«ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΚΟΠΙΜΟΤΗΤΑΣ ΥΠΟΓΕΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΝΑΕΡΙΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΜΕ ΤΟ ΙΚΤΥΟ»

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΧΑΝΙΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΚΟΠΙΜΟΤΗΤΑΣ ΥΠΟΓΕΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΝΑΕΡΙΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΜΕ ΤΟ ΙΚΤΥΟ» ΝΙΚΟΛΑΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΚΑΤΣΙΓΙΑΝΝΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΧΑΝΙΑ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ

2 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΧΑΝΙΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΚΟΠΙΜΟΤΗΤΑΣ ΥΠΟΓΕΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΝΑΕΡΙΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΜΕ ΤΟ ΙΚΤΥΟ» FEASIBILITY STUDY AND TECHNO-ECONOMIC ANALYSIS OF UNDERGROUNDING MEDIUM VOLTAGE OVERHEAD POWER LINES IN AN INTERCONNECTED WIND FARM ΝΙΚΟΛΑΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ Α.Μ.:667 ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: ΚΑΤΣΙΓΙΑΝΝΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ (ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ) ΚΑΡΑΠΙ ΑΚΗΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ ΤΣΙΚΑΛΑΚΗΣ ΑΝΤΩΝΙΟΣ 2

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ ΧΑΝΙΑ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2012 Με την ολοκλήρωση της αρούσας τυχιακής εργασίας, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους βοήθησαν, είτε άµεσα είτε έµµεσα, στην εράτωση αυτής της εργασίας. Ευχαριστώ τον καθηγητή κ. Κατσίγιαννη Ιωάννη για την εµ ιστοσύνη και την άψογη συνεργασία ου είχαµε. Ε ίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους ροϊσταµένους και τους συναδέλφους µου στην εταιρία Ρόκας Ανανεώσιµες για το χρόνο ου µου διέθεσαν και για τις ληροφορίες και τα στοιχεία ου µου αραχώρησαν, τα ο οία ήταν α αραίτητα για την εκ όνηση της αρούσας τυχιακής εργασίας. Ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω την κα. Χαντέ Ελευθερία (RES, Operation and maintenance Manager, Rokas Renewables), τον κ. Γριαγγέλου Μαρίνο (RES, Operation and maintenance Coordinator, Rokas Renewables) και τον κ. Θωµά Θεοδόση ( ροϊστάµενος αιολικού άρκου) για τις ολύτιµες συµβουλές τους και φυσικά για την εµ ιστοσύνη και την κατανόηση ου µου έχουν δείξει. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένειά µου και ιδιαίτερα τους γονείς µου για την συµ αράστασή τους α ό την αρχή ως το τέλος των σ ουδών µου. 3

4 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΚΟΠΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΟΜΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ.. 13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΝΑΕΡΙΟ ΙΚΤΥΟ ΥΠΟΓΕΙΟ ΙΚΤΥΟ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΜΕΣΑ ΖΕΥΞΕΩΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΥΠΕΡΤΑΣΗ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3. ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΙΟΛΙΚΟ ΠΑΡΚΟ ΑΙΟΛΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ SCADA ΟΠΤΙΚΗ ΙΝΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΑΞΟΝΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΚΑΜΠΥΛΗ ΙΣΧΥΟΣ (Power Curve). 32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 4. ΙΑΣΥΝ ΕΣΗ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΙΟΛΟΣ ΜΕ ΤΟ ΙΚΤΥΟ ΕΝΑΕΡΙΟ ΙΚΤΥΟ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΙΟΛΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΕΝΑΕΡΙΟΥ ΙΚΤΥΟΥ...42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 5. ΥΠΟΓΕΙΟ ΙΚΤΥΟ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΑΙΟΛΙΚΟ ΠΑΡΚΟ ΑΙΟΛΟΣ ΜΗΚΟΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΙΚΤΥΟΥ ΚΟΣΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΙΚΤΥΟΥ...56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 6. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΕΠΕΝ ΥΣΗΣ

6 6.1. ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ ΤΗΣ ΕΠΕΝ ΥΣΗΣ ΚΑΙ ΘΕΤΙΚΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΣΤΟ EBITDA ΠΕΡΙΟ ΟΣ ΑΠΟΠΛΗΡΩΜΗΣ ΤΗΣ ΕΠΕΝ ΥΣΗΣ ΣΕΝΑΡΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΑΠΟΠΛΗΡΩΜΗΣ ΤΗΣ ΕΠΕΝ ΥΣΗΣ ΣΕΝΑΡΙΟ 1: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΠΟΠΛΗΡΩΜΗΣ ΜΕ ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΣΕΝΑΡΙΟ 2: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΠΟΠΛΗΡΩΜΗΣ ΧΩΡΙΣ ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ.65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 68 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 69 6

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο σύγχρονος τρό ος ζωής εξαρτάται άµεσα α ό την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Για το λόγο αυτό είναι α αραίτητο ένα ασφαλές και αξιό ιστο σύστηµα µεταφοράς και διανοµής της ηλεκτρικής ενέργειας. Στα λαίσια της αρούσας τυχιακής εργασίας µελετάται η βιωσιµότητα της ε ένδυσης ου σχετίζεται µε την υ ογειο οίηση των εναέριων γραµµών µέσης τάσης σε αιολικό άρκο της Νότιας Εύβοιας. Το συγκεκριµένο αιολικό άρκο βρίσκεται ολύ κοντά στη θάλασσα, ό ου ε ικρατούν άσχηµες καιρικές συνθήκες ό ως υψηλή υγρασία, άλατα, χιονό τωση και δυνατός άνεµος, γεγονός ου ροκαλεί συχνά ζηµιές και α οσυνδέσεις στις εναέριες γραµµές. Συνέ εια αυτής της κατάστασης είναι η µειωµένη αραγωγή και διαθεσιµότητα της ηλεκτρικής ενέργειας. 7

8 ABSTRACT Modern life depends directly on electricity consumption. For this reason, it is essential to have a safe and reliable transmission and distribution of electricity. In the context of this thesis, is studied the viability of the investments related to the undergrounding of medium voltage overhead power lines in wind farms in South Evia. The wind farm is installed near the sea, and it is suffering from very bad weather conditions such as high humidity, salty environment, snowfall, high winds which often cause damages and disconnections. Consequence of this situation is the reduced production and availability of electricity. 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η ενέργεια ου µεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύµα λόγω της ύ αρξης διαφοράς δυναµικού στα άκρα ενός αγωγού. Σύµφωνα µε τα ιστορικά στοιχεία της ΕΗ Α.Ε., η ρώτη µονάδα αραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κατασκευάστηκε στην Αθήνα το 1889 α ό την «Γενική Εταιρεία Εργοληψιών». Τον ίδιο χρόνο η «Βελγική Εταιρία» αναλαµβάνει α ' τις τουρκικές αρχές το φωτισµό της Θεσσαλονίκης (η ο οία ανήκει ακόµα στην Οθωµανική Αυτοκρατορία) µε την κατασκευή εργοστασίου αραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. έκα χρόνια αργότερα κάνουν την εµφάνισή τους στην Ελλάδα οι ολυεθνικές εταιρίες ηλεκτρισµού. Μέχρι το 1929 ηλεκτροδοτήθηκαν 250 όλεις µε ληθυσµό άνω των κατοίκων, ενώ το 1950 υ ήρχαν στη Ελλάδα ερί ου 400 εταιρίες αραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ου ως ρωτογενή καύσιµα χρησιµο οιούσαν το ετρέλαιο και το γαιάνθρακα, αµφότερα εισαγόµενα α ό το εξωτερικό. Το 1950 ιδρύθηκε η ΕΗ και οι δραστηριότητες αραγωγής, µεταφοράς και διανοµής της ηλεκτρικής ενέργειας συγκεντρώθηκαν σε ένα δηµόσιο φορέα. Η ΕΗ στράφηκε ρος την αξιο οίηση των εγχώριων ηγών ενέργειας ενώ ξεκίνησε και η ενο οίηση των δικτύων µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα εθνικό διασυνδεδεµένο σύστηµα. Τα λούσια λιγνιτικά κοιτάσµατα του ελληνικού υ εδάφους ου είχαν νωρίτερα εντο ισθεί, άρχισαν να εξορύσσονται και να χρησιµο οιούνται ως καύσιµη ύλη σε λιγνιτικές µονάδες ηλεκτρο αραγωγής ου δηµιουργούσε η ΕΗ. Στις µέρες µας η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας έχει αυξηθεί σηµαντικά, λόγω της βελτίωσης του βιοτικού ε ι έδου της ανθρω ότητας. Η ηλεκτρική ενέργεια αράγεται είτε α ό συµβατικές ηγές ενέργειας είτε α ό ανανεώσιµες. Οι συµβατικές ηγές ενέργειας (ή µη ανανεώσιµες ηγές ενέργειας) δεν είναι δυνατό να ανανεώσουν, σε εύλογο χρονικό διάστηµα, την α οθηκευµένη τους ενέργεια καθώς η διαδικασία σχηµατισµού τους διαρκεί εκατοµµύρια χρόνια. Τέτοιες ηγές ενέργειας είναι τα στερεά καύσιµα των γαιανθράκων (λιγνίτης, ανθρακίτης, τύρφη) τα υγρά καύσιµα ου αίρνουµε µε κατεργασία (µαζούτ, ετρέλαιο, βενζίνη, κηροζίνη κλ.), τα αέρια καύσιµα (το φυσικό αέριο, υγραέριο κλ.) και η υρηνική ενέργεια ου αίρνουµε α ό τη σχάση ραδιενεργών υλικών. Οι ανανεώσιµες ηγές ενέργειας είναι ο ήλιος (ηλιακή ενέργεια), ο άνεµος (αιολική ενέργεια), οι υδατο τώσεις (υδροηλεκτρική ενέργεια), η ενέργεια των κυµάτων, ρευµάτων, ωκεανών και η ενέργεια βιοµάζας. Οι αρα άνω ηγές ενέργειας υ άρχουν σε αφθονία στο φυσικό εριβάλλον, δεν εξαντλούνται αλλά διαρκώς ανανεώνονται και δύνανται να µετατρέ ονται σε ηλεκτρική 9

10 ενέργεια. Στις ανανεώσιµες ηγές ενέργειας ανήκει και η γεωθερµική ενέργεια ου ροέρχεται α ό το εσωτερικό της γης και σχετίζεται µε την ηφαιστειότητα και τις ειδικότερες γεωλογικές και γεωτεκτονικές συνθήκες της κάθε εριοχής. Το αγκόσµιο ενδιαφέρον ρος την κατεύθυνση της µεγαλύτερης και ταυτόχρονα καλύτερης αξιο οίησης των ανανεώσεων ηγών ενέργειας οφείλεται στην ροσ άθεια ε ίλυσης του ενεργειακού ροβλήµατος, αφού τα α οθέµατα συµβατικών ηγών ενέργειας εξαντλούνται, µε χαρακτηριστικό αράδειγµα την ετρελαϊκή κρίση κατά τη δεκαετία του Σηµαντικό ρόλο έ αιξε και η συνειδητο οίηση των εριβαλλοντικών ροβληµάτων ου δηµιουργούν οι συµβατικές ηγές ενέργειας, ό ως για αράδειγµα η καύση ορυκτών καυσίµων ου έχει σαν α οτέλεσµα την εκ οµ ή ρύ ων ό ως µονοξείδιο του άνθρακα (CO), οξείδια του θείου (SOx) και του αζώτου (NOx), άκαυστοι υδρογονάνθρακες (HC) και µέταλλα µεγάλης υκνότητας. Α όρροια της αυξηµένης εκ οµ ής ρύ ων στην ατµόσφαιρα είναι η τρύ α του όζοντος και το φαινόµενο του θερµοκη ίου ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ό ως αναφέρθηκε αρα άνω, συµβατικές ηγές ενέργειας είναι τα στερεά καύσιµα των γαιανθράκων, τα υγρά και τα αέρια καύσιµα καθώς και η υρηνική ενέργεια. Οι γαιάνθρακες έχουν σχηµατιστεί α ό δάση, τα ο οία κατα λακώθηκαν α ό ετρώµατα και υ έστησαν ενανθράκωση α ό το αναερόβιο βακτήριο του άνθρακα. Ανάλογα µε το χρόνο ου το κατα λακωµένο ξύλο έµεινε στο φλοιό της γης σχηµατίσθηκαν οι διάφοροι τύ οι γαιανθράκων, των ο οίων η εριεκτικότητα σε άνθρακα οικίλλει. Οι κυριότερες µορφές γαιανθράκων ου χρησιµο οιούνται ως καύσιµο είναι: α) ο ανθρακίτης ου εριέχει 92-96% καθαρό άνθρακα και είναι σκληρός, λείος µε µαύρο χρώµα, β) ο λιθάνθρακας ου εριέχει 80-92% καθαρό άνθρακα και είναι µαύρος ή σκούρος καφέ, σκληρός και γυαλιστερός και γ) ο λιγνίτης ου εριέχει 50-65% καθαρό άνθρακα και έχει σκούρο καφέ χρώµα. Ο λιγνίτης χρησιµο οιείται ως καύσιµο σε εργοστάσια αραγωγής ενέργειας και αφήνει σηµαντικό υ όλειµµα κατά την καύση του. Η χρησιµο οίηση των υγρών καυσίµων είναι δείγµα της βιοµηχανικής ανά τυξης του 20ου αιώνα και ιστορικά τα υγρά καύσιµα αρουσιάστηκαν µετά α ' τα στερεά. Τα σ ουδαιότερα α ό τα υγρά καύσιµα είναι το ετρέλαιο και τα ροϊόντα του (βενζίνη, γκαζολίνη κ.ά.). Το ετρέλαιο είναι ορυκτό ου α οτελεί κυρίως µείγµα υδρογονανθράκων και άλλων οργανικών ενώσεων φυσικής ροέλευσης. Στην υγρή του µορφή είναι ελαιώδες και εύφλεκτο, έχει χαρακτηριστική οσµή, είναι αδιάλυτο στο νερό και ελαφρύτερο α ό αυτό. Ε ίσης, θεωρείται σηµαντικό ορυκτό για την αγκόσµια οικονοµία, καθώς α οτελεί την κύρια ρωτογενή ηγή ενέργειας και την ρώτη ύλη α ό την ο οία αράγεται ένας τεράστιος αριθµός ροϊόντων. 10

11 Ένα α ό τα κυριότερα αέρια καύσιµα είναι το φυσικό αέριο, ου βγαίνει κυρίως άνω α ό ετρελαιο ηγές και βρίσκεται στο άνω µέρος των ετρελαιοφόρων κοιτασµάτων. Το φυσικό αέριο είναι ένα αέριο µίγµα υδρογονανθράκων και βασικό συστατικό του είναι το µεθάνιο. Είναι άχρωµο και άοσµο ενώ η χαρακτηριστική του οσµή δίνεται τεχνικά ώστε να γίνεται αντιλη τό σε τυχόν διαρροές. Η καύση του φυσικού αερίου, σε σχέση µε αυτή άλλων καυσίµων ό ως ο γαιάνθρακας, έχει λιγότερο ε ιβλαβείς συνέ ειες για το εριβάλλον καθώς αράγει µικρότερες οσότητες διοξειδίου του άνθρακα για κάθε µονάδα αραγόµενης ενέργειας. Πυρηνική ενέργεια ή Ατοµική ενέργεια ονοµάζεται η ενέργεια ου α ελευθερώνεται όταν µετασχηµατίζονται ατοµικοί υρήνες. Είναι δηλαδή η δυναµική ενέργεια ου είναι εγκλεισµένη στους υρήνες των ατόµων λόγω της αλληλε ίδρασης των σωµατιδίων ου τα συνιστούν. Η υρηνική ενέργεια α ελευθερώνεται κατά τη σχάση ή σύντηξη των υρήνων και µ ορεί να χρησιµο οιηθεί για να καλύψει ενεργειακές ανάγκες εφόσον οι υρηνικές αντιδράσεις είναι ελεγχόµενες (ό ως συµβαίνει στην καρδιά ενός υρηνικού αντιδραστήρα). Αν και η χρήση υρηνικής ενέργειας δεν αυξάνει το οσό των αερίων ου συντελούν στην ανά τυξη του φαινοµένου του θερµοκη ίου, οι σταθµοί υρηνικής ενέργειας α οτελούν µεγάλο κίνδυνο καθώς η διαρροή ραδιενέργειας µετά α ό ατύχηµα µ ορεί να είναι καταστροφική. Χαρακτηριστικό αράδειγµα είναι το ατύχηµα ου συνέβη στην ρώην Σοβιετική Ένωση, στο Τσερνοµ ίλ, το 1986 ό ου σκοτώθηκαν εκατοντάδες άνθρω οι και χιλιάδες άλλοι εκτέθηκαν σε υ ερβολικά µεγάλες οσότητες ε ικίνδυνης ραδιενέργειας, όταν µετά α ό τροµερές εκρήξεις έσ ασε ο αντιδραστήρας, ροκλήθηκε φωτιά στο γραφίτη (ε ιβραδυντή) και έλιωσαν τα υρηνικά καύσιµα ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οι ανανεώσιµες ηγές ενέργειας έχουν µελετηθεί ως λύση στο ρόβληµα της αναµενόµενης εξάντλησης των µη ανανεώσιµων (συµβατικών) ηγών ενέργειας καθώς ροέρχονται α ό διάφορες φυσικές διαδικασίες, ό ως ο άνεµος, η γεωθερµία, η κυκλοφορία του νερού και άλλες. Η αιολική ενέργεια είναι η ενέργεια του ανέµου ου ροέρχεται α ό τη µετακίνηση αερίων µαζών της ατµόσφαιρας και δηµιουργείται έµµεσα α ό την ηλιακή ακτινοβολία. Οι άνεµοι δηµιουργούνται α ό την ανοµοιόµορφη θέρµανση της ε ιφάνειας της γης η ο οία ροκαλεί τη µετακίνηση µεγάλων µαζών αέρα α ό τη µια εριοχή στην άλλη. Η αιολική ενέργεια δεν εξαντλείται, σε αντίθεση µε το σύνολο των συµβατικών καυσίµων, και δεν ε ιβαρύνει τα οικοσυστήµατα των εριοχών εγκατάστασης. Ε ίσης, κατά τη µετατρο ή της σε ηλεκτρική δεν εκλύονται αέρια θερµοκη ίου ή άλλοι ρύ οι, και οι ε ι τώσεις στο εριβάλλον είναι µικρές σε σύγκριση µε τα εργοστάσια ηλεκτρο αραγωγής α ό συµβατικά καύσιµα. Ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζεται το σύνολο των διαφόρων µορφών ενέργειας ου ροέρχονται α ό τον ήλιο. Τέτοιες είναι το φως ή φωτεινή ενέργεια, η 11

12 θερµότητα ή θερµική ενέργεια καθώς και διάφορες ακτινοβολίες ή ενέργεια ακτινοβολίας. Η ηλιακή ενέργεια στο σύνολό της είναι ρακτικά ανεξάντλητη, αφού ροέρχεται α ό τον ήλιο και χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες εφαρµογών: τα αθητικά ηλιακά συστήµατα, τα ενεργητικά ηλιακά συστήµατα, και τα φωτοβολταϊκά συστήµατα. Τα αθητικά και τα ενεργητικά ηλιακά συστήµατα εκµεταλλεύονται τη θερµότητα ου εκ έµ εται µέσω της ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ τα φωτοβολταϊκά συστήµατα στηρίζονται στη µετατρο ή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύµα µέσω του φωτοβολταϊκού φαινοµένου. Η υδροηλεκτρική ενέργεια (Υ/Ε) είναι η ενέργεια η ο οία στηρίζεται στην εκµετάλλευση και τη µετατρο ή της δυναµικής ενέργειας του νερού των λιµνών και της κινητικής ενέργειας του νερού των οταµών σε ηλεκτρική ενέργεια. Η µετατρο ή αυτή γίνεται σε δύο στάδια. Στο ρώτο στάδιο, µέσω της τερωτής του στροβίλου, έχουµε την µετατρο ή της κινητικής ενέργειας του νερού σε µηχανική ενέργεια µε την µορφή εριστροφής του άξονα της τερωτής και στο δεύτερο στάδιο, µέσω της γεννήτριας, ε ιτυγχάνουµε τη µετατρο ή της µηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το σύνολο των έργων και εξο λισµού µέσω των ο οίων γίνεται η µετατρο ή της υδραυλικής ενέργειας σε ηλεκτρική, ονοµάζεται Υδροηλεκτρικό Έργο (ΥΗΕ). Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι µια εγχώρια και ρακτικά ανεξάντλητη ηγή ενέργειας η ο οία δεν αράγει ατµοσφαιρικούς ρύ ους και θόρυβο. Οι υδροηλεκτρικοί σταθµοί µ ορούν να τεθούν σε λειτουργία όταν ζητηθεί ε ι λέον ηλεκτρική ενέργεια και εκτός α ό την αραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µ ορούν να ικανο οιήσουν και άλλες ανάγκες ό ως άρδευση, ύδρευση. Βιοµάζα α οκαλείται ο οιοδή οτε υλικό αράγεται α ό ζωντανούς οργανισµούς (ό ως είναι το ξύλο και άλλα ροϊόντα του δάσους, υ ολείµµατα καλλιεργειών, κτηνοτροφικά α όβλητα, α όβλητα βιοµηχανιών τροφίµων κ.λ.) και µ ορεί να χρησιµο οιηθεί ως καύσιµο για αραγωγή ενέργειας. Η ενέργεια της βιοµάζας (βιοενέργεια ή ράσινη ενέργεια) είναι δευτερογενής ηλιακή ενέργεια, καθώς η ενέργεια ου είναι δεσµευµένη στις φυτικές ουσίες ροέρχεται α ό τον ήλιο. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα φυτά µετασχηµατίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιοµάζα. Οι ζωικοί οργανισµοί αυτή την ενέργεια την ροσλαµβάνουν µε την τροφή τους και α οθηκεύουν ένα µέρος της. Αυτή την ενέργεια α οδίδει τελικά η βιοµάζα, µετά την ε εξεργασία και τη χρήση της. Γεωθερµική ενέργεια ονοµάζεται η θερµική ενέργεια ου ροέρχεται α ό το εσωτερικό της γης. Η θερµότητα αυτή εξέρχεται στην ε ιφάνεια σε µορφή ατµού ή θερµού νερού µέσω ηφαιστειακών εκροών, ρηγµάτων του υ εδάφους, κυκλοφορίας των υ όγειων υδάτων καθώς και α ό φυσικούς υδάτινους ταµιευτήρες υψηλής θερµοκρασίας. Ανάλογα µε τη θερµοκρασία των ρευστών ου ανέρχονται στην ε ιφάνεια, η γεωθερµική ενέργεια χαρακτηρίζεται ως υψηλής ενθαλ ίας (για θερµοκρασίες άνω α ό 150 C), µέσης ενθαλ ίας (για θερµοκρασίες C), και χαµηλής ενθαλ ίας (για θερµοκρασίες µικρότερες α ό 100 C). Για την αραγωγή ηλεκτρικού ρεύµατος χρησιµο οιείται η γεωθερµική ενέργεια υψηλής ενθαλ ίας, ό ου ζεστό νερό µεταφέρεται σε γεωτρήσεις α ό υ όγειες δεξαµενές και µε την 12

13 α ελευθέρωση της ίεσης µετατρέ εται σε ατµό. Ο ατµός διαχωρίζεται α ό τα ρευστά ου διοχετεύονται σε εριφερειακά τµήµατα της δεξαµενής για να βοηθήσουν να διατηρηθεί η ίεση. Η γεωθερµική ενέργεια µ ορεί να αράγει ηλεκτρισµό µε συνεχή διάρκεια 24 ώρες το 24ωρο χωρίς να εξαρτάται α ό φυσικές αιτίες ου µ ορεί να την αρεµ οδίσουν. Ε ίσης, για την κατασκευή µιας γεωθερµικής µονάδας αραγωγής ηλεκτρισµού δεν χρειάζεται µεγάλη έκταση γης και οι τιµές του ηλεκτρικού ρεύµατος είναι χαµηλές ε ειδή οι µονάδες γεωθερµίας έχουν χαµηλό κόστος λειτουργίας ΣΚΟΠΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η αξιο οίηση του εγχώριου αιολικού δυναµικού για την αραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ροσφέρει µια σηµαντική εναλλακτική λύση για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών, καθώς η ανεµολογική κατάσταση της Ελλάδας ενισχύεται α ό τη διαµόρφωση του εδάφους. Σκο ός της αρούσας τυχιακής εργασίας είναι η ολοκληρωµένη µελέτη της βιωσιµότητας της ε ένδυσης ου σχετίζεται µε την υ ογειο οίηση των εναέριων γραµµών µέσης τάσης σε αιολικό άρκο της Εύβοιας. Με βάση τα α οτελέσµατα ου ροκύ τουν, αξιολογείται κατά όσο η υ ογειο οίηση του εναέριου δικτύου στο συγκεκριµένο αιολικό άρκο θεωρείται οικονοµικά βιώσιµη ε ένδυση ενώ αράλληλα µελετώνται κά οια εναλλακτικά σενάρια ου αφορούν ορισµένα οικονοµικά στοιχεία του έργου ΟΜΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η δοµή της εργασίας είναι η ακόλουθη: Στο κεφάλαιο 2 αρουσιάζονται τα συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας ου χρησιµο οιούνται για την αροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε εξυ ηρετούµενες εριοχές κατανάλωσης. Ε ίσης, αναλύονται τα µέσα και οι συσκευές α ό τα ο οία α οτελούνται τα ηλεκτρικά δίκτυα και αρατίθενται οι ορισµοί της υ έρτασης και του βραχυκυκλώµατος. Στο κεφάλαιο 3 αρουσιάζονται κά οια στοιχεία ου αφορούν την αιολική ενέργεια και τον τρό ο αξιο οίησής της. Παρουσιάζεται, ε ίσης, το αιολικό άρκο Αίολος, ου βρίσκεται στην Εύβοια, καθώς και ο τρό ος ε ικοινωνίας και µεταφοράς δεδοµένων α ό και ρος τις ανεµογεννήτριες. Στο κεφάλαιο 4 αρουσιάζεται ο τρό ος διασύνδεσης του αιολικού άρκου µε το δίκτυο. Ε ίσης, αρατίθενται οι α ώλειες σε ηλεκτρική ενέργεια και αλλά και το κόστος συντήρησης του εναέριου δικτύου για 10 χρόνια λειτουργίας του αιολικού άρκου. Στο κεφάλαιο 5 αρουσιάζεται ο τρό ος κατασκευής του υ όγειου δικτύου καθώς και τα υλικά ου θα χρησιµο οιηθούν. Στο κεφάλαιο 6 αρουσιάζεται η αξιολόγηση της ε ένδυσης και δίνονται βασικοί οικονοµικοί ορισµοί. 13

14 Στο κεφάλαιο 7 αρουσιάζονται τα συµ εράσµατα ου ροέκυψαν µετά την ολοκλήρωση της µελέτης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Για την αροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε εξυ ηρετούµενες εριοχές κατανάλωσης χρησιµο οιούνται τα Συστήµατα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ), τα ο οία µ ορούν να διακριθούν στους σταθµούς αραγωγής και στα δίκτυα µεταφοράς και διανοµής. Οι σταθµοί αραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι οι χώροι ό ου γίνεται η αραγωγή ηλεκτρικού ρεύµατος, είτε µε ανανεώσιµες ηγές ενέργειας είτε µε συµβατικές. Για τη µεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας χρησιµο οιούνται οι «γραµµές µεταφοράς». Οι γραµµές µεταφοράς ενέργειας µέσης τάσης µεταφέρουν ενέργεια α ό τους υ οσταθµούς µεταφοράς στους υ οσταθµούς διανοµής και µ ορεί να είναι τόσο εναέριες όσο και υ όγειες. Οι γραµµές αυτές χρησιµο οιούνται και για την ολλα λή σύνδεση των σταθµών αραγωγής µε τις καταναλώσεις. Η µεταφερόµενη ενέργεια χαρακτηρίζεται α ό την τάση και τη συχνότητα, ενώ η µεταφερόµενη ισχύς καθορίζει την ένταση ου διαρρέει τη γραµµή. Η διανοµή ηλεκτρικής ενέργειας εριλαµβάνει τις γραµµές διανοµής, ου ξεκινούν α ό τους υ οσταθµούς µεταφοράς και καταλήγουν στους υ οσταθµούς διανοµής και είναι γνωστές σαν γραµµές µέσης τάσης, τους υ οσταθµούς διανοµής, ό ου µετασχηµατίζεται η µέση τάση στη χαµηλή τάση, και τέλος τις γραµµές διανοµής της χαµηλής τάσης, ου ξεκινούν α ό τους υ οσταθµούς διανοµής και καταλήγουν στους µετρητές ηλεκτρικής ενέργειας των καταναλωτών. Οι γραµµές διανοµής ρέ ει να εξασφαλίζουν καλή και οικονοµική λειτουργία και το βασικό χαρακτηριστικό ου ε ηρεάζει αυτή τη λειτουργία είναι η τώση τάσης στη γραµµή διανοµής ου οφείλεται στην αντίστασή της. Τα δίκτυα διανοµής διακρίνονται, ανάλογα µε την τάση, σε δίκτυα υψηλής τάσης (ΥΤ) ( kv ή 400kV), δίκτυα µέσης τάσης (ΜΤ) (1-35 kv) και δίκτυα χαµηλής τάσης (ΧΤ) ( V). Οι αναφερόµενες τάσεις είναι οι ολικές τριφασικού συστήµατος, δηλαδή οι τάσεις µεταξύ φάσεων. Οι γραµµές διανοµής µέσης τάσης έχουν µόνο τρεις αγωγούς και λειτουργούν µε τάση ολική 20kV. Ανάλογα µε την κατασκευαστική τους διαµόρφωση τα δίκτυα διανοµής διακρίνονται σε εναέρια και υ όγεια. Αξίζει να σηµειωθεί ότι στην Ελλάδα υ άρχει το διασυνδεδεµένο η ειρωτικό σύστηµα ηλεκτρικής ενέργειας, στο ο οίο έχουν διασυνδεθεί, µέσω δικτύου µέσης ή και υψηλής τάσης, ολλά νησιά ου βρίσκονται σε κοντινή α όσταση α ό τα αράλια της η ειρωτικής χώρας (.χ. Σ οράδες, νησιά 14

15 Αργοσαρωνικού, Ιόνια Νησιά κ.α.), και το αυτόνοµο (.χ. Κρήτη) ου τροφοδοτείται α ό το ικούς σταθµούς αραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Κατά τη µεταφορά και διανοµή της ηλεκτρικής ενέργειας συµβαίνουν ανα όφευκτα σφάλµατα τα ο οία εµ οδίζουν την οµαλή λειτουργία του δικτύου. Τα σφάλµατα µ ορούν να χωριστούν σε αυτά ου εκδηλώνονται τόσο λόγω ακραίων εριβαλλοντικών φαινοµένων (κεραυνο ληξία, χιονο τώσεις, ανεµοθύελλες, κτλ.) και άλλων α ρόσµενων τυχαίων αραγόντων όσο και σε εκείνα ου οφείλονται σε ηλεκτρικά και διηλεκτρικά φαινόµενα, ό ως διαρροή, βραχυκύκλωµα, σ ινθηρισµοί, τόξα, διάσ αση κτλ. Συνε ώς, µε τον όρο «σφάλµα» εννοούµε µια µη κανονική λειτουργία σε µια διάταξη. Ένα σφάλµα µ ορεί να είναι αροδικό ή µόνιµο. Τα αροδικά σφάλµατα διαρκούν ελάχιστο χρόνο και δηµιουργούνται στα εναέρια δίκτυα ό ου κατά την τώση ενός κεραυνού, για αράδειγµα, µ ορεί να ροκληθεί η διάσ αση του αέρα ανάµεσα σε 2 φάσεις και η δηµιουργία ηλεκτρικού τόξου. Τα αροδικά σφάλµατα µ ορούν να εξαλειφθούν ολλές φορές και µόνα τους χωρίς να διακο εί καθόλου η τάση. Τα σφάλµατα αυτά ονοµάζονται τότε «αυτοα οσβενύµενα». Τα µόνιµα σφάλµατα υφίστανται συνεχώς µέχρι να διακο εί η τροφοδοσία στο κύκλωµα, ου υ άρχει το σφάλµα, είτε αυτόµατα α ό τα υ άρχοντα µέσα ροστασίας, είτε α ό τον άνθρω ο. Ένας α ό τους ιο σηµαντικούς τρό ους αντιµετώ ισης των αρα άνω φαινοµένων είναι η συντήρηση του δικτύου, η ο οία ρέ ει να γίνεται σύµφωνα µε τον Κανονισµό Εγκατάστασης και Συντήρησης Υ αιθρίων Γραµµών Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΚΕΣΥΓΗΕ) και τις σχετικές οδηγίες ου αφορούν τη µεταφορά και διανοµή της ηλεκτρικής ενέργειας. Σε κάθε ερί τωση, η ικανότητα ου έχει ένα ε ιµέρους σύστηµα να ε ανακτά ένα α οδεκτό σηµείο λειτουργίας µετά α ό µια διαταραχή, έτσι ώστε το συνολικό σύστηµα να αραµένει ρακτικά αµετάβλητο ονοµάζεται ευστάθεια του συστήµατος. Η διατήρηση ευσταθούς λειτουργίας στο ενδεχόµενο µιας διαταραχής εξαρτάται τόσο α ό τις αρχικές λειτουργικές συνθήκες όσο και α ό τη φύση της διαταραχής. Στα ΣΗΕ διακρίνονται τρία είδη ευστάθειας: Ευστάθεια µόνιµης κατάστασης ή µικρών διαταραχών, ου σχετίζεται µε την ευστάθεια ενός σηµείου ισορρο ίας και αφορά στην α όκριση του συστήµατος σε µικρές διαταραχές (.χ. µικρές ή µεσαίες µεταβολές φορτίσεων του συστήµατος). Μεταβατική ευστάθεια, ου αναφέρεται στις µεγάλες και α ότοµες διαταραχές δυναµικής µορφής ου είναι α οτέλεσµα ή συνε άγονται µεταβολή των στοιχείων του συστήµατος (.χ. βραχυκυκλώµατα, α όρριψη ή εισαγωγή µεγάλων φορτίων κλ ). Ευστάθεια τάσης, ου αναφέρεται στην ικανότητα ενός συστήµατος να διατηρήσει µετά α ό µία διαταραχή ικανο οιητικές τάσεις σε όλους τους ζυγούς. 15

16 2.1. ΕΝΑΕΡΙΟ ΙΚΤΥΟ Το εναέριο δίκτυο είναι ένα α ό τα µέσα ου χρησιµο οιούνται για τη µεταφορά ενέργειας. Οι κατασκευές ανάρτησης γραµµών στα εναέρια δίκτυα µ ορεί να είναι α ό ξύλο, µέταλλο ή τσιµέντο και οι χρησιµο οιούµενοι αγωγοί είναι α ό αλουµίνιο ή χαλκό ή κράµατα αλουµινίου µε ενίσχυση α ό ατσάλι. Για τη µεταφορά µεγάλων οσοτήτων ηλεκτρικής ισχύος σε α οστάσεις µεγαλύτερες α ό 1000m χρησιµο οιείται η µέση τάση, δηλαδή η τάση µεταξύ δύο φάσεων ( ολική τάση). Στη µέση τάση δε χρησιµο οιείται η τάση µεταξύ φάσης και ουδετέρου (φασική τάση), ε ειδή δεν υ άρχει αγωγός ουδετέρου. Οι τυ ο οιηµένες ονοµαστικές τάσεις λειτουργίας για τα δίκτυα µέσης τάσης (ΜΤ) είναι 20 kv, 15 kv και 6,6 kv. Τα εναέρια δίκτυα ΜΤ ενδείκνυται να έχουν δενδροειδή µορφή, δηλαδή α οτελούνται α ό τον «κορµό» (ή την «κύρια γραµµή»), ου κατασκευάζεται συνήθως µε αγωγούς µεγάλης διατοµής, και τις «διακλαδώσεις» άνω στις ο οίες συνδέονται κατά κανόνα οι Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ. Οι διακλαδώσεις κατασκευάζονται µε αγωγούς µικρότερης διατοµής α ό ότι ο κορµός. Γενικά, τα δίκτυα ΜΤ µ ορεί να είναι ακτινικά ή βροχοειδή. Στα βροχοειδή δίκτυα οι γραµµές των 20kV, ου αναχωρούν α ό τον κεντρικό υ οσταθµό 150/20kV της ΕΗ, σχηµατίζουν ένα κλειστό βρόγχο κατά µήκος του ο οίου συνδέονται οι καταναλωτές. Ο βρόγχος καταλήγει ξανά στους ζυγούς των 20kV του υ οσταθµού 150/20kV και ροστατεύεται στις δύο άκρες του µε τους διακό τες ισχύος. Στα ακτινικά δίκτυα οι γραµµές των 20kV αναχωρούν α ό τον κεντρικό υ οσταθµό 150/20kV της ΕΗ και α λώνονται σαν τις ακτίνες ενός κύκλου. Κατά µήκος κάθε γραµµής συνδέονται µε ασφάλεια οι καταναλωτές µέσης τάσης µέσω των δικών τους ιδιωτικών υ οσταθµών. Τα εναέρια δίκτυα ΜΤ λειτουργούν συνήθως ακτινικά, δηλαδή όλες οι γραµµές α ό τις ο οίες α οτελείται το δίκτυο τροφοδοτούνται α ό το ένα µόνο άκρο τους. Η τροφοδότηση του κορµού της γραµµής στο ένα άκρο της γίνεται α ό τους ζυγούς ΜΤ του Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ µέσω ενός διακό τη ισχύος, εξο λισµένου µε τις κατάλληλες ροστασίες, ενώ στο άλλο άκρο ο κορµός µ ορεί να διασυνδέεται, µετά α ό χειρισµό, µε άλλη γραµµή του ίδιου ή και άλλου Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ. Κατά µήκος του κορµού µ ορεί να εγκαθίστανται α οζεύκτες, διακό τες φορτίου ή και διακό τες ισχύος. Οι δύο ρώτοι χρησιµεύουν στο να µ ορεί ο κορµός να α οµονώνεται κατά τµήµατα, όταν είναι αναγκαίο, είτε για εκτέλεση εργασιών συντήρησης είτε για την α οκατάσταση µιας βλάβης, ενώ τα υ όλοι α τµήµατα µ ορούν να ανατροφοδοτηθούν. Στις ευρω αϊκές χώρες, γενικά, οι γραµµές των εναέριων δικτύων διανοµής ΜΤ, εριλαµβάνουν µόνο τους τρεις αγωγούς φάσεων, δηλαδή δεν ακολουθεί ο ουδέτερος. Τα εναέρια δίκτυα έχουν µικρό κόστος κατασκευής, το ο οίο φθάνει το 30% ερί ου του κόστους ενός υ ογείου δικτύου. Ε ίσης, ο χρόνος υλο οίησης τους είναι µικρότερος έναντι των υ ογείων δικτύων ενώ η ε ιθεώρηση, ο εντο ισµός της θέσης σχετικά µε την βλάβη και η συντήρηση γίνεται ιο 16

17 γρήγορα. Ωστόσο, οι α ώλειες, οι ο οίες οφείλονται στην µετατρο ή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερµότητα τόσο εξαιτίας της ηλέκτρισης του εξο λισµού όσο και εξαιτίας των α οστάσεων στις ο οίες µεταφέρεται η ενέργεια, έχει σαν α οτέλεσµα να α αιτείται η αραγωγή ερισσότερης ηλεκτρικής ενέργειας α ό αυτή ου τελικά α ορροφάται ΥΠΟΓΕΙΟ ΙΚΤΥΟ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ Στα υ όγεια δίκτυα, τα καλώδια το οθετούνται µέσα στη γη σε βάθος 0,6m 1,2m και α οτελούνται α ό το αγώγιµο µέρος τους και α ό µονωτικά και ροστατευτικά υλικά. Κάθε αγωγός α οτελείται α ό λήθος συρµατιδίων συγκεκριµένης διατοµής και το οθετούνται ελικοειδώς. Στο τέλος ο αγωγός εριβάλλεται α ό διάφορα υλικά τα ο οία ροσδίδουν τελικά στο καλώδιο ροστασία ηλεκτρική αλλά και µηχανική. Ο εντο ισµός της θέσης µιας βλάβης και η α οκατάστασή της σε ένα εναέριο δίκτυο είναι γενικά µια εύκολη διαδικασία. Αντίθετα, ο εντο ισµός της θέσης µιας βλάβης ενός υ ογείου καλωδίου είναι µια ολύ ιο σύνθετη εργασία, ου α αιτεί ολύ ερισσότερο χρόνο και εξειδικευµένο εξο λισµό και εργαλεία. Για αυτό το λόγο στα υ όγεια δίκτυα ΜΤ ακολουθείται συνήθως ο κανόνας του να υ άρχει η δυνατότητα, µετά α ό µια βλάβη, να ε ανατροφοδοτηθούν οι Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ α ό άλλη οδό, µετά την εκτέλεση ορισµένων χειρισµών ή και αυτόµατα, χωρίς να ροηγείται κατ ανάγκη η ε ισκευή της βλάβης. Η α αίτηση αυτή ικανο οιείται α ό τα τρία βασικά σχήµατα υ όγειων δικτύων ΜΤ, τα ο οία είναι το βροχοειδές δίκτυο, το ο οίο χαρακτηρίζεται α ό το ότι οι γραµµές α οτελούν τµήµατα βρόχου, ου αρχίζουν και τελειώνουν στον ίδιο Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ, α ό το ατρακτοειδές δίκτυο και α ό το δίκτυο δι λής τροφοδότησης. Τα υ όγεια δίκτυα είναι ιο ασφαλή α ό ότι τα εναέρια, αφού δεν ε ηρεάζονται α ό τις εξωτερικές συνθήκες του εριβάλλοντος και α αιτούν λιγότερη συντήρηση. Ωστόσο είναι ιο ακριβά στην κατασκευή τους. Ε ίσης, στα υ όγεια δίκτυα µ ορεί να αρατηρηθούν σφάλµατα τα ο οία οφείλονται σε κακές συνδέσεις (µούφες) κατά την κατασκευή τους, σε κακό τράβηγµα κατά την εγκατάσταση ή σε εκτελούµενες εργασίες (.χ. εκσκαφές) στα σηµεία ου βρίσκονται τα υ όγεια καλώδια. Σφάλµατα αρατηρούνται, ε ίσης, λόγω υ ερτάσεων (.χ. κεραυνοί) στα σηµεία ου συνδέονται τα ακροκιβώτια µε εναέριες γραµµές. Για το λόγο αυτό είναι α αραίτητοι οι α αγωγείς τάσης (αλεξικέραυνα), οι ο οίοι εκτονώνουν το κρουστικό κύµα ρος τη γη ριν συναντήσει το υ όγειο καλώδιο ΜΕΣΑ ΖΕΥΞΕΩΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Τα µέσα ζεύξεως χρησιµεύουν στα δίκτυα για την εκτέλεση των διαφόρων «χειρισµών», δηλαδή τη ζεύξη-α όζευξη τµηµάτων του δικτύου. Οι κύριες κατηγορίες είναι οι α οζεύκτες (Α/Ζ), οι διακό τες Φορτίου ( /Φ) και οι διακό τες Ισχύος ( /Ι). 17

18 Α οζεύκτες ονοµάζονται οι συσκευές ου χρησιµο οιούνται για το άνοιγµα ή το κλείσιµο ενός κυκλώµατος, είτε όταν το ρεύµα ου διακό τεται είναι αµελητέο είτε όταν δεν ε έρχεται ουσιαστική µεταβολή στην τάση µεταξύ των όλων όταν ανοίγει. ιακό τες Φορτίου ονοµάζονται οι συσκευές ου έχουν την ικανότητα να διακό τουν ή να α οκαθιστούν εντάσεις υ ό κανονικές συνθήκες λειτουργίας του κυκλώµατος, καθώς και να α οκαθιστούν εντάσεις ρευµάτων βραχυκυκλώσεως. ιακό τες Ισχύος (βραχυκυκλώσεως) ονοµάζονται οι συσκευές ου έχουν την ικανότητα να διακό τουν ή να α οκαθιστούν εντάσεις υ ό κανονικές συνθήκες λειτουργίας του κυκλώµατος, αλλά κυρίως υ ό ορισµένες µη κανονικές συνθήκες ό ως είναι τα βραχυκυκλώµατα. Τα µέσα ροστασίας χρησιµεύουν για την αυτόµατη α οµόνωση τµηµάτων του δικτύου σε ερί τωση σφάλµατος ή στη ρόληψη βλάβης στοιχείων του δικτύου. Οι κύριες κατηγορίες είναι οι διακό τες ισχύος, όταν δέχονται εντολές α ό τους ηλεκτρονόµους ροστασίας (Η/Ν), καθώς και οι ασφάλειες (ΑΣΦ). Στα µέσα ροστασίας χρησιµο οιούνται ε ίσης οι όροι «υ ερφόρτιση» και «υ ερένταση». Όταν το ρεύµα σε µια διάταξη είναι λίγο µεγαλύτερο α ό το ονοµαστικό ρεύµα λειτουργίας και µ ορεί να άρει τιµή µέχρι και τη δι λάσια του ονοµαστικού συµβαίνει υ ερφόρτιση. Για ρεύµατα µεγαλύτερα α ό το δι λάσιο ονοµαστικό ρεύµα χρησιµο οιείται ο όρος «υ ερένταση». Υ ερένταση έχουµε όταν υ άρχει κά οιο βραχυκύκλωµα. Τα µέσα ροστασίας στην Μέση Τάση χωρίζονται σε ασφάλειες ΜΤ και διακό τες ΜΤ. Οι ασφάλειες ΜΤ χρησιµο οιούνται για να ροστατεύσουν ένα κύκλωµα ΜΤ όταν σε αυτό υ άρχει βραχυκύκλωµα αλλά και υ ερφόρτιση ου διαρκεί αρκετή ώρα. Οι διακό τες ΜΤ ανάλογα µε τα ρεύµατα ου µ ορούν να διακόψουν χωρίζονται στις αρακάτω κατηγορίες: Α οζεύκτες και γειωτές, οι ο οίοι ανοίγουν και κλείνουν το κύκλωµα όταν αυτό διαρρέεται α ό ελάχιστο ρεύµα ή υ άρχει µηδενική τάση. ιακό τες φορτίου ( Φ), οι ο οίοι µ ορούν να ανοίξουν και να κλείσουν τις ε αφές τους όταν διαρρέονται α ό ονοµαστικά ρεύµατα, δηλαδή σε κανονική κατάσταση λειτουργίας, αλλά και α ό µηδενικά ρεύµατα. ιακό τες Ισχύος, ου συνηθέστερα λέγονται αυτόµατοι διακό τες, οι ο οίοι λειτουργούν σε µηδενικά και σε ονοµαστικά ρεύµατα αλλά και σε ρεύµατα ου εµφανίζονται σε βραχυκυκλώµατα. Οι διακό τες ισχύος κατηγοριο οιούνται ανάλογα µε το µέσο ου χρησιµο οιούν για την σβέση του ηλεκτρικού τόξου. ιακό της Α οµόνωσης ( Α), ο ο οίος µ ορεί να ανοίξει και να κλείσει όταν διαρρέεται α ό ονοµαστικό ρεύµα αλλά δεν µ ορεί να ανοίξει σε ερί τωση βραχυκυκλώµατος. Ε ίσης συνεργάζεται µε έναν ιακό τη Ισχύος και έχει ροδιαγραφές ό ως ένας ιακό της φορτίου. 18

19 Οι διακό τες είναι ολύ ιο ακριβοί α ό τις ασφάλειες αλλά έχουν το λεονέκτηµα ότι δεν χρειάζονται αλλαγή ό ως µια ασφάλεια. Βέβαια και αυτοί έχουν µια διάρκεια ζωής ου µετριέται σε κύκλους µηχανικής λειτουργίας και εξαρτάται α ό το είδος του διακό τη ΥΠΕΡΤΑΣΗ Οι υ ερτάσεις στην ΜΤ µ ορεί να ροκληθούν είτε α ό λάθος χειρισµούς ου µ ορούν να συµβούν κατά το άνοιγµα ή κλείσιµο ενός διακό τη ΜΤ είτε α ό τη τώση κεραυνού σε κά οιο σηµείο, άνω στις εναέριες γραµµές µεταφοράς ή σε κά οιον υ οσταθµό. Οι υ ερτάσεις λόγω χειρισµών ονοµάζονται εσωτερικές υ ερτάσεις ενώ αυτές ου οφείλονται σε εξωτερικά αίτια ονοµάζονται εξωτερικές υ ερτάσεις. Οι τελευταίες εµφανίζονται µόνο στα εναέρια δίκτυα και όχι στα υ όγεια, ό ου υ άρχουν µόνο εσωτερικές υ ερτάσεις. Οι εσωτερικές υ ερτάσεις είναι σχετικά µικρές συγκριτικά µε τις εξωτερικές, ου µ ορεί να άρουν τιµές ολλών εκατοντάδων kv. Τα υλικά ου χρησιµο οιούνται στην ΜΤ έχουν ροδιαγραφές για να αντέχουν στις εσωτερικές υ ερτάσεις αλλά όχι και στις εξωτερικές. Έτσι ρέ ει να υ άρχει ροστασία έναντι εξωτερικών υ ερτάσεων κυρίως στις υ αίθριες εγκαταστάσεις ΜΤ. Στα υ όγεια δίκτυα δεν είναι α αραίτητη αυτή η ροστασία καθώς δεν µ ορεί να έσει κεραυνός άνω σε υ όγειο καλώδιο. Ακόµα όµως και να έσει κεραυνός στην αναχώρηση ενός υ όγειου καλωδίου, η υ έρταση ου δηµιουργείται α οσβένεται σε ανεκτά ε ί εδα αν το µήκος του καλωδίου είναι µεγαλύτερο α ό 500 m. Για την ροστασία των εγκαταστάσεων ΜΤ χρησιµο οιούνται οι α αγωγείς υ ερτάσεων, τα γνωστά αλεξικέραυνα. Το αλεξικέραυνο το οθετείται µεταξύ του αγωγού ΜΤ και της γης. Ένας α αγωγέας υ ερτάσεων σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας ροβάλει µια ολύ µεγάλη αντίσταση ου δεν ε ιτρέ ει στο ρεύµα του αγωγού να εράσει α ό µέσα του και να κλείσει κύκλωµα µε την γη. Κατά την τώση ενός κεραυνού η υ έρταση ου δηµιουργείται έχει ως α οτέλεσµα να µην ροβάλει ο α αγωγέας υ ερτάσεων καµία αντίσταση. Έτσι όλο το ρεύµα του κεραυνού ερνάει µέσα α ό το αλεξικέραυνο και οδεύει µε ασφάλεια ρος τη γη. Εδώ ρέ ει να τονιστεί ότι η λειτουργία του αλεξικέραυνου δεν είναι η α οµάκρυνση του κεραυνού αλλά η ασφαλή όδευση ρος την γη έτσι ώστε να µειώσει την υ έρταση σε ε ί εδα ου να µην ροκαλέσει ζηµιές σε όργανα και µηχανήµατα στις εγκαταστάσεις ΜΤ. Πιο συγκεκριµένα ένα αλεξικέραυνο α οτελείται α ό ένα διάκενο αέρα σε σειρά µε µη γραµµικές αντιστάσεις α ό ανθρακικό υρίτιο. Κατά τη διάρκεια µιας υ έρτασης το διάκενο διασ άται και ο αγωγός ΜΤ βραχυκυκλώνεται µε την γη µέσω των µη γραµµικών αντιστάσεων. Οι αντιστάσεις αυτές µειώνονται όσο αυξάνεται το ρεύµα και έτσι δεν αυξάνεται η τάση άνω α ό τα όρια αντοχής. Αυτή η λειτουργία διαρκεί όσο και η διάρκεια του κεραυνού, συνήθως α ό 50 έως 100 µs. Όταν ο κεραυνός σταµατήσει και στα άκρα του α αγωγέα υ έρτασης εφαρµοστεί η ονοµαστική τάση του δικτύου 19

20 δεν µ ορεί λέον να διασ αστεί το διάκενο και έτσι δεν ρέει ρεύµα ρος την γη ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑ Το βραχυκύκλωµα είναι η ε αφή µεταξύ σηµείων διαφορετικού δυναµικού και συνοδεύεται α ό µεγάλη ροή ρεύµατος και α ό µικρή ή µεγάλη έκρηξη. Τα φαινόµενα της έκρηξης είναι θόρυβος κεραυνού, ωστικό κύµα, εµ όδιση της όρασης (λόγω λάµψης, κα νών και αερίων) και σ ινθήρες α ό τα µέρη των κυψελών. Το α οτέλεσµα του βραχυκυκλώµατος σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο ονοµάζεται ρεύµα βραχυκύκλωσης. Ο ιο κοινός τύ ος βραχυκυκλώµατος είναι το «νεκρό» βραχυκύκλωµα κρατά το ο οίο η σύνθετη αντίσταση στο σηµείο του σφάλµατος είναι σχεδόν αµελητέα. Τα ρεύµατα βραχυκύκλωσης είναι κατά κανόνα ολύ µεγαλύτερα α ό τα ρεύµατα λειτουργίας. Τα βραχυκυκλώµατα µ ορούν να είναι συµµετρικά ή ασύµµετρα. Συµµετρικά είναι τα τριφασικά βραχυκυκλώµατα και συµβαίνουν όταν έρχονται σε ε αφή µεταξύ τους οι τρεις φάσεις. Αυτά είναι και οι ιο σοβαρές ερι τώσεις βραχυκυκλωµάτων. Τα ασύµµετρα βραχυκυκλώµατα είναι ιο συνηθισµένα α ό τα συµµετρικά αλλά όχι τόσο σοβαρά. Ασύµµετρα είναι τα µονοφασικά και διφασικά βραχυκυκλώµατα. Το µονοφασικό συµβαίνει όταν έρχεται σε ε αφή η µία φάση µε τον ουδέτερο ή η µια φάση µε τη γη. Το διφασικό βραχυκύκλωµα συµβαίνει όταν έρχονται σε ε αφή µεταξύ τους οι δύο φάσεις. Για την ροστασία α ό τα βραχυκυκλώµατα χρησιµο οιούνται ηλεκτρικά κυκλώµατα ελέγχου και τηλε ικοινωνιών, τα ο οία είναι εγκατεστηµένα στους υ οσταθµούς και τους σταθµούς αραγωγής, ή κατά µήκος των καλωδίων. Τα κύρια όργανα ροστασίας είναι οι ηλεκτρονόµοι ή ρελαί, µε τους ο οίους αναγνωρίζεται η εµφάνιση βραχυκυκλώµατος και δίνονται οι εντολές ρος τους διακό τες. 20

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3. ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η εκµετάλλευση της ενέργειας του ανέµου α ό τον άνθρω ο α οτελεί µία ρακτική ου βρίσκει τις ρίζες της στην αρχαιότητα. Χαρακτηριστικά αραδείγµατα εκµετάλλευσης της αιολικής ενέργειας είναι τα ιστιοφόρα και οι ανεµόµυλοι. Η αιολική ενέργεια είναι η κινητική ενέργεια ου αράγεται α ό τη δύναµη του ανέµου και µετατρέ εται σε µηχανική ή και ηλεκτρική ενέργεια. Σήµερα, για την αξιο οίηση της αιολικής ενέργειας χρησιµο οιούνται οι ανεµογεννήτριες (Α/Γ), δηλαδή µηχανές οι ο οίες µετατρέ ουν την κινητική ενέργεια του ανέµου σε ηλεκτρική ενέργεια. Η µετατρο ή αυτή γίνεται σε δύο στάδια. Στο ρώτο στάδιο, µέσω της τερωτής, έχουµε την µετατρο ή της κινητικής ενέργειας του ανέµου σε µηχανική ενέργεια µε την µορφή εριστροφής του άξονα της τερωτής και στο δεύτερο στάδιο, µέσω της γεννήτριας, ε ιτυγχάνουµε την µετατρο ή της µηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Για την αραγωγή ενέργειας α ό τον άνεµο υ άρχουν ανεµογεννήτριες οριζόντιου άξονα, οι ο οίες έχουν τον άξονά τους αράλληλο ρος την κατεύθυνση του ανέµου, και ανεµογεννήτριες κατακόρυφου άξονα, οι ο οίες ροσαρµόζονται αυτόµατα στη διεύθυνση του ανέµου. Ε ίσης, ανάλογα µε τα τερύγια ου έχουν, οι ανεµογεννήτριες χωρίζονται σε µονό τερες, δί τερες και τρί τερες. Πρέ ει να σηµειωθεί ότι οι ιο διαδεδοµένες είναι οι ανεµογεννήτριες οριζόντιου άξονα µε τρία τερύγια, καθώς αράγουν µεγάλα οσά ενέργειας χωρίς να α αιτείται υψηλή ταχύτητα ανέµου. Η ε ιλογή της θέσης µιας Α/Γ εξαρτάται α ό σηµαντικές αραµέτρους, οι ο οίες ρέ ει να ληφθούν υ όψη ριν την εγκατάσταση του αιολικού άρκου. Μια α ό τις αραµέτρους ου λαµβάνονται υ όψη είναι η ένταση του ανέµου, γι αυτό και ε ιλέγονται εριοχές µε υψηλό αιολικό δυναµικό. Για τη µέτρηση της διεύθυνσης και της ταχύτητας του ανέµου χρησιµο οιούνται οι ανεµοδείκτες και τα ανεµόµετρα αντίστοιχα. Μια διάταξη ανεµογεννητριών ονοµάζεται αιολικό άρκο. Για τη λειτουργία του αιολικού άρκου καθώς και για την αραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας α ό ανεµογεννήτριες χρειάζεται η έκδοση άδειας, η ο οία χορηγείται α ό το Υ ουργείο Ανά τυξης µετά α ό αίτηση των ενδιαφερόµενων στη Ρυθµιστική Αρχή Ενέργειας. Ε ίσης, είναι α αραίτητη η ύ αρξη εναέριου ή υ όγειου δικτύου σύνδεσης µε τη ΕΗ. 21

22 3.1. ΑΙΟΛΙΚΟ ΠΑΡΚΟ ΑΙΟΛΟΣ Το αιολικό άρκο Αίολος βρίσκεται στη νότια Εύβοια και α οτελείται α ό 44 τρί τερες ανεµογεννήτριες οριζόντιου άξονα συνολικής εγκατεστηµένης ισχύος 27,4MW. Οι 40 α ό αυτές τις µηχανές είναι BONUS 600kW MK IV (φωτογραφία 3.1) και για τη µετατρο ή της µηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική έχουν τετρα ολικές ασύγχρονες γεννήτριες εναλλασσόµενου ρεύµατος. Η λειτουργία των αρα άνω ανεµογεννητριών ξεκίνησε το 2000 και η σύνδεσή τους µε το δίκτυο γίνεται µε εναέριες γραµµές µέσης τάσης. Α οτελώντας ε έκταση του αιολικού άρκου των 40 µηχανών, το 2010 µ ήκαν σε λειτουργία 4 ακόµα ανεµογεννήτριες τύ ου Pitch ονοµαστικής ισχύος 850kW η κάθε µία. Οι τελευταίες α οτελούνται α ό σύγχρονες γεννήτριες εναλλασσόµενου ρεύµατος της εταιρίας GAMESA EOLICA (φωτογραφία 3.2) και συνδέθηκαν στο υ άρχον δίκτυο µε υ όγεια καλώδια. Με τον όρο εγκατεστηµένη ισχύ εννοούµε το σύνολο της ονοµαστικής ισχύος (kva) του αιολικού άρκου, δηλαδή την ισχύ ου µ ορεί να α οδίδουν συνεχώς οι ανεµογεννήτριες χωρίς ροβλήµατα υ ερφόρτισης. Η ΕΗ ρέ ει να γνωρίζει τη συνολική εγκατεστηµένη ισχύ µιας ηλεκτρικής εγκατάστασης. 22

23 Φωτογραφία 3.1: Ανεµογεννήτρια BONUS MK IV 600kW 23

24 Φωτογραφία 3.2: Ανεµογεννήτρια GAMESA G52 850kW Στις φωτογραφίες 3.3, 3.4 και 3.5 αρουσιάζεται το σύνολο των ανεµογεννητριών του αιολικού άρκου 24

25 Φωτογραφία 3.3: Αιολικό άρκο Αίολος. Ανεµογεννήτριες 1-12 Φωτογραφία 3.4: Αιολικό άρκο Αίολος. Ανεµογεννήτριες

26 Φωτογραφία 3.5: Αιολικό άρκο Αίολος. Ανεµογεννήτριες & Ext Χαρακτηριστικά αιολικών µηχανών Οι αράγοντες οι ο οίοι χαρακτηρίζουν µια ανεµογεννήτρια είναι οι ακόλουθοι: Η διάµετρος D της τερωτής της ανεµογεννήτριας, η ο οία καθορίζει το εµβαδό το ο οίο σαρώνει η τερωτή και ε οµένως την ενεργό ε ιφάνεια δια µέσου της ο οίας ε ιχειρούµε να αξιο οιήσουµε την αιολική ενέργεια. Το ύψος το οθέτησης H για µηχανές οριζόντιου άξονα ή α λά το ύψος του δροµέα για µηχανές κατακόρυφου άξονα, το ο οίο καθορίζεται µε βάση τη διάµετρο D της τερωτής και συνήθως ο λόγος Η/D είναι ίσος µε 1 ή 1,5. Το λήθος z των τερυγίων της τερωτής, το ο οίο συνδέεται και µε τη στιβαρότητα της µηχανής. Το είδος των τερυγίων της τερωτής, ου εριλαµβάνει αφενός τον τύ ο των τερυγίων, το άχος, τη συστροφή τους και αφετέρου τα υλικά ου χρησιµο οιούνται για την κατασκευή τους. Η ονοµαστική ταχύτητα εριστροφής n της τερωτής, η ο οία καθορίζεται α ό διάφορους αράγοντες, ό ως η συχνότητα του ηλεκτρικού δικτύου σε ερι τώσεις διασυνδεδεµένων µηχανών και η αντοχή των τερυγίων σε φυγόκεντρες τάσεις. Το βήµα της τερωτής το ο οίο α οτελεί γεωµετρικό της στοιχείο και συνήθως µεταβάλλεται α ό το όδι έως το κεφάλι των τερυγίων. Η ονοµαστική ισχύς Pe της µηχανής, η ο οία καθορίζει το µέγεθος µιας ανεµογεννήτριας και α οτελεί το µέτρο της στιγµιαίας ωφέλιµης 26

27 αραγόµενης ενέργειας α ό την αξιο οίηση της αιολικής ισχύος σε µια ε ιφάνεια εµβαδού Α. Ο συντελεστής φορτίου (ΣΦ), ο ο οίος υ ολογίζει την ραγµατική α οδοτικότητα µιας ανεµογεννήτριας και αναφέρεται σε ένα συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα. Ο ετήσιος Συντελεστής Φορτίου ορίζεται ως ο λόγος της ενέργειας ου αράγει η ανεµογεννήτρια σε ένα χρόνο EWTyear (σε kwh) ρος την ενέργεια ου θα αρήγαγε θεωρητικά η ανεµογεννήτρια εάν λειτουργούσε στην ονοµαστική της ισχύ Pe (σε kw) και για τις 8760 ώρες του έτους Στους ίνακες 3.1 και 3.2 αρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των ανεµογεννητριών Bonus 600kW και Gamesa G52 850kW αντίστοιχα. Πίνακας 3.1: Χαρακτηριστικά Α/Γ BONUS 600kW ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΝΑΡΞΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΠΟΚΟΠΗΣ BONUS MK IV 600kW 15,5 m/s 5 m/s 25 m/s ΙΑΜΕΤΡΟΣ ΠΤΕΡΩΤΗΣ 44 m ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ 1520 m² ΥΨΟΣ ΠΥΛΩΝΑ 35 m Πίνακας 3.2: Χαρακτηριστικά Α/Γ GAMESA 850kW ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΝΑΡΞΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΠΟΚΟΠΗΣ ΙΑΜΕΤΡΟΣ ΦΤΕΡΩΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ ΥΨΟΣ ΠΥΛΩΝΑ GAMESA_G52_850kW 850kW 16m/s 4m/s 25m/s 52m 2123,72m² 55m Η αρακολούθηση των ανεµογεννητριών στο αιολικό άρκο Αίολος γίνεται µέσω SCADA το ο οίο έχει εγκατασταθεί σε ηλεκτρονικό υ ολογιστή ου βρίσκεται στο Κεντρικό ωµάτιο Ελέγχου (Central Control Room). Στο σηµείο 27

28 αυτό αξίζει να σηµειωθεί ότι το CCR είναι ο χώρος συγκέντρωσης όχι µόνο των ληροφοριών αλλά και του ροσω ικού ου είναι υ εύθυνο για την οµαλή λειτουργία των ανεµογεννητριών. Για την ε ικοινωνία καθώς και για τη µεταφορά δεδοµένων και εντολών α ό τις ανεµογεννήτριες στο SCADA, και αντίστροφα, χρησιµο οιούνται ο τικές ίνες. Στο αιολικό άρκο Αίολος, η ο τική ίνα ου µεταφέρει τα δεδοµένα είναι συνδεδεµένη εναέρια µε τις ανεµογεννήτριες BONUS και υ όγεια µε τις ανεµογεννήτριες GAMESA SCADA Ο όρος SCADA (supervisory control and data acquisition) εριγράφει µια κατηγορία συστηµάτων βιοµηχανικού αυτόµατου ελέγχου και τηλεµετρίας. Το χαρακτηριστικό των συστηµάτων SCADA είναι ότι α οτελούνται α ό το ικούς ελεγκτές, ου ελέγχουν ε ί µέρους στοιχεία και µονάδες µιας εγκατάστασης, συνδεδεµένους σε ένα κεντρικό Master Station (Κύριο Σταθµό Εργασίας). Ο κεντρικός σταθµός εργασίας µ ορεί κατό ιν να ε ικοινωνεί τα δεδοµένα ου συλλέγει α ό την εγκατάσταση σε ένα λήθος α ό σταθµούς εργασίας σε το ικό LAN ή και να µεταδίδει τα δεδοµένα της εγκατάστασης σε µακρινά σηµεία µέσω κά οιου συστήµατος τηλε ικοινωνίας,.χ. µέσω του ενσύρµατου τηλεφωνικού δικτύου ή µέσω κά οιου ασύρµατου δικτύου. Ε ίσης είναι δυνατό ο κάθε ένας το ικός ελεγκτής να βρίσκεται σε α οµακρυσµένη το οθεσία και να µεταδίδει τα δεδοµένα ρος το master station µέσω α λού καλωδίου ή µέσω ασύρµατου οµ οδέκτη, άντα µε σύνολο α ό το ικούς ελεγκτές συνδεδεµένους σε το ολογία ρος ένα master station. Στο σχέδιο 3.1 αρουσιάζεται ο τρό ος λειτουργίας ενός συστήµατος SCADA Ο τική ίνα Σχέδιο 3.1: Scada System 28

29 Η ο τική ίνα είναι µια γυάλινη ή λαστική ίνα ου µεταφέρει το φως κατά µήκος της (Εικόνα 3.1). Χρησιµο οιείται ευρέως σε δίκτυα ε ικοινωνιών, και ε ιτρέ ει την µετάδοση σε µεγαλύτερες α οστάσεις και µε µεγαλύτερη ταχύτητα µετάδοσης δεδοµένων σε σχέση µε άλλες µορφές ε ικοινωνίας ό ως ο χαλκός. Οι ο τικές ίνες χρησιµο οιούνται αντί των µεταλλικών καλωδίων, διότι τα σήµατα ταξιδεύουν µαζί τους µε λιγότερη α ώλεια και δεν ε ηρεάζονται α ό ηλεκτροµαγνητικές αρεµβολές. Το φως κατά την διέλευση του αραµένει στον υρήνα της ο τικής λόγω του φαινοµένου της ολικής ανάκλασης. Αυτό ροκαλεί την ίνα να λειτουργήσει ως κυµατοδηγό. Το φως ου αράγουν οι φωτεινές ηγές βρίσκεται στην εριοχή του υ έρυθρου και δεν είναι ορατό α ό το ανθρώ ινο µάτι. Στο δέκτη της ο τικής ίνας υ άρχει ένας ανιχνευτής φωτός. Ένας τέτοιος ανιχνευτής είναι ο φωτοδέκτης, ο ο οίος αράγει ένα µικρό ρεύµα όταν φωτίζεται. Έτσι, µετατρέ ει τα φωτεινά σήµατα σε ηλεκτρικά, τα ο οία εριέχουν την ωφέλιµη ληροφορία και ερνούν στις ε όµενες βαθµίδες ηλεκτρονικής ε εξεργασίας. Η ένωση ο τικών ινών είναι ιο ολύ λοκη α ό ότι η ένωση συρµάτων ή καλωδίων. Τα άκρα των ινών ρέ ει να είναι σχισµένα µε ροσοχή, και στη συνέχεια, συγκολληµένα µε µηχανική ίεση ή µε σύντηξη χρησιµο οιώντας ηλεκτρικό τόξο. Στις συνδέσεις χρησιµο οιούνται ειδικοί ακροδέκτες. Οι ίνες οι ο οίες υ οστηρίζουν ολλές συχνότητες διερχόµενου φωτός ονοµάζονται ολύτρο ες (MMF), ενώ εκείνες ου µ ορούν να µεταφέρουν φως µιας µόνο συχνότητας ονοµάζονται µονότρο ες (SMF). Οι ολύτρο ες έχουν γενικά µεγαλύτερη διάµετρο υρήνα, και χρησιµο οιούνται για τις θαλάσσιες συνδέσεις ε ικοινωνίας εξ α οστάσεως και για εφαρµογές ό ου υ άρχει ανάγκη µεταφοράς µεγάλου όγκου δεδοµένων. Οι µονότρο ες ίνες χρησιµο οιούνται όταν οι ανάγκες ε ικοινωνίας α αιτούν συνδέσεις σε α όσταση µεγαλύτερη α ό 550 µέτρα. Οι ο τικές ίνες διαθέτουν ολύ µεγάλο εύρος ζώνης συχνοτήτων, µε α οτέλεσµα να ε ιτυγχάνουν υψηλούς ρυθµούς µετάδοσης, ου, µε ολυ λεξία, φθάνουν ακόµη και τα 128 Gbit/s. Λόγω της κατασκευής τους οι ο τικές ίνες είναι ανε ηρέαστες α ό ηλεκτρικά και µαγνητικά εδία και κατά συνέ εια α ό εξωτερικά σήµατα θορύβου. Για το λόγο αυτό βρίσκουν µεγάλη εφαρµογή σε εριβάλλοντα υψηλού ηλεκτροµαγνητικού θορύβου. Ε ίσης, είναι ιδιαίτερα ασφαλές µέσο µετάδοσης, καθώς είναι σχεδόν αδύνατη η εξωτερική ε έµβαση για την υ οκλο ή ή την αρεµβολή των µεταφερόµενων σηµάτων. Τα σήµατα ου µεταδίδονται σε ο τικές ίνες εξασθενούν ελάχιστα σε σχέση µε άλλα ενσύρµατα µέσα. Ένα φωτεινό σήµα µ ορεί να διαδοθεί µέσω ο τικής ίνας, σε α οστάσεις µεγαλύτερες α ό 200 χιλιόµετρα, χωρίς τη βοήθεια αναµεταδοτών. εδοµένου ότι τα ο τικά καλώδια µεταφέρουν ο τικά σήµατα και όχι ηλεκτρικά δεν αρουσιάζουν κίνδυνο σ ινθήρων γι αυτό και ροτιµώνται σε εριοχές υψηλού κινδύνου α ό σ ινθήρες. Ταυτόχρονα δεν ε ηρεάζονται α ό την υγρασία, σε αντίθεση µε τα χάλκινα καλώδια, ου η έκθεση τους σε υγρασία, µ ορεί να ροκαλέσει βραχυκυκλώµατα. Ωστόσο, η σύνδεση των ο τικών ινών µε άλλα εξαρτήµατα είναι µια ολύ λοκη διαδικασία, ενώ ένα σηµαντικό ρόβληµα είναι η ευθυγράµµιση 29

30 της ίνας µε τη φωτεινή ηγή του οµ ού, καθώς και µικρές ακόµη α οκλίσεις στην ευθυγράµµιση αυτή µ ορούν να ροξενήσουν µεγάλη α ώλεια του φωτεινού σήµατος. Στην εικόνα 3.1 φαίνεται η µορφή µιας ο τικής ίνας και στο σχέδιο 3.2 αρουσιάζεται µονογραµµικά ο τρό ος σύνδεσης της ο τικής ίνας ου υ άρχει στο εν λόγω αιολικό άρκο. Εικόνα 3.1: Ο τική ίνα 30

31 Σχέδιο 3.2: Μονογραµµική σχεδίαση ο τικής ίνας στο Α/Π Αίολος (στις 40 ανεµογεννήτριες) 3.2. ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΆΞΟΝΑ Ό ως αναφέρθηκε αρα άνω, οι αιολικές µηχανές (ανεµογεννήτριες ή Α/Γ) µετατρέ ουν την κινητική ενέργεια του αέρα σε µηχανική. Οι ανεµογεννήτριες το οθετούνται σε έναν ύργο στήριξης για µεγιστο οίηση της αραγωγής τους, καθώς το ύψος του ύργου και η το οθέτηση των τερυγίων και του δροµέα σε αυτό το ύψος δίνει ρόσβαση σε µεγαλύτερες ταχύτητες ανέµου. Ο ύργος στηρίζει όλη την ηλεκτροµηχανολογική εγκατάσταση και είναι σωληνωτός. Στη βάση του είναι το οθετηµένο το σύστηµα ελέγχου, το ο οίο 31

32 αρακολουθεί, συντονίζει και ελέγχει όλες τις λειτουργίες της ανεµογεννήτριας, φροντίζοντας για την α ρόσκο τη λειτουργία της. Ο δροµέας α οτελείται α ό τρία τερύγια α ό ενισχυµένο ολυεστέρα, τα ο οία ροσδένονται άνω σε µια ρύµνη. Η ταχύτητα εριστροφής του δροµέα αραµένει σταθερή κατά την κανονική λειτουργία της µηχανής και ροσαρµόζεται α ό το σύστηµα µετάδοσης της κίνησης, δηλαδή α ό τον κύριο άξονα (main shaft) και το κιβώτιο ταχυτήτων (gear box). Πάνω στον ύργο της ανεµογεννήτριας βρίσκεται και η ηλεκτρική γεννήτρια (σύγχρονη ή ε αγωγική), η ο οία συνδέεται µε την έξοδο του κιβωτίου ταχυτήτων µέσω συνδέσµου (cardan shaft) και µετατρέ ει τη µηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική. Τέλος, α αραίτητη είναι η ύ αρξη συστήµατος έδης (δισκόφρενο), το ο οίο βρίσκεται ανάµεσα στο κιβώτιο ταχυτήτων και τον σύνδεσµο (cardan shaft). Στην εικόνα 3.2 αρουσιάζονται τα βασικά τµήµατα µιας ανεµογεννήτριας. Εικόνα 3.2: Τα βασικά τµήµατα µιας ανεµογεννήτριας 32

33 3.3. ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Οι βασικές κατηγορίες ηλεκτρικών µηχανών ου µετατρέ ουν την µηχανική ενέργεια σε εναλλασσόµενη ηλεκτρική είναι οι σύγχρονες γεννήτριες (εναλλακτήρες) και οι ασύγχρονοι κινητήρες (ή κινητήρες ε αγωγής). Η τάση ου ανα τύσσεται στο εξωτερικό µιας σύγχρονης γεννήτριας εξαρτάται α ό την ταχύτητα εριστροφής του δροµέα της και α ό την µαγνητική ροή στο εσωτερικό της. Για να λειτουργήσει µια σύγχρονη γεννήτρια ρέ ει η τροφοδοσία του τυλίγµατος του δροµέα της να γίνει µε συνεχές ρεύµα. Οι σύγχρονες γεννήτριες λειτουργούν αράλληλα, καθώς έτσι ε ιτυγχάνεται συνεχής και αξιό ιστη εξυ ηρέτηση των καταναλωτών, χαµηλότερο κόστος λειτουργίας και αυξηµένη ηλεκτρική ευστάθεια στο δίκτυο. Η ασύγχρονη γεννήτρια είναι ολύ α λή στην κατασκευή της. Α οτελείται α ό ένα ακίνητο µέρος, το στάτη, και α ό ένα κινητό, το δροµέα. Στο εσωτερικό του στάτη υ άρχουν αυλακώσεις µέσα στις ο οίες το οθετείται ένα τύλιγµα. Το τύλιγµα αυτό αίρνει ρεύµα α ό το δίκτυο και δηµιουργεί µαγνητικό εδίο, το ο οίο ε αγωγικά δηµιουργεί ρεύµατα στο δροµέα. Όσο ιο γρήγορα εριστρέφεται ο στάτης τόσο ερισσότερη ηλεκτρική ενέργεια αράγεται. Οι ασύγχρονες γεννήτριες αράγουν ενεργό ισχύ αλλά α ορροφούν άεργο ισχύ ΚΑΜΠΥΛΗ ΙΣΧΥΟΣ (Power Curve) Η καµ ύλη ισχύος καθορίζει την α όδοση της ανεµογεννήτριας συναρτήσει της ταχύτητας του ανέµου και είναι δεδοµένη α ό τον κατασκευαστή. Είναι διαφορετική για κάθε ανεµογεννήτρια καθώς εξαρτάται α ό διάφορες ιδιότητές της, ό ως η ε ιφάνεια σάρωσης της φτερωτής, η αεροδυναµική και οι α οδόσεις των κιβωτίων ταχυτήτων και της µηχανής. Η ισχύς ου µ ορεί να δώσει η ανεµογεννήτρια σε µια συγκεκριµένη ταχύτητα ανέµου ονοµάζεται ονοµαστική ισχύς της ανεµογεννήτριας. Κάθε ανεµογεννήτρια έχει µια χαρακτηριστική καµ ύλη ταχύτητας- ισχύος (power curve) ου φανερώνει τη σχέση µεταξύ της αραγόµενης ενέργειας και της ταχύτητας του ανέµου για κάθε τύ ο ανεµογεννήτριας. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η αραγόµενη ισχύς της ανεµογεννήτριας είναι µηδενική, όταν η ταχύτητα του ανέµου είναι µικρότερη α ό την ταχύτητα έναρξης λειτουργίας Vin της ανεµογεννήτριας. Συνε ώς, για ταχύτητες ανέµου µικρότερες της Vin δεν είναι δυνατή η αξιο οίηση του διαθέσιµου αιολικού δυναµικού. Οι συνήθεις τιµές της ταχύτητας έναρξης λειτουργίας κυµαίνονται µεταξύ των 3m/s και 6m/s. Όταν η ταχύτητα του ανέµου υ ερβεί την ταχύτητα έναρξης λειτουργίας Vin και µέχρι την ταχύτητα ονοµαστικής ισχύος VR, η ισχύς της ανεµογεννήτριας αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του ανέµου. Οι συνήθεις τιµές της ταχύτητας ονοµαστικής ισχύος κυµαίνονται µεταξύ 8m/s και 15m/s. 33

34 Α ό την ταχύτητα ονοµαστικής λειτουργίας της ανεµογεννήτριας και µέχρι την ταχύτητα διακο ής λειτουργίας Vout, η αραγόµενη ισχύς είναι σταθερή και ίση µε την ονοµαστική ισχύ Pe της µηχανής, ανεξάρτητα α ό τη διαθέσιµη ισχύ του ανέµου. Για ταχύτητες ανέµου µεγαλύτερες α ό την ταχύτητα διακο ής λειτουργίας η αραγόµενη ισχύς είναι µηδενική, δεδοµένου ότι οι λόγοι ασφαλείας της εγκατάστασης ε ιβάλλουν τη διακο ή λειτουργίας της ανεµογεννήτριας. Στα διαγράµµατα 3.1 και 3.2 αρουσιάζονται οι καµ ύλες ισχύος των ανεµογεννητριών Bonus 600kW και Gamesa G52 850kW αντίστοιχα. Στους ίνακες 3.3 και 3.4 αναφέρονται οι τιµές των διαγραµµάτων. ιάγραµµα 3.1: Καµ ύλη ισχύος Α/Γ BONUS 600kW 34

35 Πίνακας 3.3: Καµ ύλη ισχύος Α/Γ BONUS 600kW Ταχύτητα Ανέµου (m/s) Ισχύς (kw) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,40 35

36 ιάγραµµα 3.2: Καµ ύλη ισχύος A/Γ GAMESA 850kW 36

37 Πίνακας 3.4: Καµ ύλη ισχύος A/Γ GAMESA 850kW Ταχύτητα Ανέµου (m/s) Ισχύς (kw) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 37

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 4. ΙΑΣΥΝ ΕΣΗ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΙΟΛΟΣ ΜΕ ΤΟ ΙΚΤΥΟ Η διασύνδεση του Α/Π µε το δίκτυο διανοµής της ΕΗ γίνεται διαµέσου εναέριων αγωγών. Το εναέριο δίκτυο είναι 20kV και χωρίζεται σε εσωτερικό και εξωτερικό δίκτυο. «Εσωτερικό δίκτυο» ονοµάζεται το δίκτυο ου µεταφέρει την αραγόµενη ισχύ της κάθε ανεµογεννήτριας ρος το «Central Control Room» (CCR) και τους ίνακες µέσης τάσης και το ο οίο ανήκει στον αραγωγό. Το CCR συνδέεται µε τον υ οσταθµό της ΕΗ µε το «εξωτερικό δίκτυο» το ο οίο ανήκει στη ΕΗ ως µέρος του δικτύου διανοµής της. Η συντήρηση του εσωτερικού δικτύου γίνεται α οκλειστικά α ό τον αραγωγό και τα υλικά ου χρησιµο οιούνται τόσο για την κατασκευή όσο και για την συντήρηση των δικτύων ληρούν τα ρότυ α και τις ροδιαγραφές της ΕΗ. Η συντήρηση του εξωτερικού δικτύου γίνεται α οκλειστικά α ό τη ΕΗ. Πρέ ει να σηµειωθεί ότι, αραγωγός α οκαλείται το φυσικό νοµικό ρόσω ο στο ο οίο ε ιτρέ εται, σύµφωνα µε τις ροβλέψεις του νόµου, η αραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µε σκο ό τη διοχέτευση του συνόλου της αραγόµενης ενέργειας στο δίκτυο ΕΝΑΕΡΙΟ ΙΚΤΥΟ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΙΟΛΟΣ Στο εναέριο δίκτυο του εν λόγω Α/Π, οι αγωγοί είναι το οθετηµένοι άνω σε µονωτήρες οι ο οίοι βρίσκονται άνω σε ξύλινους στύλους. Οι ξύλινοι στύλοι έχουν µικρό κόστος και µικρό βάρος, γεγονός ου κάνει εύκολη τόσο τη µεταφορά όσο και την το οθέτησή τους. Παρόλα αυτά όµως έχουν µικρή µηχανική αντοχή καθώς και µικρή διάρκεια ζωής, ε ειδή σα ίζουν κυρίως γύρω α ό την ε ιφάνεια ε αφής τους µε το έδαφος στο τµήµα θεµελίωσής τους. Για την κατασκευή των ξύλινων στύλων χρησιµο οιούνται κορµοί κωνοφόρων δέντρων οι ο οίοι υ όκεινται ε εξεργασία. Η διάρκεια ζωής τους εξαρτάται α ό την οιότητα της ξυλείας, την ροέλευσή της, το έδαφος ου θα το οθετηθούν, καθώς και α ό την κατεργασία τους. Το µήκος τους οικίλει και είναι max ερί ου στα 13 m και ακτώνονται στο έδαφος κατά το 1/6 του µήκους αυτού. Πάνω στον ξύλινο στύλο είναι το οθετηµένες ξύλινες ή µεταλλικές τραβέρσες διαφόρων τύ ων και κατασκευών, οι ο οίες χρησιµο οιούνται για την το οθέτηση διαφόρων υλικών ό ως µονωτήρων, ασφαλειοα οζευκτών, αλεξικέραυνων κλ. Οι αγωγοί στηρίζονται άνω στους µονωτήρες οι ο οίοι εξασφαλίζουν τη διηλεκτρική αντοχή (µόνωση) µεταξύ δυο ή ερισσοτέρων αγωγών και αγωγών ρος γη ενώ οι µονωτήρες κατασκευάζονται α ό 38

39 ορσελάνη, γυαλί ή συνθετικά υλικά (PVC) και συνήθως είναι δυο ειδών: Μονωτήρας ανάρτησης (τέρµατος) και µονωτήρας ευθυγραµµίας (κώδωνος). Στο τέλος κάθε εναέριας γραµµής, σε ερι τώσεις αλλαγών της κατεύθυνσης ορείας ή και σε αρκετές ερι τώσεις κατά µήκος της εναέριας γραµµής & ενδιάµεσα το οθετούνται ε ίτονοι ή αντηρίδες ως ενίσχυση στον τρό ο στήριξης των ξύλινων στύλων γιατί εκεί ανα τύσσονται µεγάλες δυνάµεις α ό τον αέρα και το βάρος των εναέριων αγωγών. Οι ε ίτονοι είναι συρµατόσχοινα α ό ατσάλι ου χρησιµο οιούνται για την αγκύρωση της κολώνας µε το έδαφος. Ο ε ίτονος ου χρησιµο οιείται σε στύλους για εναέριες γραµµές µέσης τάσης ρέ ει άντα να έχει ενδιάµεσα µονωτήρα α ό ορσελάνη ή γυαλί ( ιάτο) για α οφυγή διαρροής τάσης α ό τους αγωγούς ρος την γη. ιαθέτει ε ίσης και ροφυλακτήρα ( ροστατευτικό µεταλλικό κάλυµµα) ρος τη µεριά ρόσδεσής του στο έδαφος ενώ δεν ροβλέ εται η γείωσή του αφού ρόκειται για συρµατόσχοινα ου χρησιµο οιούνται µόνο για την ενίσχυση και ορθή στήριξη των στύλων. Η το οθέτησή του γίνεται µε τη βοήθεια των εντατήρων (συρµατο άλαγκα και ιάστρες) ώστε το συρµατόσχοινο να τανυστεί σωστά. Οι αντηρίδες είναι ξύλινοι στύλοι και το οθετούνται µε τέτοιο τρό ο, ώστε να στηρίζουν τους κύριους στύλους. Ε ίσης, ρέ ει να σηµειωθεί ότι ολλές φορές γίνεται χρήση των δίδυµων στύλων, δηλαδή 2 στύλων αράλληλα ου συνδέονται µε κοχλίες, όταν είναι αδύνατη η χρησιµο οίηση ε ιτόνου ή αντηρίδας. Ε ίσης, ανάλογα µε την κατασκευή, υ άρχουν ασφαλειοα οζεύκτες, αεροδιακό τες και αλεξικέραυνα. Οι αεροδιακό τες είναι α οζεύκτες τρι ολικοί και χρησιµεύουν στο να α οµονώνουνε ένα µέρος του δικτύου ή ολόκληρο το δίκτυο α ό το κεντρικό δίκτυο, εσωτερικό ή εξωτερικό. Οι ασφαλειοα οζεύκτες είναι και αυτοί τρι ολικοί, διαθέτουν τηκτά ασφάλειες και λειτουργούν αφενός µεν σαν α οζεύκτες διακό τοντας κυκλώµατα µικρού σχετικά φορτίου και αφετέρου σαν ασφάλειες για την ροστασία έναντι βραχυκυκλωµάτων. Τα αλεξικέραυνα χρησιµεύουν σαν α αγωγείς κρουστικών τάσεων α ό κεραυνούς. Τέλος το µέγεθος της διατοµής του καλωδίου µέσης τάσης καθορίζεται α ό την αντοχή του στο ροσδοκόµενο σε εκείνο το σηµείο ρεύµα βραχυκύκλωσης (Ιmax). O υ ολογισµός των ρευµάτων βραχυκύκλωσης εξαρτάται α ό το είδος του βραχυκυκλώµατος (µονοφασικό, διφασικό, τριφασικό, ή και ως ρος γη). Κατά µήκος του εσωτερικού δικτύου υ άρχουν κόµβοι ή υ οκλάδοι, οι ο οίοι συνδέονται µε µια ή ερισσότερες ανεµογεννήτριες άλι µε εναέριο δίκτυο. Ο κάθε κόµβος ρος τις ανεµογεννήτριες ασφαλίζεται µε ασφαλειοα οζεύκτη (Α/Ζ), ο ο οίος α οµονώνει το ρωτεύον κύκλωµα του µετασχηµατιστή. Αυτό έχει σαν α οτέλεσµα να γίνεται ηλεκτρική α οµόνωση του µετασχηµατιστή και αντίστοιχα της ανεµογεννήτριας όταν αυτό κριθεί α αραίτητο. Α ό τον κάθε κόµβο έως και την είσοδο του Α/Ζ η σύνδεση γίνεται µε εναέριους αγωγούς, ενώ α ό την έξοδο του Α/Ζ έως και την Α/Γ η σύνδεση γίνεται µε καλώδια XLPE. 39

40 Στο σχέδιο 4.1 α εικονίζεται µονογραµµικά η µορφή του εσωτερικού εναέριου δικτύου. Σχέδιο 4.1: Μονογραµµικό διάγραµµα εσωτερικού δικτύου στο Α/Π Αίολος Μετασχηµατιστής Για την ανύψωση και τον υ οβιβασµό της τάσης στα συστήµατα µεταφοράς και διανοµής ηλεκτρικής ενέργειας είναι α αραίτητη η ύ αρξη µετασχηµατιστών. Ο µετασχηµατιστής (Μ/Σ) ου χρησιµο οιείται στο Α/Π Αίολος είναι για τάσεις 20kV στο ρωτεύον τύλιγµα και για τάσεις 690V στο δευτερεύον. Ε ίσης, είναι ελαίου και για εξωτερική χρήση (φωτογραφία 4.1). Γενικότερα είναι µια συσκευή µε σταθερά µέρη, η ο οία µεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια µεταξύ δυο κυκλωµάτων, διαµέσου ε αγωγικά συζευγµένων ηλεκτρικών αγωγών. Έχει δύο ηνία για κάθε φάση, τα ο οία είναι µεταξύ τους ηλεκτρικά ανεξάρτητα και µαγνητικά συζευγµένα. Ένα µεταβαλλόµενο ηλεκτρικό ρεύµα στο ρωτεύον (δηλαδή στο τύλιγµα ου τροφοδοτούµε) δηµιουργεί ένα µεταβαλλόµενο µαγνητικό εδίο. Αυτό το µεταβαλλόµενο µαγνητικό εδίο ε άγει µεταβαλλόµενη τάση στο δευτερεύον (δηλαδή στο κύκλωµα α ό το ο οίο αίρνουµε την ηλεκτρική ενέργεια µε µετασχηµατισµένη τάση). Έστω ότι στο ρωτεύον κύκλωµα η τάση είναι U1, η ένταση είναι Ι1 και ο αριθµός των σ ειρών είναι Ν1 και ότι αντίστοιχα στο δευτερεύον κύκλωµα η τάση είναι U2, η ένταση είναι Ι2 και ο αριθµός των σ ειρών είναι Ν2 τότε ο λόγος µετασχηµατισµού k ορίζεται ως εξής: 40

41 Σε µετασχηµατιστές µέσης και υψηλής τάσης ο υρήνας µε τα τυλίγµατα το οθετούνται µέσα σε δοχείο ου γεµίζεται µε λάδι το ο οίο είναι ειδικό λάδι µετασχηµατιστών και συνήθως είναι ορυκτέλαιο ή συνθετικό λάδι. Φωτογραφία 4.1: Μετασχηµατιστής ελαίου εξωτερικής χρήσης 4.2. ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οι α ώλειες ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτώνται α ό τον τρό ο σύνδεσης του Α/Π µε το δίκτυο της.ε.η και α ό τα µήκη των καλωδίων σύνδεσης των ανεµογεννητριών. Τα εναέρια δίκτυα έχουν χαµηλό κόστος κατασκευής και η α οκατάσταση µιας βλάβης είναι σχετικά εύκολη διαδικασία. Οι φθορές και οι βλάβες ου εµφανίζονται στον ηλεκτρολογικό εξο λισµό είναι ολλές φορές φυσιολογικές αλλά και ανα όφευκτες. Α ό τη στιγµή ου θα εγκατασταθεί ο εξο λισµός αρχίζει και µια διαδικασία φυσιολογικής φθοράς, η ο οία χωρίς κά οιον έλεγχο µ ορεί να ροκαλέσει δυσλειτουργία ή κά οια ηλεκτρική βλάβη. 41