Εφαρμογι Φωτοβολταϊκών Συςτθμάτων ςτα Θερμοκιπια

Transcript

1 Project Budget % EC Contribution Project Duration 01/09/ /08/2016 LIFE 09 ENV/GR/ Adapt2change Adapt agricultural production to climate change and limited water supply Εφαρμογι Φωτοβολταϊκών Συςτθμάτων ςτα Θερμοκιπια Λάριςα - 30 Ιουνίου 2016 Δρ Ρολφκαρποσ Ρολυκάρπου Ρρώτοσ Λειτουργόσ Γεωργικών Ερευνών Ινςτιτοφτο Γεωργικών Ερευνών Κφπρου

2 Ρεριεχόμενο Ραρουςίαςθσ Ειςαγωγι ςτισ ΑΡΕ Κλιματολογικά Στοιχεία Ρεριοχισ Ραράγοντεσ Επίδραςθσ ςτο Κλίμα του Θερμοκθπίου Το Κλιματογράφιμα και θ Σθμαςία του Ενδεικτικζσ Ημεριςιεσ Ανάγκεσ ςε Ηλεκτρικι Ενζργεια ςτο Θερμοκιπιο Μελζτθσ Απαιτοφμενο Φωτοβολταϊκό Σφςτθμα ςε Θερμοκιπιο ανάλογα με τον Εξοπλιςμό που διακζτει Αυτόνομο ι Συνδεδεμζνο Φωτοβολταϊκό Σφςτθμα

3 Χριςθ Ενζργειασ ςτισ Ραραγωγικζσ Διαδικαςίεσ Θζρμανςθ Θερμοκιπια Ξιρανςθ γεωργικϊν προϊόντων Χοιροςτάςια Ρτθνοτροφία Κίνθςθ Οχιματα μεταφοράσ Γεωργικά μθχανιματα Ηλεκτριςμόσ Ηλεκτρικζσ ςυςκευζσ- μθχανζσ-αντλίεσ Νεροφ- Αντλίεσ Θερμότθτασ, κτλ. Αυτοματιςμοί Φωτιςμόσ

4 Μορφζσ ΑΡΕ εφαρμόςιμεσ ςτθν Κφπρο Ηλιακι Ενζργεια Αιολικι Ενζργεια Γεωκερμικι Ενζργεια (αβακισ) Βιομάηα (ςτερεά καφςιμα, βιοαζριο, υγρά καφςιμα) Φυτικι χορτομάηα (γεωργικι, δαςικι) Στερεά Οργανικά Αςτικά Απόβλθτα Λάςπθ Βιολογικών Στακμών Ξθρι λάςπθ χοιροςταςίων Κοπριά βοδιών, αιγοπροβάτων, κτλ.

5 Μακρόχρονθ Ζρευνα ςτο ΙΓΕ για Εφαρμογζσ τθσ Ηλιακισ Ενζργειασ ςτα Θερμοκιπια: Greenhouse Heating Program using Solar Energy Cooperation: ARI with the GTZ (German Agency for Technical Cooperation) Period

6 Ραραγωγι Ηλεκτριςμοφ με Φωτοβολταϊκά Ρλαίςια (π.χ. Οροφι ΙΓΕ : 30 Kw)

7 Ραραγωγι Ηλεκτριςμοφ με Φωτοβολταϊκά Ρλαίςια (π.χ. Φωτοβολταϊκό Ράρκο Ράχνασ 150 Kw)

8 Μερικά Ραραδείγματα Ηλεκτρικών Συςκευών ςε Θερμοκιπια

9 Average Effective Sunshine Duration (hrs/d) Μζςθ Ημεριςια Διάρκεια Ηλιακισ Ακτινοβολίασ ςτθν Κφπρο κατά τθν Διάρκεια του Χρόνου JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Month in the Year

10 Μζςθ Ημεριςια Ηλιακι Ακτινοβολία για τθν Κφπρο κατά τθν Διάρκεια του Χρόνου

11 Βαςικά Χαρακτθριςτικά Θερμοκθπίου για τθ Μελζτθ Greenhouse Area (A) Greenhouse Height (H) Greenhouse Volume (V) Air Changes per Hour (z) Vfan Number of Fans (N) Fan Power (Pfan) Cooling Pump Power (Pc) Electicity Cost 1000 m2 4 m 4000 m3 50 Air Changes/hr m3/hr 5 Number of Fans 0,746 Kw 2 Kw 0,16 /KWh

12 Εσωτεπική Θεπμοκπασία [οc] Μεταβολι τθσ Θερμοκραςίασ ςτο Θερμοκιπιο Ανάλογα με τον Βακμό Εξαεριςμοφ Ρςθμόρ Εξαεπισμού [Εναλλαγέρ/Ώπα] Χωπίρ Δποσισμό t a = 15 o C q sa = 800 W/m 2 Με Δποσισμό

13 Μεταβολι τθσ Θερμοκραςίασ ςτο Θερμοκιπιο Ανάλογα με τον Βακμό Εξαεριςμοφ και το Μζγεκοσ τθσ Καλλιζργειασ

14 Global Solar Energy (W/m2) Air Relative Humidity (%) Κλιματογράφθμα για τθν Ράφο ωσ Εργαλείο για Θζρμανςθ και Δροςιςμό των Θερμοκθπίων (Στοιχεία 2014) JULY JAN DEC JAN DEC 0,00 4,00 8,00 12,00 16,00 20,00 Air Temperature (oc) 24,00 28,00 32,00 Based on Max Air Temp Based on MIN Air Temp Heating Threshold (oc) Cooling Threshold (oc) Day Relative Humidity (%) F&P Humidity Threshhold (%)

15 Βαςικά Δεδομζνα Εξαεριςμοφ Θερμοκθπίων για τθ Μελζτθ Forced Ventilation ventilation Period (Months) Daily Ventilation operation hr/fan/ (hr) Period Power Consumption Without Cooling (KWh) Power Consumption with Cooling (KWh) Cost Without Cooling (Euro) Cost with Cooling (Euro) Heavy ventilation , ,00 716, ,16 Medium ventilation , ,00 358,08 550,08 Light ventilation , ,10 161,14 247,54 Total Yearly Power Cosumption (KWh) 7721, , , ,78

16 Ραράδειγμα Βαςικών Δεδομζνων Υπολογιςμοφ Ηλεκτρικοφ Φορτίου Θερμοκθπίων για τθ Μελζτθ Month Heating Forced Ventilation with Cooling (KWh/day) Sunshine (h) Mean Daily Global Radiation (KWh/m2) Required PV Array (KW) Battery Capacity (Ah) Number of Batterys (200Ah) JAN 42 5,50 2,30 9, FEB 43 6,00 3,00 9, MAR 44 7,30 4,00 7, APR 45 8,00 5,00 7, MAY 46 8,80 6,00 6, JUN 46 10,00 7,00 5, JUL 46 11,00 7,20 5, AUG 46 10,00 6,00 5, SEP 46 8,60 5,00 6, OCT 45 7,50 4,00 7, NOV 43 6,50 3,50 8, DEC 42 5,50 3,00 9, Yearly Total (KWh/Year) ,67 9, ,00

17 Ημεριςιεσ Ανάγκεσ ςε Ηλεκτρικι Ενζργεια για Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Τεχνθτό Εξαεριςμό (Εξαεριςτιρεσ)

18 Forced Ventilation and Cooling Daily Energy Needs (KWh/d) Ημεριςιεσ Ανάγκεσ ςε Ηλεκτρικι Ενζργεια για Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Δροςιςμό (Σφςτθμα Fan&Pad) 47,00 46,00 45,00 44,00 43,00 42,00 41,00 40,00 39,00 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Month in the Year

19 Ημεριςιεσ Ανάγκεσ ςε Ηλεκτρικι Ενζργεια για Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Φυςικό Εξαεριςμό (Αυτόματα Ραράκυρα)

20 Ημεριςιεσ ανάγκεσ ςε Ηλεκτρικι Ενζργεια ςε Θερμοκιπια ανάλογα με τον Εξοπλιςμό τουσ

21 Απαιτοφμενο Φωτοβολταϊκό Σφςτθμα για Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Εξαναγκαςμζνο Εξαεριςμό (Φορτίο 100%)

22 Απαιτοφμενο Φωτοβολταϊκό Σφςτθμα για Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Δροςιςμό (Σφςτθμα Fan&Pad) (Φορτίο 100%)

23 Απαιτοφμενο Φωτοβολταϊκό Σφςτθμα για Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Φυςικό Εξαεριςμό (Αυτόματα Ραράκυρα) (Φορτίο 100%)

24 Απαιτοφμενο Αυτόνομο ι Συνδεδεμζνο Φωτοβολταικό Σφςτθμα ςε Θερμοκιπια ανάλογα με τον Εξοπλιςμό τουσ (Φορτίο 100%)

25 Daily Electrical Energy (KWh/d) Εγκατάςταςθ Φωτοβολταϊκοφ Συςτιματοσ Δυναμικότθτασ 6 Kw, ςε Μορφι Net Metering, για Ιςοςκελιςμζνο Ετιςιο Κόςτοσ Ηλεκτριςμοφ ςε Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Σφςτθμα Δροςιςμοφ JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Month in the Year Required Electrical Energy for GH Produced Energy

26 Daily Electrical Energy (KWh/d) Επίδραςθ τθσ Δυναμικότθτασ του Φωτοβολταϊκοφ Συςτιματοσ: 5 (Net Metering), 6 ι 10 Kw (Αυτοπαραγωγι), ςτθν Ετιςια Κατανάλωςθ Ηλεκτριςμοφ ςε Θερμοκιπιο με Θζρμανςθ και Σφςτθμα Δροςιςμοφ JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Month in the Year Required Electrical Energy for GH Produced Energy by 5 Kw Produced Energy by 6Kw Produced Energy by 10 Kw

27 Αποκικευςθ Ηλεκτρικισ Ενζργειασ μζςω Ultracapacitors και Μπαταριών (π.χ. ςτθ Βόρεια Καρολίνα,

28 Οικονομικότθτα Συςτιματοσ Φωτοβολταϊκών ςε Θερμοκιπια με Καλλιζργεια ςτο Ζδαφοσ State Subsidy 50% Θερμοκήπιο με Καλλιέργεια ζηο Έδαθος, με παράθσρα Οροθής +θέρμανζη+γροζιζμό Θερμοκήπιο με Καλλιέργεια ζηο Έδαθος, με παράθσρα Οροθής +θέρμανζη+γροζιζμό+ Φωηοβοληαϊκά (10Kw) Yield (kg/ da) Price ( /kg) 0,57 0,57 State Subsidy 25416, ,67 Α. GROSS REVENUE 33966, ,67 Variable costs Transplants 625,00 625,00 Fertilizers 350,00 350,00 Plant protection 380,00 380,00 Soil sterilization 300,00 300,00 Weed control 100,00 100,00 Water (irrigation & Cooling) 400,00 400,00 Electricity (for Cooling+ Air Heater or Heat Pump) 2500,00 612,80 Substrate materials (Rock wool) 0,00 0,00 Heating Oil (or electricity) 3920, ,00 Machinery inputs 300,00 300,00 Hired labour 12960, ,00 Other expenses 461,40 520,10 Interest on operating capital (2%) 445,93 409,36 Β. TOTAL VARIABLE COSTS 22742, ,26 Fixed costs Rent of Land 30,00 60,00 Family labour 12000, ,00 Interest on fixed capital (3,5%) 161,49 182,04 Depreciation 4614, ,00 C. TOTAL FIXED COSTS 16805, ,04 D. TOTAL COSTS (Β+Γ) 39547, ,29 Δ. GROSS MARGIN (Α-Β) 11224, ,41 F. NET PROFIT (Α-D) -5581, ,37 Return on Investment =F/(Ι/2)*100 % -22,00 10,40

29 Συςτιματα Γεωκερμικών Αντλιών Θερμότθτασ (ΓΑΘ) Αβακισ γεωκερμία: Εκμετάλλευςθ τθσ αποκθκευμζνθσ Ενζργειασ των πετρωμάτων μικροφ βάκουσ και επιφανειακϊν/ υπόγειων υδάτων κερμοκραςίασ < 25 C Θζρμανςθ, ψφξθ (για Θερμοκιπια κυρίωσ για αφφγρανςθ) με χριςθ αναςτρζψιμθσ αντλίασ κερμότθτασ και υπεδάφουσ/ υπόγειων υδάτων ωσ πθγι/αποδζκτθ κερμότθτασ

30 Ρλεονεκτιματα ςυςτθμάτων ΓΑΘ Εγκατάςταςθ ςε οποιοδιποτε μζροσ χωρίσ να απαιτείται θ φπαρξθ γεωκερμικοφ πεδίου (που δεν υπάρχει π.χ. ςτθν Κφπρο). Αδιάλειπτθ λειτουργία, ςυνεχισ παροχι κζρμανςθσ/ψφξθσ Δεν απαιτείται ςφςτθμα εφεδρείασ ςε περιοχζσ με αςφαλι θλεκτρικι παροχι ι ςε ςυνδυαςμό με Φωτοβολταϊκά Συςτιματα Ακόρυβθ λειτουργία. Απόλυτα αςφαλισ λειτουργία μθ φπαρξθ ανάφλεξθσ και καφςθσ υγραερίου, φυςικοφ αερίου, πετρελαίου, κτλ. Ρολφ υψθλόσ βακμόσ απόδοςθσ COP ςε ςχζςθ με άλλα ςυςτιματα Α/Θ. Χριςθ αβακοφσ γεωκερμίασ θ οποία κεωρείται Ανανεϊςιμθ Ρθγι Ενζργειασ (άρκρο 2, Οδθγίασ 2009/28/ΕΚ του Ευρωπαϊκοφ Κοινοβουλίου) Σθμαντικι μείωςθ των εκπομπϊν αερίων του κερμοκθπίου (Greenhouse Gas GHG). Μθδαμινζσ περιβαλλοντικζσ επιπτϊςεισ κατά τθ λειτουργία.

31 Ανανεώςιμο ποςόν Ενζργειασ από Αντλίεσ Θερμότθτασ ςφμφωνα με τθν Οδθγία 2009/28/ΕΚ ΤΟΥ ΕΥΩΡΑΪΚΟΥ ΚΟΙΝΟΒΟΥΛΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ

32 Συνοπτικά: Η Γεωκερμικι Αντλία Θερμότθτασ: Είναι μια Αναςτρζψιμθ αντλία κερμότθτασ για κζρμανςθ ςτα κερμοκιπια και ενδεχομζνωσ ψφξθ όπου κα μποροφςε να εφαρμοςτεί. Ρρόκειται για Αντλία κερμότθτασ νεροφ νεροφ Απαιτείται θ χριςθ θλεκτρικισ ενζργειασ για τθ λειτουργία του ψυκτικοφ κυκλϊματοσ θ οποία κα μποροφςε να παραχκεί από Φωτοβολταϊκά Συςτιματα. Ρροςφζρει εκμετάλλευςθ τθσ Αβακοφσ Γεωκερμικισ Ενζργειασ, μειϊνοντασ τθ χριςθ Υδρογονανκράκων (Ρετρελαίου, LPG, Φ/Α, κτλ).

33 Αξιολόγθςθ Συςτιματοσ ωσ Ανανεώςιμθσ Ρθγισ Ενζργειασ Στο πλαίςιο τθσ οδθγίασ 2009/28/ΕΚ ςχετικά με τισ Ανανεϊςιμεσ Ρθγζσ Ενζργειασ, το ποςό τθσ γεωκερμικισ ενζργειασ που δεςμεφεται από αντλίεσ κερμότθτασ (ERES)και μπορεί να κεωρθκεί ενζργεια από ανανεϊςιμεσ πθγζσ, υπολογίηεται ςφμφωνα με τον ακόλουκο τφπο: ERES= Qusable* (1 1/SPF) Ππου: Qusable = θ υπολογιηόμενθ ςυνολικι χριςιμθ κερμικι ενζργεια από αντλίεσ κερμότθτασ SPF = ο υπολογιηόμενοσ ςυντελεςτισ μζςθσ εποχιακισ απόδοςθσ για τισ ςυγκεκριμζνεσ αντλίεσ κερμότθτασ. Μόνο Αντλίεσ Θερμότθτασ με: SPF > 1,15 * 1/θ Ππου θ = θ ςυνολικι απόδοςθ για τθν παραγωγι και διανομι θλεκτρικισ ενζργειασ μπορεί να κεωρθκεί ότι περιζχουν ανανεϊςιμο ποςοςτό Ενζργειασ.

34 Εποτιακός Σσνηελεζηής Απόδοζης Επίδραςθ τθσ Θερμοκραςίασ του Ενδιάμεςου Δοχείου Νεροφ ςτον SPF τθσ Γεωκερμικισ Αντλίασ Θερμότθτασ (Οδθγία 2009/28/EK) ,48 5, ,464 3,464 3,464 3, Θερμοκραζία Νερού Ενδιάμεζοσ Δοτείοσ ( o C) S.C.O.P Minimum SCOP for RES

35 Ευχαριςτίεσ Στο Τμιμα Μετεωρολογίασ τθσ Κφπρου για τθν εξαιρετικά ςθμαντικι δουλειά που κάνει με τθν ςυλλογι ςτοιχείων απαραίτθτων ςτθν Ζρευνα. Και ειδικά ςτουσ Συναδζλφουσ του Τμιματοσ Μετεωρολογίασ που μασ παρείχαν τα απαιτοφμενα δεδομζνα για τθν παροφςα εργαςία. Στο Ρροςωπικό του ΙΓΕ (Ερευνθτικό, Τεχνικό και Ωρομίςκιο) που εργάςτθκε με ηιλο ςτο Ζργο. Στο Συντονιςτι και ςτουσ Συνεργάτεσ του Ζργου ςτθν Ελλάδα που με τθν άριςτθ ςυνεργαςία που είχαμε όλα αυτά τα χρόνια πετφχαμε τθν επιτυχι υλοποίθςθ των Στόχων του Ζργου για το καλό των Αγροτϊν ςε Ελλάδα και Κφπρο.

36 Ευχαριςτώ για τθν Ρροςοχι ςασ