λήψη σήµατος από δίκτυο χαµηλής τάσης 220 V 4 V Προς κάρτα σήµατος περιβάλλον 11

12 Λογισµικό περιβάλλον 12

13 Μετρήσεις από το δίκτυο της Κρήτης περιβάλλον 13

14 Μετρήσεις από το δίκτυο της Κρήτης περιβάλλον 14

15 Γραφική απεικόνιση στο διάγραµµα µέτρου ποιότητας ηλεκτρικής ισχύος περιβάλλον 15

16 Σύνθεση Ενεργειακών Συστηµάτων Ένα πρωτότυπο µάθηµα βασισµένο στις ανάγκες της σύγχρονης Ενεργειακής Τεχνολογίας περιβάλλον 16

17 INTERG II WindTechKnow Project Έρευνα Εκπαίδευση Παροχή Υπηρεσιών περιβάλλον 17

18 Συµµετέχοντες Bad Doberan County Administration, Planning Dept. Baltic Windenergy Association M-V Estonian Windpower Association Gotland University ISQ - Welding and Quality Institute Prefecture of Lasithi TEI of Crete WEL περιβάλλον Fläming 18 Regional Planning Authority Havelland-Fläming

19 Χάρτης εγκαταστάσεων αιολικών πάρκων στην Κρήτη περιβάλλον 19

20 Χάρτης εγκαταστάσεων αναστρέψιµων υδροηλεκτρικών στην Κρήτη περιβάλλον 20

21 Χάρτης εγκαταστάσεων αναστρέψιµων υδροηλεκτρικών στην Κρήτη Περιοχή: Παράνυµφοι Περιοχή: Κάτω Κάµπος Περιοχή: Κουδουµάς περιβάλλον 21

22 22 Μαθήµατα Σύνθεσης Ενεργειακών Συστηµάτων περιβάλλον 22

23 Υβριδικοί Σταθµοί Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Έρευνα Παροχή Υπηρεσιών Εκπαίδευση περιβάλλον 23

24 Αιολικά πάρκα και αντλησιοταµιευτήρας στο ήµο Βιάννου περιβάλλον 24

25 Φωτορεαλιστικές απεικονίσεις περιβάλλον 25

26 Υβριδικός σταθµός Λέσβου περιβάλλον 26

27 ιαστασιολόγηση σταθµού Λέσβου Εγκατεστηµένη ισχύς αιολικών πάρκων (MW) 90,00 Εγκατεστηµένη ισχύς υδροστροβίλων (MW) 55,00 Εγκατεστηµένη ισχύς αντλιών (MW) 75,00 Χωρητικότητα άνω δεξαµενής (10 6 m3 ) 1,00 Χωρητικότητα κάτω δεξαµενής (10 6 m 3 ) 2,00 Υψοµετρική διαφορά δεξαµενών (m) 500,00 Μήκος σωληνώσεων (m) 4.500,00 ιάµετρος σωληνώσεων (m) 2,50 περιβάλλον 27

28 Υβριδικός σταθµός Κάσου Υψοµετρική διαφορά (m) 560,00 Μήκος σωληνώσεων (m) 1.120,00 ιαθέσιµη επιφάνεια για άνω δεξαµενή (m 2 ) ,00 Όγκος άνω δεξαµενής (m 3 ) Μέσο βάθος δεξαµενής (m) ,00 περιβάλλον 28 3,20

29 ιείσδυση αιολικής ισχύος και διασπορά αιολικών πάρκων Το Μέτρο Ποιότητας Αιολικού υναµικού Έρευνα περιβάλλον 29

30 ιασπορά αιολικών πάρκων και απόρριψη αιολικής ισχύος απόρριψης αιολικής ενέργειας (%) απόρριψης αιολικής ενέργειας (%) 3 2 Ποσοστό Ποσοστό Αριθµός τοποθεσιών διασποράς αιολικών πάρκων Μέτρο ποιότητας αιολικού δυναµικού (bits) Ποσοστό απόρριψης [%] = Μ.Π.Α.. [bits] x 0, ,57814 περιβάλλον 30

31 Βελτιστοποίηση διασποράς αιολικών πάρκων µε κριτήριο το Μ.Π.Α.. Ενέργ γεια (GWh) 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 1 site 2 sites 3 sites 4 sites 5 sites 6 sites 7 sites 8 sites 9 sites 10 sites 11 sites Βέλτιστη Παραγωγή αιολικής ενέργειας Απορρόφηση αιολικής ενέργειας Παραγωγές αιολικής ενέργειας για τις εξεταζόµενες χρονοσειρές και για 80 MW εγκατεστηµένης αιολικής ισχύος περιβάλλον 31

32 Τα εγκατεστηµένα αιολικά πάρκα στην Κρήτη στο τέλος του 2005 Ag. Antonios Moni Toplou Linoperamata Linoperamata 66KV Iraklion I Iraklion II Sitia Xirolimni Rokas Linoperamata 150KV Voskero Iraklion III Stalida Ag. Nikolaos Maronia Complex Maronia Oas Aeolos Iweco Atherinolakos Atherinolakos Pretoria Ierapetra Mires % MW της εγκατεστηµένης ετήσιας ζήτησης αιολικής ισχύος παράγεται ισχύος στο από τέλος τα του αιολικά 2005 πάρκα περιβάλλον % MW της αιολικών ετήσιας παραγόµενης πάρκων άδεια ενέργειας παραγωγής απορρίπτεται

33 Ο αιολικός χάρτης της Κρήτης περιβάλλον 33

34 Παράµετροι επένδυσης Ειδικό αρχικό κόστος: /kw Επιχορήγηση: 30-40% του αρχικού κόστους Τιµή πώλησης ενέργειας: 0,082 /kwh (τέλος του 2005) Περίοδος αποπληρωµής: 4 έως 8 έτη περιβάλλον 34

35 Έτος ιαταραχές στο Σ.Η.Ε. προκεκληµένες Αριθµός απώλειας παραγωγής αιολικής ισχύος από αιολικά πάρκα ιαταραχέ ς στο σύστηµα υψηλής τάσης ιαταραχέ ς στο σύστηµα µέσης τάσης Περισσότερο σοβαρό συµβάν ανά έτος Απώλεια ισχύος (MW) Ποσοστό επί της ζήτησης ισχύος (%) , /25 15,6/ ,3 16, , ,2 18 περιβάλλον 35

36 Μεγιστοποίηση αιολικής ισχύος µε χρήση αντλησιοταµιευτήρων 1. Pw>Ρd: Pwd=Pd Ph=0 Pth=0 Pp=Pw-PdPd 2. Pw<Ρd: Pwd=Pw Ph=Pd-PwPw Pth=Pd-Pw-PhPh Pp=0 περιβάλλον 36

37 Τεχνικά χαρακτηριστικά προτεινόµενου συστήµατος Υψοµετρική διαφορά δεξαµενών (m) 800,00 Μήκος σωληνώσεων (m) 4.000,0000,00 ιάµετρος σωληνώσεων (m) 6,50 Χωρητικότητα άνω δεξαµενής (10 6. m 3 ) 12,00 Χωρητικότητα κάτω δεξαµενής(10 6. m 3 ) 15,00 περιβάλλον 37

38 ιαστάσεις βασικών συνιστωσών Ισχύς αιολικών πάρκων (MW) 830,00 Ισχύς υδροστροβίλων (MW) 550,00 Ισχύς αντλιών (MW) 650,00 Ισχύς θερµοηλεκτρικών (MW) 520,0 περιβάλλον 38

39 Παραγωγή ενέργειας 7,14% 16,80% Wind parks energy production Hydro turbines energy production Thermal power plants energy production 76,06% περιβάλλον 39

40 Κόστος καυσίµου Heavy oil cost (M ) Diesel oil cost (M ) 20 0 Existing system Proposed system Ετήσια µείωση κόστους καυσίµου: 183 Μ =160MW/ περιβάλλον 40

41 Αξιολόγηση δυναµικής ασφάλειας συστήµατος Εξεταζόµενα σενάρια διαταραχών: Λειτουργία υδροστροβίλων 300 Συνολική παραγωγή (MW): 258, Παραγωγή θερµοηλεκτρικών (MW): 28,00 Ισχύς (MW) 200 Αιολικά πάρκα Παραγωγή 150 αιολικών πάρκων (MW): 207, Παραγωγή υδροστροβίλου (MW): Θερµοηλεκτρικές 23,20 50 Θερµή εφεδρεία (MW): 0,00 0 Υδροστρόβιλοι µηχανές Ικανότητα συγχρ/νου Φορτίο υδρ/λου (MW): 150,00 Σύνθεση Συνολική Συνολική παραγωγής ικανότητα ικανότητα ενταγµένων συγχρ/νου θερµικών υδρ/λου περιβάλλον µονάδων απώλεια 80 MW 41 Απώλεια ιείσδυση 80 αιολικών MW (%): 80,17 αιολικών ιαταραχή: πάρκων απώλεια 80 MW Α.Π.

42 Αξιολόγηση δυναµικής ασφάλειας συστήµατος Λειτουργία υδροστροβίλων Απώλεια 80 MW αιολικής ισχύος περιβάλλον 42

43 Αξιολόγηση δυναµικής ασφάλειας συστήµατος Εξεταζόµενα σενάρια διαταραχών: Λειτουργία αντλιών Συνολική 350 παραγωγή (MW): 258, Παραγωγή θερµοηλεκτρικών (MW): 68,20 Ισχύς (M MW) 250 Περίσσεια αιολικών Αντλίες Παραγωγή αιολικών πάρκων (MW): 190, Παραγωγή 150 Αιολικά πάρκα υδροστροβίλου (MW): 0, Θερµή εφεδρεία (MW): Θερµοηλεκτρικές 30,00 50 Περίσσεια 0 αιολικής ισχύος (MW): 40,00 Φορτίο Σύνθεση Συνολική Φορτίο µηχανές Φορτίο αντλιών (MW): παραγωγής ικανότητα αντλιών 40,00 ενταγµένων θερµικών Απώλεια ιείσδυση 40 αιολικών MW (%): 74,68 µονάδων αιολικών ιαταραχή: πάρκων απώλεια 40 MW Α.Π. περιβάλλον 43

44 Αξιολόγηση δυναµικής ασφάλειας συστήµατος Λειτουργία αντλιών Απώλεια 40 MW αιολικής ισχύος περιβάλλον 44

45 Οικονοµική αξιολόγηση συστήµατος Τιµή πώλησης ενέργειας ( /kwh) 0,090 Αρχικό κόστος (Μ ) 1.408,47 Εσωτερικός βαθµός απόδοσης (%) 15,43 Καθαρή παρούσα αξία (Μ ) 547,65 Περίοδος αποπληρωµής (έτη) 6,70 περιβάλλον 45

46 Μερικά Συµπεράσµατα Οι αναπτυσσόµενες κοινωνικοοικονοµικές δραστηριότητες στην Κρήτη και το χαρισµατικό αιολικό δυναµικό δηµιουργούν τις προϋποθέσεις για εγκατάσταση αιολικών πάρκων. Το 10% της ετήσιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας στην Κρήτη σήµερα παράγεται από αιολικά πάρκα. Κατά τη λειτουργία των αιολικών πάρκων στην Κρήτη καταγράφηκαν κάποια σοβαρά περιστατικά απώλειας αιολικής ισχύος. Τα νέα αδειοδοτηµένα αιολικά πάρκα θα αυξήσουν την απόρριψη αιολικής ενέργειας. Η διείσδυση αιολικής ενέργειας στην Κρήτη µπορεί να αυξηθεί ουσιαστικά µε την εισαγωγή αντλησιοταµιευτήρων. Η ύπαρξη υδροστροβίλων στο σύστηµα συµβάλει στη βελτίωση της δυναµικής του ασφάλειας, ακόµα και σε συνθήκες υψηλής διείσδυσης αιολικής ισχύος. Οι επενδύσεις συνδυασµένων συστηµάτων αιολικών πάρκων-αντλησιοταµιευτήρων παρουσιάζουν πολύ καλούς δείκτες. Τα οφέλη για την τοπική κοινωνία είναι πολλά και πολυποίκιλα. περιβάλλον 46

47 Ευχαριστώ περιβάλλον 47