ΚΕΦΑΛΑΙΟ V. * Λειτουργία εκτυπωτικής μηχανής τυπογραφείου με τη χρήση ηλιακής ενέργειας. Γαλλία 1870

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ V ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Το κεφάλαιο αυτό συνδέει τις δύο βασικές έννοιες που πραγματεύεται το βιβλίο τονίζοντας τη σημασία που έχει η εξοικονόμηση ενέργειας κατά την βιομηχανική παραγωγή, στην οικονομία κάθε χώρας. Στην πρώτη ενότητα του κεφαλαίου φαίνεται η εξέλιξη της ενεργειακής κατανάλωσης και συσχετίζεται η εξοικονόμηση ενέργειας με την ενεργειακή κατανάλωση. Στην ίδια ενότητα επίσης, συνοπτικά αποτυπώνεται η εικόνα της ελληνικής πραγματικότητας στον τομέα αυτό. Στη δεύτερη ενότητα αναφέρονται οι δυνατότητες και εναλλακτικές περιπτώσεις εξοικονόμησης ενέργειας και δίνονται χαρακτηριστικά παραδείγματα προς την κατεύθυνση αυτή από βιομηχανικούς κλάδους. Σε χωριστή ενότητα, στα πλαίσια του ίδιου κεφαλαίου, αναπτύσσεται η συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού, τεχνική που είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην εξοικονόμηση της ενέργειας. * Λειτουργία εκτυπωτικής μηχανής τυπογραφείου με τη χρήση ηλιακής ενέργειας. Γαλλία 1870

2 5. ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ 5.1 Εισαγωγή Από τη δεκαετία του 1950 η δημιουργία νέων δομών στις οικονομίες των χωρών είχε ως αποτέλεσμα τη χρήση ενέργειας ως ισχυρό παράγοντα ανάπτυξης. Χαρακτηριστικό είναι ότι σε πολλές βιομηχανικές χώρες στο διάστημα διπλασιάστηκε η κατανάλωση ενέργειας. Επίσης τη δεκαετία του 1960 υπήρξε υπερπροσφορά πετρελαίου από τις χώρες της Μέσης Ανατολής με συνέπεια τη σημαντική συμμετοχή του πετρελαίου ως ενεργειακής πηγής σε παγκόσμιο επίπεδο. Το 1973 ο οργανισμός των πετρελαιοπαραγωγών χωρών αποφάσισε την εθνικοποίηση των κοιτασμάτων και στις αρχές του 1974 τετραπλασιάστηκαν οι τιμές του αργού πετρελαίου σε σύγκριση με εκείνες του προηγούμενου έτους. Τα γεγονότα αυτά σε συνδυασμό με τον περιορισμό των πωλήσεων του πετρελαίου προς τη Δύση συνέθεσαν την ενεργειακή κρίση που είχε ως συνέπεια την έντονη μείωση της οικονομικής και βιομηχανικής ανάπτυξης πολλών χωρών. Ταυτόχρονα άρχισε να φαίνεται πλέον έντονα το πρόβλημα της διαρκώς αυξανόμενης ζήτησης ενέργειας σε σχέση με την παραγόμενη και να συνειδητοποιείται ότι τα αποθέματα των ορυκτών καυσίμων δεν είναι ανεξάντλητα. Τα παραπάνω μαζί με την ανεξέλεγκτη υποβάθμιση του περιβάλλοντος λόγω των βιομηχανικών δραστηριοτήτων έκαναν επιτακτική την ανάγκη επίλυσης του ενεργειακού προβλήματος. Έτσι από τη δεκαετία του 1970 μέχρι σήμερα η εξοικονόμηση και η ορθολογική χρήση της ενέργειας αποτελεί ζήτημα πρώτης προτεραιότητας τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο. Αν επιπλέον ληφθούν υπόψη οι ενεργειακές ανάγκες των αναπτυσσομένων χωρών (το 2020 εκτιμάται ότι θα έχει τριπλασιαστεί η κατανάλωση ενέργειας με βάση σημερινά δεδομένα), τότε συμπεραίνεται ότι η εξοικονόμηση ενέργειας αποτελεί τη σημαντικότερη ενεργειακή πηγή ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΝΤΑΣΗ Προκειμένου να γίνει αναφορά σε συγκρίσεις και μεγέθη που αφορούν την ορθολογική χρήση της ενέργειας, θα δοθούν οι εξής ορισμοί: α) Εξοικονόμηση ενέργειας είναι η βελτίωση του βαθμού απόδοσης στη χρήση ενέργειας ή η μείωση της κατανάλωσης πρωτογενών μορφών ενέργειας ανά μονάδα τελικού προϊόντος ή η μείωση του κόστους ενέργειας ανά μονάδα τελικού προϊόντος, β) Ενεργειακή ένταση (energy intensity) είναι η ενέργεια που αναλώνεται για την παραγωγή μιας μονάδας Ακαθάριστου Εθνικού Προϊόντος, όπως ήδη έχει αναφερθεί στο Κεφάλαιο II Σημασία της εξοικονόμησης ενέργειας στην οικονομία και to περιβάλλον Είναι φανερό ότι η διαχείριση της ενέργειας είναι ένα σύνθετο πρόβλημα άμεσα συνδεδεμένο με τα μεγάλα κοινωνικά και πολιτικά προβλήματα της εποχής μας όπως ορθολογική διαχείριση των φυσικών πόρων, την προστασία του περιβάλλοντος, την αειφόρο ανάπτυξη.

3 Δύο δρόμοι υπάρχουν για την αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος. Από τη μία μεριά καταβάλλονται προσπάθειες για την ανάπτυξη νέων πηγών, ήπιων μορφών ενέργειας όπως η ηλιακή, η αιολική κλπ. ή εντατικών όπως η πυρηνική σύντηξη. Η ανάπτυξη όμως αυτή των νέων πηγών ενέργειας απαιτεί σημαντικές επενδύσεις και κυρίως χρόνο που, παρά την αλματώδη πρόοδο της τεχνολογίας μας, δεν φαίνεται να είναι μικρότερος από χρόνια. Στο μεσοδιάστημα αυτό θα πρέπει να καταβάλλεται προσπάθεια αξιοποίησης κάθε ενεργειακού πόρου που θα μπορούσε να συνεισφέρει στην κάλυψη των ενεργειακών αναγκών. Ο δεύτερος δρόμος είναι ο περιορισμός των ενεργειακών αναγκών, δηλαδή η εξοικονόμηση ενέργειας, που είναι δυνατόν μεσοπρόθεσμα να γίνει μία από τις σημαντικότερες πηγές ενέργειας και τις περισσότερες φορές από τις λιγότερο δαπανηρές. Με την εξοικονόμηση ενέργειας επιπλέον εξυπηρετούνται οι στόχοι της διατήρησης των φυσικών πόρων και της προστασίας του περιβάλλοντος. Στον όρο "εξοικονόμηση" περιλαμβάνονται τόσο ο περιορισμός της σπατάλης όσο και κυρίως η αποδοτική χρησιμοποίηση της ενέργειας ώστε να επιτυγχάνεται το ίδιο αποτέλεσμα με μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. Είναι γεγονός ότι υπάρχουν σήμερα μεγάλα περιθώρια εξοικονόμησης ενέργειας στους περισσότερους τομείς. Αυτά συμβαίνει επειδή και οι συνήθειες της καθημερινής ζωής και η τεχνολογία έχουν δημιουργηθεί και αναπτυχθεί σε περιόδους που το κόστος της ενέργειας αποτελούσε παράγοντα περιορισμένης σημασίας. Ο σημαντικότερος τρόπος αξιοποίησης της ενέργειας είναι η ενεργειακή βελτιστοποίηση, η οποία εφαρμόζεται κυρίως στις βιομηχανικές μονάδες. Οι δυνατότητες που υπάρχουν για ενεργειακή βελτιστοποίηση στη βιομηχανία είναι πολύ μεγαλύτερες στο στάδιο του σχεδιασμού μιας βιομηχανικής μονάδας απ' ό,τι κατά τον εκσυγχρονισμό μιας ήδη υφιστάμενης εγκατάστασης. Πιο συγκεκριμένα, είναι απαραίτητο να ερευνάται προσεκτικά κάθε σημείο κατανάλωσης ενέργειας των εγκαταστάσεων, ενώ καθοριστικό παράγοντα αποτελεί η αποδοτική χρήση της διαθέσιμης ενέργειας. Διαθέσιμη ενέργεια ονομάζεται το τμήμα της ενέργειας του συστήματος το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε χρήσιμο έργο κατά τη διάρκεια μιας αντιστρεπτής διεργασίας. Το υπόλοιπο τμήμα της ενέργειας του συστήματος (που δεν μπορεί να μετατραπεί σε χρήσιμο έργο) ονομάζεται μη διαθέσιμη ενέργεια. Το περιεχόμενο της διαθέσιμης ενέργειας είναι αυτό πού καθορίζει και την "ποιότητα" της ενέργειας. Με βάση τα παραπάνω μπορεί να διατυπωθεί μια γενική αρχή για την αποδοτική χρήση της ενέργειας : σε κάθε χρήση η ενέργεια θα πρέπει να υποβαθμίζεται όσο το δυνατόν λιγότερο.

4 5.3 ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ Η μεγάλη ανάπτυξη που παρατηρήθηκε τον 20ο αιώνα μπορεί να θεωρηθεί ότι οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις τεράστιες ποσότητες ενέργειας που καταναλώθηκαν. Στον Πίνακα 5.1 φαίνεται η κατανάλωση και μεταβολή πρωτογενούς ενέργειας στις διάφορες περιοχές του πλανήτη την περίοδο Πρωτογενής ενέργεια είναι η ενέργεια που προέρχεται από τα συμβατικά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, άνθρακας) και την εκμετάλλευση των υδατοπτώσεων. Πίνακας 5.1: Πρωτογενής Κατανάλωση Ενέργειας ΜΕΤΑΒΟΛΗ (87-97) ΑΜΕΡΙΚΗ ,6 21,3% ΕΥΡΩΠΗ ΠΛΗΝ ΧΩΡΩΝ ΠΡΩΗΝ ΣΟΒ. ΕΝ. 1738, % ΧΩΡΕΣ ΠΡΩΗΝ ΣΟΒ. ΕΝ % ΜΕΣΗ ΑΝΑΤΟΛΗ % ΑΦΡΙΚΗ % ΥΠ. ΑΣΙΑΣ+ ΩΚΕΑΝΙΑ % ΣΥΝΟΛΟ % Πηγή: 1997 Statistical Review of world energy Πίνακας 5.2 ΧΩΡΑ ΜΕΣΟΣ ΕΤΗΣΙΟΣ ΡΥΘΜΟΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΑΠΩΝΙΑ 6.3% ΒΕΛΓΙΟ 2.3% ΓΕΡΜΑΝΙΑ 3,1% ΔΑΝΙΑ 2,5% ΕΛΛΑΔΑ 7,3% ΙΡΛΑΝΔΙΑ 15,7% ΙΣΠΑΝΙΑ 3,2% Μ. ΒΡΕΤΑΝΙΑ 2,9% ΣΟΥΗΔΙΑ 3,9% Η.Π.Α. 4,3% Πηγή : Energy Conservation in Industry ΙΕΑ, OECD 1979 Παρατηρούμε ότι στην περίοδο η κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στην Ευρωπαϊκή Κοινότητα αυξήθηκε ελάχιστα. Οι χώρες της Κοινότητας πέτυχαν εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 20% κατά μέσον όρο, όπως φαίνεται από τη μείωση της ενεργειακής έντασης στην Εικόνα 5.1. Στην Εικόμα 5.1 φαίνεται η εξέλιξη της ενεργειακής έντασης στην Ιαπωνία, στις ΗΠΑ, στην Ελλάδα και στις χώρες της Διεθνούς Επιτροπής Ενέργειας.

5 Ενεργειακή ένταση (ΤΙΠ ανά χιλ $ σε τιμές 1990) Εικόνα 5.1: Εξέλιξη της 'Ενεργειακής Έντασης Συγκρίνοντας την Ελλάδα με την υπόλοιπη Ευρωπαϊκή Κοινότητα παρατηρούμε ότι η ενεργειακή ένταση αυξάνεται διαρκώς ενώ στις υπόλοιπες χώρες της Ευρωπαϊκής Κοινότητας μειώνεται. Αυτή η εξέλιξη δείχνει ότι η Ελληνική οικονομία δεν προχώρησε μέχρι σήμερα στην αποσύνδεση της ενέργειας από την οικονομική ανάπτυξη με συνέπεια στη σημερινή εποχή να καταναλώνεται περίπου 40% περισσότερη ενέργεια σε σχέση με το 1975 για την παραγωγή μιας μονάδας ΑΕΠ. Παρόλα αυτά η μέση τιμή της ενεργειακής έντασης είναι περίπου ίδια με αυτή των Ευρωπαϊκών χωρών ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Πριν εξετάσουμε τις δραστηριότητες εξοικονόμησης ενέργειας στο βιομηχανικό τομέα, θα αναφερθούν οι παράμετροι που υπεισέρχονται στις ενεργειακές μετατροπές. Σύμφωνα με τον καθορισμό του ενεργειακού προβλήματος, τρεις είναι οι κύριοι παράγοντες οι οποίοι το χαρακτηρίζουν : α) η ανοδική τάση των τιμών της ενέργειας β) η αβεβαιότητα στην επάρκεια και τη σταθεροποίηση της ενεργειακής τροφοδοσίας γ) η εξάντληση των ενεργειακών πόρων, έστω και αν αυτή τοποθετείται σε μακρινούς χρονικούς ορίζοντες. Επιπλέον με βάση τη θερμοδυναμική ανάλυση όλων των διαδικασιών στη βιομηχανική παραγωγή, ο συνολικός βαθμός απόδοσης στη χρήση ενέργειας είναι περίπου 10% στις βιομηχανικές χώρες και ακόμη μικρότερος στις αναπτυσσόμενες χώρες. Η Ευρώπη έχει μεγάλη ενεργειακή εξάρτηση, όπως φαίνεται στην Εικόνα 5.2, η οποία σύμφωνα με εκτιμήσεις θα συνεχίσει να αυξάνεται μέχρι το 2020.

6 Εικόνα 5.2:4 Σενάρια Ποσοστιαίας Ενεργειακής εξάρτησης της Ε.Ε. από εισαγωγές καυσίμων Εκτιμάται ότι στην Ευρωπαϊκή Ένωση η παραγωγή ενέργειας από στερεά καύσιμα θα μειωθεί τουλάχιστον κατά 40% σε σχέση με τα επίπεδα του 1990 και στη χειρότερη περίπτωση θα πέσει στο 1/7 αυτής του Εκτιμάται επίσης ότι κάμψη θα παρουσιάσει και η παραγωγή πετρελαίου μέχρι το Για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (αιολική, φωτοβολταϊκά) εκτιμάται ότι θα αυξηθεί η συνεισφορά τους. Στον Πίνακα 5.3 παρουσιάζεται η εκτιμώμενη ενεργειακή εξάρτηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης ανά είδος καυσίμου. Τα ποσοστά δηλώνουν την εισαγόμενη ποσότητα καυσίμου προς τη συνολική ποσότητα που καταναλώθηκε ή προβλέπεται ότι θα καταναλωθεί. Πίνακας 5.3 ΕΙΔΟΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΞΑΡΤΗΣΗΣ ΣΤΕΡΕΑ 37% 65% ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ 85% 94% ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ 40% 65% Κατά το διάστημα η οικονομική δραστηριότητα των χωρών του ΟΟΣΑ αυξήθηκε κατά 32%, αλλά η συνολική ενεργειακή κατανάλωση αυξήθηκε λιγότερο από 10%. Η εξοικονόμηση ενέργειας που επιτεύχθηκε ήταν της τάξης του 25%. Εύλογα φαίνεται ότι η πτωτική τάση των τιμών του πετρελαίου δεν ήταν τυχαία. Μέχρι το 2010 εκτιμάται ότι η οικονομική δραστηριότητα της Ε.Ε. μπορεί να αυξηθεί με ετήσιους ρυθμούς 2% με 3% σε ετήσια βάση. Τα ενεργειακά σενάρια που έχουν εκπονηθεί για την Ευρωπαϊκή Ένωση προβλέπουν ότι η συνολική ζήτηση πρωτογενούς ενέργειας θα κυμανθεί από 980 εκατ. ΤΙΠ μέχρι 1500 εκατ. ΤΙΠ το 2010 και ότι θα επιτευχθεί αντίστοιχα εξοικονόμηση ενέργειας από 25% μέχρι 45%.

7 Η ανάπτυξη που παρατηρήθηκε στον 20ο αιώνα μπορεί να θεωρηθεί ότι οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις τεράστιες ποσότητες ενέργειας που καταναλώθηκαν. Για τις ενεργειακές μετατροπές χρησιμοποιήθηκαν οι εξής διεργασίες : α. η παραγωγή ηλεκτρισμού από εκτόνωση υπέρθερμου ατμού με θερμικό βαθμό απόδοσης 30% - 40% β. η παραγωγή έργου από μηχανές εσωτερικής καύσης με θερμική απόδοση 17% -25%. Πρέπει ακόμα να αναφερθεί ότι στη μετατροπή της πυρηνικής ενέργειας μόνο το 1% μετατρέπεται σε θερμότητα. Οι βιομηχανικές μονάδες και ιδιαίτερα αυτές της χημικής βιομηχανίας αποτελούν τους σημαντικότερους καταναλωτές ενέργειας. Βασικές χρήσεις της ενέργειας στη χημική βιομηχανία είναι: η αποκατάσταση των λειτουργικών συνθηκών (πίεση, θερμοκρασία), η επίτευξη μετατροπών (φυσικών, χημικών) και η μακροσκοπική διακίνηση μάζας. Εύλογο είναι ότι πολλές ερευνητικές προσπάθειες στη βιομηχανία επικεντρώνονται στην ανάπτυξη μεθόδων για την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας. Είναι ζωτικής σημασίας επομένως να γίνουν παρεμβάσεις στις διάφορες εγκαταστάσεις ώστε να αυξηθεί ο ολικός βαθμός απόδοσης. Η μείωση της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας εξυπηρετεί διπλό στόχο επιφέροντας οικονομικά οφέλη αλλά και περιβαλλοντικά, δεδομένου ότι θα υπάρξει μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων, (διοξείδιο του θείου S02, διοξείδιο του άνθρακα CO2, φθοριούχων ενώσεων, τοξικών αποβλήτων κ.λ.π.). Επίσης η ανακύκλωση των διαφόρων υλικών (χαρτί, αλουμίνιο, γυαλί) έχει μεγάλη σημασία καθώς επιφέρει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας. Βέβαια και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας υποβοηθούν ώστε να μειώνεται η ενεργειακή ένταση και η περιβαλλοντική επιβάρυνση. Αν εξετάσουμε τις ενεργειακές καταναλώσεις στις βιομηχανίες των αναπτυσσόμενων χωρών θα διαπιστώσουμε ότι είναι κατά πολύ υψηλότερες από τις αντίστοιχες των βιομηχανικών χωρών. Επίσης μεγάλα είναι τα περιθώρια για εξοικονόμηση ενέργειας στις βιομηχανίες ηλεκτροπαραγωγής στον Τρίτο Κόσμο καθώς καταναλώνουν 20% με 40% περισσότερο καύσιμο ανά παραγόμενη κιλοβατώρα από ό,τι αντίστοιχα εργοστάσια στις ανεπτυγμένες χώρες. Όσον αφορά στην Ευρώπη, η εξέλιξη της ενεργειακής έντασης στη βιομηχανία από το 1980 μέχρι το 1992 φαίνεται στην Εικόνα 5.3.

8 Εικόνα 5.3: Εξέλιξη της ενεργειακής έντασης στη βιομηχανία στην Ευρώπη ( ) Παρατηρούμε ότι η ενεργειακή ένταση σε πολλές χώρες μειώθηκε θεαματικά, ενώ στην Ελλάδα αυξήθηκε. Ακόμα σε πολλούς βιομηχανικούς κλάδους επιτεύχθηκε το ίδιο χρονικό διάστημα αρκετά σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας στους κλάδους υαλουργίας, πετροχημικών, χαρτοβιομηχανίας, χαλυβουργίας και τσιμεντοβιομηχανίας. Η εξοικονόμηση ενέργειας κυμάνθηκε από 20%-40%. Είναι λοιπόν αυτονόητο ότι η εξοικονόμηση ενέργειας αποτελεί το κλειδί για οποιαδήποτε αλλαγή του βιομηχανικού συστήματος παραγωγής και οι ενεργειακές επενδύσεις βοηθούν στη χαλάρωση του ισχυρού δεσμού μεταξύ παραγωγής -κατανάλωσης αγαθών και παραγωγής κατανάλωσης ενέργειας. Συγκεκριμένα ο μηχανολογικός εξοπλισμός των βιομηχανικών μονάδων (λάμπες, κινητήρες, αντλίες, εναλλάκτες, σωληνώσεις, μονώσεις) μπορεί να ανασχεδιασθεί στις περισσότερες περιπτώσεις προσφέροντας μείωση της ενέργειας που καταναλώνεται ως 85%. Ακόμα οι επενδύσεις εξοικονόμησης ενέργειας είναι πολύ σημαντικές και για τα περιβαλλοντικά οφέλη. Οι αποφάσεις γι' αυτές τις επενδύσεις θα καθορίσουν και τα χαρακτηριστικά των νέων τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας, δεδομένου ότι τα περιθώρια βελτίωσης των τρεχουσών διαδικασιών παραγωγής είναι μεγάλα. Επίσης υπάρχουν μεγάλα περιθώρια αύξησης της ενεργειακής απόδοσης των διαφόρων συσκευών και συστημάτων. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι αυτό της Εθνικής Ενεργειακής Στρατηγικής των ΗΠΑ που έχει θέσει τους ακόλουθους τέσσερις στόχους για τη βιομηχανία : 1. Προτεραιότητα στη χρήση αποτελεσματικών τεχνικών για τη μείωση του κόστους της παραγόμενης ενέργειας. 2. Βελτίωση του βαθμού απόδοσης διαδικασιών ενεργειακών μετατροπών και χρήση της ενέργειας με ορθολογικούς τρόπους για μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο.

9 3. Περιορισμό της παραγωγής βιομηχανικών αποβλήτων με ταυτόχρονη αύξηση της ανακύκλωσής τους. 4. Χρήση βιομηχανικών και αστικών αποβλήτων ως πρώτες ύλες. Σύμφωνα με εκτιμήσεις η ικανοποίηση αυτών των στόχων θα επιφέρει εξοικονόμηση ενέργειας γύρω στο 5% στον βιομηχανικό τομέα μέχρι το 2005,10% περίπου μέχρι το 2010 και ως 15% μέχρι το Η ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ Η Ελλάδα παρά τις κοινοτικές οδηγίες και τις διεθνείς τάσεις δεν κατόρθωσε να διαμορφώσει μέχρι τώρα μια αποτελεσματική ενεργειακή πολιτική με συνέπεια να έχει τον υψηλότερο δείκτη ενεργειακής έντασης στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Οι νευραλγικοί τομείς της ελληνικής βιομηχανίας (σίδηρος - χάλυβας, χαρτοποιίες, λιπάσματα) υστερούν κατά πολύ σε ενεργειακή απόδοση σε σύγκριση με τους αντίστοιχους ευρωπαϊκούς. Πιο συγκεκριμένα, στην Ελλάδα παρατηρείται μια σημαντική αύξηση στη χρήση των στερεών καυσίμων τα οποία μαζί με τις υδατοπτώσεις αποτελούν τις μόνες εγχώριες πηγές ενέργειας. Είναι επόμενο, ότι η εξάρτηση από τις εισαγωγές είναι μεγαλύτερη από τον μέσο όρο εξάρτησης της EE. Το βασικότερο πρόβλημα όμως της ενεργειακής διάρθρωσης της Ελλάδας προκύπτει από την υψηλή απαίτηση σε ηλεκτρική ενέργεια απαιτείται το 35% της πρωτογενούς ενέργειας έναντι 27% των χωρών της Ε.Ε. Από τα προηγούμενα συμπεραίνεται ότι: Η χαμηλή κατά κεφαλήν κατανάλωση συνεπάγεται υπερβολική ενεργειακή ζήτηση στο μέλλον. Υπάρχουν μεγάλες δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας (απώλειες μεγαλύτερες από 70%). Υπάρχει αδυναμία ανάπτυξης αυτοδύναμης ενεργειακής πολιτικής λόγω του μεγάλου βαθμού εξάρτησης από τις εισαγωγές ενέργειας. Απαιτείται αναδιάρθρωση και εισαγωγή υποκατάστατων της ηλεκτρικής ενέργειας. Στην ελληνική βιομηχανία μόνο σε ελάχιστες περιπτώσεις έχει εφαρμοστεί εισαγωγή νέων τεχνολογιών και εκσυγχρονισμός εξοπλισμού για ορθολογική χρήση ενέργειας. Κυριότεροι λόγοι για τους οποίους μέχρι τώρα εμποδίστηκε η διάδοση της φιλοσοφίας εξοικονόμησης ενέργειας είναι: α. Η δομή της ελληνικής βιομηχανίας, β. Η οικονομία της χώρας, γ. Η ανυπαρξία ενεργειακής συνείδησης, δ. Η εθνική πολιτική σε θέματα ενέργειας. Στη συντριπτική πλειοψηφία των μικρών βιομηχανικών μονάδων, που αποτελούν τον κορμό της βιομηχανίας μας, η διοίκηση γίνεται από στελέχη χωρίς τεχνικές γνώσεις και το απασχολούμενο προσωπικό έχει ελλιπή κατάρτιση σε θέματα εξοικονόμησης ενέργειας. Αποτέλεσμα είναι η ανυπαρξία σχεδίων διαχείρισης ενέργειας. Η άσχημη οικονομική κατάσταση (η Ελλάδα έχει μέχρι σήμερα τους χειρότερους οικονομικούς

10 δείκτες στην Ευρωπαϊκή Ένωση), ο υψηλός πληθωρισμός και το γεγονός ότι ο χρόνος απόσβεσης των επενδύσεων εξοικονόμησης ενέργειας είναι γύρω στα 5 χρόνια αποτελούν ανασταλτικούς παράγοντες για συμμετοχή των βιομηχανιών σε προγράμματα ορθολογικής χρήσης ενέργειας. Ένα άλλο πολύ σημαντικό στοιχείο είναι ότι σχεδόν σε όλες τις μικρομεσαίες επιχειρήσεις δεν υπάρχουν ιστορικά ενεργειακών καταναλώσεων. Οι περισσότερες βιομηχανικές μονάδες στην Ελλάδα ενδιαφέρονται για οφέλη μεσοπρόθεσμα και όχι μακροπρόθεσμα και επομένως δεν εξετάζουν τα θέματα εξοικονόμησης ενέργειας. Οι παραπάνω παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα περιθώρια για εξοικονόμηση ενέργειας στη βιομηχανία είναι μεγάλα. Ο άμεσος στόχος βέβαια πρέπει να είναι τα πιο ενεργοβόρα εργοστάσια τα οποία ανήκουν σε βιομηχανικούς κλάδους τσιμέντων, οικοδομικών υλικών υαλουργίας, μη σιδηρούχων μετάλλων, χαρτιού, σιδήρου - χάλυβα, ζάχαρης, λιπασμάτων, υφαντουργίας και τροφίμων. Αν γίνει αναφορά στο σύνολο της ελληνικής βιομηχανίας, τότε η ενέργεια που μπορεί να εξοικονομηθεί φθάνει το 18% περίπου της ενεργειακής ζήτησης σε όλους τους βιομηχανικούς κλάδους. Το ελληνικό κράτος με τον νόμο 40 του 1975 καθόρισε το διαδικαστικό πλαίσιο για την εφαρμογή μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας. Επίσης την ίδια εποχή ιδρύθηκε και το Εθνικό Συμβούλιο Ενέργειας (ΕΣΕ). Το 1976 συστάθηκε από το Σύνδεσμο Ελληνικών Βιομηχανιών και το ΕΣΕ, η Επιτροπή για την Εξοικονόμηση Ενέργειας στη βιομηχανία. Αρχικοί στόχοι ήταν να ορισθούν κίνητρα για εξοικονόμηση ενέργειας, να υπάρχει διαρκής πληροφόρηση της βιομηχανίας για ορθολογική χρήση ενέργειας και να δημιουργηθούν ειδικές μονάδες εξοικονόμησης ενέργειας σε κάθε ενεργοβόρα βιομηχανική μονάδα. Σήμερα είναι αυτονόητο ότι πρέπει να υπάρξει μια ολοκληρωμένη ενεργειακή πολιτική, ώστε η παραγωγή και η ορθολογική διαχείριση της ενέργειας να μετατραπεί σε πόλο έλξης για επενδύσεις. Στο Υπουργείο Ανάπτυξης από το 1997 υλοποιείται το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ενέργειας, μέσω του οποίου χρηματοδοτούνται επενδύσεις σε έργα εξοικονόμησης ενέργειας και εγκαταστάσεις χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ήδη τον Οκτώβριο του 1998 εγκρίθηκαν προς χρηματοδότηση 140 σχέδια από διάφορες βιομηχανίες συνολικού ύψους 135 δισεκατομμυρίων δραχμών. Το 40,6% της συνολικής επένδυσης καλύπτεται από κονδύλια του Επιχειρησιακού Προγράμματος Ενέργειας ενώ το 59,4% θα καλυφθεί από ίδια συμμετοχή. Αυτές οι επενδύσεις αφορούν κατά 68% έργα αξιοποίησης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και κατά 32% έργα εξοικονόμησης ενέργειας. Αξιοσημείωτο είναι ότι για πρώτη φορά στην ελληνική πραγματικότητα δημιουργούνται μεγάλες ενεργειακές εταιρείες με στόχο την αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ενώ την ίδια στιγμή παραδοσιακές παραγωγικές επιχειρήσεις όπως οι Αλουμίνα της Ελλάδας, Λάρκο, Τσιμέντα Χαλκίδας, Ελληνική Χαλυβουργία δημιουργούν υποδομή σε εξοικονόμηση ενέργειας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον εμφανίζει το γεγονός ότι το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ενέργειας δίνει έμφαση σε θέματα εξοικονόμησης ενεργειακών πόρων, αξιοποίησης της βιομάζας, συμπαραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας, υποκατάστασης ενεργειακών πόρων από φυσικό αέριο και δημιουργίας φωτοβολταϊκών συστημάτων.

11 5.6. ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΙ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η εξοικονόμηση ενέργειας στη βιομηχανία επιτυγχάνεται σε τρία επίπεδα πρακτικών μέτρων. Τα μέτρα αυτά αφορούν τόσο την τεχνολογική επένδυση όσο και τον ανθρώπινο παράγοντα. Κατά κοινή ομολογία ο ανθρώπινος παράγοντας είναι ο κρισιμότερος παράγοντας για την επιτυχία κάθε μέτρου και κάθε προγράμματος ορθολογικής χρήσης ενέργειας. Τα μέτρα αυτά φαίνονται στον Πίνακα 5.4. Πίνακας 5.4 Μέτρα Παραδείγματα Παράμετρος Μηδενικού κόστους Επαναρύθμιση συστημάτων ελέγχου φορά Ανθρώπινη συμπερι- Έως 10% Επισκευή διαρροών Κλείσιμο διακοπτών σε τμήματα που δεν λειτουργούν Ποσοστό εξοικονόμησης ενέργειας Χαμηλού κόστους Υψηλού κόστους Σωστή συντήρηση εγκαταστάσεων Απλά συστήματα ελέγχου Μόνωση Εκπαίδευση προσωπικού Συστήματα ανάκτησης θερμότητας Συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού Μετατροπή καύσεων Συνδυασμός επενδύσεων και ανθρώπινης Έως 15% συμπεριφοράς Επενδύσεις σε νέες τεχνολογίες με υψηλό κόστος Έως 20% Η μεθοδολογία για την εξοικονόμηση ενέργειας στη βιομηχανία περιλαμβάνει τις παρακάτω φάσεις, οι οποίες υλοποιούνται από εξειδικευμένο επιστημονικό προσωπικό. Προκαταρκτικές συζητήσεις Αυτές περιλαμβάνουν επαφή με τα αρμόδια στελέχη της βιομηχανίας, αποστολή ειδικού ερωτηματολογίου και συγκέντρωση τιμολογίων καταναλώσεων από όλες τις ενεργειακές πηγές που χρησιμοποιεί η βιομηχανία. Τεχνική επίσκεψη Η φάση αυτή είναι η πιο σημαντική απ'όλες και ανάλογα με το μέγεθος της βιομηχανίας μπορεί να διαρκέσει από μερικές ημέρες έως μερικές εβδομάδες. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης γίνεται συζήτηση με τα αρμόδια στελέχη της βιομηχανίας, επίσκεψη των εγκαταστάσεων της βιομηχανίας και συλλογή πληροφοριών. Οι πληροφορίες αυτές αφορούν εκτός από τα διάφορα ενεργειακά μεγέθη, το είδος και την κατάσταση του εξοπλισμού, τις κτιριακές εγκαταστάσεις (αν είναι απαραίτητο) κ.λ.π. Στη συνέχεια αρχίζει η διαδικασία των ενεργειακών καταγραφών. Σκοπός των

12 ενεργειακών καταγραφών είναι να προσδιοριστεί εάν η βιομηχανία ή οποιαδήποτε παραγωγική διαδικασία σπαταλά ενέργεια και να εντοπιστούν τα πιθανά σημεία στα οποία γίνεται αυτή η σπατάλη. Οι ενεργειακές καταγραφές προσδιορίζουν επίσης την αποδοτικότητα του εξοπλισμού βιομηχανικής μονάδας. Αυτές οι καταγραφές πρέπει να είναι πολύ ακριβείς και για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται εξειδικευμένο προσωπικό και εξοπλισμός οργάνων. Χαρακτηριστικά παρουσιάζονται αποτελέσματα ενεργειακών καταγραφών με μορφή διαγραμμάτων σε μία βιομηχανία παρασκευής αναψυκτικών.(εικόνα 5.4) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ Εικόνα 5.4 Από άποψη χρονικής διάρκειας οι ενεργειακές καταγραφές χωρίζονται σε δύο κατηγορίες : α) τη συνοπτική καταγραφή που περιλαμβάνει τη σύντομη ενεργειακή αποτύπωση της υπάρχουσας κατάστασης με βάση ενδεικτικές μετρήσεις στα σημεία που έχουν τη μεγαλύτερη κατανάλωση β) την εκτεταμένη καταγραφή που αποτυπώνει με περισσότερη λεπτομέρεια την τρέχουσα κατάσταση, διότι γίνονται αναλυτικές μετρήσεις σε διάστημα αρκετών εβδομάδων ή μηνών. Στο τέλος της τεχνικής επίσκεψης γίνεται μία πρώτη εκτίμηση των συμπερασμάτων των μετρήσεων και της ενεργειακής κατάστασης της βιομηχανίας. Τελική εκτίμηση Στη φάση αυτή γίνεται ανάλυση και επεξεργασία των αποτελεσμάτων με τη βοή-

13 θεια προγραμμάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών και συντάσσεται η έκθεση με τα τελικά συμπεράσματα και τις εργασίες που πρέπει να εκτελέσει η βιομηχανία για την εξοικονόμηση ενέργειας. Τονίζεται ότι κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου προγράμματος πρέπει να καταβάλλεται ιδιαίτερη προσπάθεια από τους εξειδικευμένους επιστήμονες για την όσο το δυνατόν απρόσκοπτη λειτουργία της βιομηχανικής μονάδας. Το σύνολο των οργάνων που χρησιμοποιούνται για τις ενεργειακές καταγραφές μεταφέρονται με ειδικό όχημα που ονομάζεται "ενεργειακό λεωφορείο" και διατίθενται από εξειδικευμένους φορείς της χώρας μας (π.χ. Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας - ΚΑΠΕ). Εικόνα 5.5 Αναλυτής απόδοσης καύσης και καυσαερίων Αναλυτής ηλεκτρικής ενέργειας Εικόνα 5.6

14 Τα κυριότερα σημεία μιας βιομηχανίας, τα οποία εξετάζονται κατά την εφαρμογή προγραμμάτων εξοικονόμησης ενέργειας, είναι τα παρακάτω : - Λεβητοστάσιο Εξετάζεται ιδιαίτερα η κατάσταση των λεβήτων, η ποιότητα καύσεως των καυστήρων, ο τρόπος συντήρησής τους και πιθανές μετατροπές τους. Ακόμη παρακολουθείται η ποιότητα της καύσεως, όπως φαίνεται στην Εικόνα 5.7. Εικόνα Δίκτυα ατμού Εξετάζεται ιδιαίτερα η κατάσταση της μόνωσης του δικτύου, η ύπαρξη διαρροών, χαλασμένων εξαρτημάτων κ.λ.π. Χαρακτηριστικά φαίνεται η μόνωση του αγωγού (Εικόνα 5.8α) και η διαφορά μεταξύ ενός μονωμένου και ενός χωρίς μόνωση τμήματος αγωγού ατμού στην Εικόνα 5.8(β). Εικόνα 5.8 (α): Μόνωση τμήματος αγωγού

15 Εικόνα 5.8 (β): Χαρακτηριστική διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ μονωμένου και χωρίς μόνωση τμήματος αγωγού ατμού - Ανάκτηση θερμότητας Εξετάζονται όλα τα σημεία στα οποία υπάρχει ελεύθερη απόρριψη καυσαερίων στο περιβάλλον με σκοπό την τοποθέτηση συστημάτων ανάκτησης θερμότητας. - Βιομηχανική ψύξη Εξετάζεται ιδιαίτερα η κατάσταση της μόνωσης των ψυκτικών θαλάμων και του μηχανοστασίου. - Ηλεκτρικό σύστημα Εξετάζονται κυρίως η κατανομή των ηλεκτρικών φορτίων, ο περιορισμός της αέργου ισχύος, η αντικατάσταση εξοπλισμού συνεχούς ρεύματος με εξοπλισμό εναλλασσόμενου ρεύματος, η αύξηση της διαμέτρου των αγωγών για μείωση των απωλειών μεταφοράς. Επιπλέον γίνεται έλεγχος στη λειτουργία των ηλεκτροκινητήρων. - Δίκτυα πεπιεσμένου αέρα Εξετάζονται η ύπαρξη διαρροών, ο αποκλεισμός τμημάτων του δικτύου που δεν χρησιμοποιούνται κ.λ.π. - Συντήρηση ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού Γίνεται αναμόρφωση της συντήρησης του υπάρχοντος εξοπλισμού με σωστή λίπανση, ρυθμίσεις, καθαρισμούς φίλτρων κ.λ.π. με σκοπό την ελαχιστοποίηση απωλειών ενέργειας. - Συντήρηση κτιριακών εγκαταστάσεων Εξετάζεται η στάθμη του φωτισμού, τα συστήματα θέρμανσης - κλιματισμού, ο αερισμός των κτιρίων, η κατάσταση των παραθύρων κ.λ.π. Παρακάτω αναφέρονται τρία χαρακτηριστικά παραδείγματα τομέων της βιομηχανίας στα οποία μπορεί να επιτευχθεί υψηλή εξοικονόμηση ενέργειας. 1. Κλωστοϋφαντουργία Η κλωστοϋφαντουργία θεωρείται παραδοσιακή βιομηχανική δραστηριότητα για τις χώρες της Ευρώπης και την Ελλάδα. Ειδικά για τη χώρα μας κυρίαρχο ρόλο κατέχουν οι βιομηχανίες παραγωγής βαμβακερού νήματος. Στις βιομηχανικές αυτές μονάδες υπάρχουν περιθώρια για επενδύ-

16 σεις εξοικονόμησης ενέργειας, στις οποίες το ποσοστό εξοικονόμησης μπορεί να φθάσει έως 25%. Οι ενέργειες και ο χρόνος απόσβεσής τους φαίνονται στον Πίνακα 5.5. Πίνακας 5.5 Μέτρα Απόσβεση (ΕΤΗ) Ποσοστό εξοικονόμησης Ρύθμιση καυστήρων - μόνωση σωληνώσεων 0,5 Έως 2% Περιορισμός αέργου ισχύος 0,25 Έως 1% Αντικατάσταση καυστήρων 2 Έως 5% Ανάκτηση θερμότητας από το απορριπτόμενο νερό των βαφείων με σκοπό την προθέρμανση νερού 5 Έως 10% Εγκατάσταση κεντρικού συστήματος ελέγχου 4,5 Έως 5% 2. Βιομηχανία ελασμάτων αλουμινίου Στη συγκεκριμένη βιομηχανική μονάδα το σημαντικότερο τμήμα της ενεργειακής επιθεώρησης εστιάστηκε στην κατανάλωση θερμικής ενέργειας από καύση καυσίμου στο χυτήριο. Μετά τον υπολογισμό της θερμικής ισχύος από αναλύσεις καυσαερίων, μετρήσεις θερμοκρασιών κ.λ.π. έγιναν συγκεκριμένες παρεμβάσεις στην παραγωγή με σκοπό την εξοικονόμηση ενέργειας. Αυτές φαίνονται στον Πίνακα 5.6. Πίνακας 5.6 Μέτρα Οφέλη Αντικατάσταση υγραερίου από φυσικό αέριο Περιβαλλοντικά οφέλη, Οικονομικά οφέλη ως 35% Εγκατάσταση αναγεννητικών εναλλακτών στους φούρνους τήξης Μετάταξη της βιομηχανικής μονάδας στο δίκτυο υψηλής τάσης Αύξηση των μετρητών κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε όλες τις θέσεις ενεργειακού κόστους Πρόσληψη ειδικευμένου ενεργειακού μηχανικού, ο οποίος παρεμβαίνει σε οργανωτικά και τεχνικά ζητήματα Εκμετάλλευση θερμότητας καυσαερίων ως 15% Μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικού ρεύματος Συστηματική καταγραφή των σημείων κατανάλωσης ενέργειας Συνεχής παρακολούθηση της ροής ενέργειας στην παραγωγή και επί τόπου επεμβάσεις Από όλα τα παραπάνω φαίνεται ότι η αέναη ανάπτυξη της ενεργειακής τεχνολογίας ανοίγει ολοένα και νέους δρόμους στην ορθολογική χρήση της ενέργειας, με σκοπό τη μείωση της ενεργειακής δαπάνης των βιομηχανιών, την προστασία του περιβάλλοντος και την αύξηση της ανταγωνιστικότητας των βιομηχανικών επιχειρήσεων.

17 3. Εξοικονόμηση ενέργειας στα διυλιστήρια Η επιτυχής υλοποίηση ενός καινοτόμου έργου στα πλαίσια του προγράμματος Thermie, το οποίο εκπόνησαν τα Ελληνικά Διυλιστήρια Ασπροπύργου και το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας έφερε την αλλαγή στα Διυλιστήρια Ασπροπύργου. Οι πολύπλοκες διαδικασίες διύλισης έχουν ως αποτέλεσμα την έκλυση αερίων ώστε να διασφαλίζονται οι εντός ορίων και ασφαλείς συνθήκες λειτουργίας των διαφόρων μονάδων. Τα αέρια αυτά, τα οποία διαφεύγουν από διατάξεις ασφαλείας, συλλέγονται και οδηγούνται στον πυρσό για ελεύθερη καύση. Στόχος του συγκεκριμένου έργου είναι να τοποθετηθεί ένας συμπιεστής στο κύκλωμα του πυρσού, ο οποίος να ανακτά τα αέρια. Ο συμπιεστής συμπιέζει τα αέρια απόβλητα, τα οποία οδηγούνται στο σύστημα αερίου προς καύση στους κλιβάνους των μονάδων. Με τον τρόπο αυτό τα αέρια ανακτώνται και χρησιμοποιούνται για να καλύψουν ενεργειακές ανάγκες των διυλιστηρίων. Το αποτέλεσμα είναι προφανές. Η θερμότητα της καύσης δεν χάνεται στην ατμόσφαιρα και τα αποθειωμένα καθαρά αέρια καίγονται σε ελεγχόμενες συνθήκες. Η καινοτομία του έργου έγκειται στο γεγονός ότι ο συμπιεστής είναι μεταβλητής ταχύτητας, ώστε να επιτυγχάνεται ελάχιστη ενεργειακή κατανάλωση ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ Γενικά Ο συμβατικός τρόπος κάλυψης των ηλεκτρικών και θερμικών φορτίων ενός καταναλωτή ή μιας ομάδας καταναλωτών είναι η αγορά ηλεκτρισμού από το εθνικό δίκτυο και η καύση κάποιου καυσίμου σε λέβητα για την παραγωγή θερμότητας. Η ολική κατανάλωση καυσίμων μειώνεται σημαντικά εάν εφαρμοσθεί η συμπαραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Ορισμός: Συμπαραγωγή είναι η συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρικής (ή μηχανικής) και θερμικής ενέργειας από την ίδια αρχική πηγή ενέργειας. Διευκρινίζεται ότι η θερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για θέρμανση όσο και για ψύξη ή κλιματισμό. Κατά τη λειτουργία μιας μονάδας παραγωγής ενέργειας μεγάλα ποσά θερμότητας αποβάλλονται στο περιβάλλον είτε μέσω των ψυκτικών κυκλωμάτων (συμπυκνωτών ατμού, πύργων ψύξης κ.λ.π.) είτε μέσω των καυσαερίων. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της θερμότητας μπορεί να ανακτηθεί και να χρησιμοποιηθεί ωφέλιμα. Η Εικόνα 5.9 αφορά την περίπτωση ενός βιομηχανικού συγκροτήματος και μπορεί να μας δείξει άμεσα τα πλεονεκτήματα της συμπαραγωγής.

18 ΧΩΡΙΣΤΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ & ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ Εικόνα 5.9 Στην πρώτη περίπτωση η βιομηχανία διαθέτει έναν μικρό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής στον οποίο, αν χρησιμοποιηθούν 100 μονάδες ενέργειας με μορφή καυσίμου θα παραχθούν 32 μονάδες ενέργειας με μορφή ηλεκτρισμού. Επίσης, για την κάλυψη των θερμικών αναγκών της διαθέτει λέβητα στον οποίο αν χρησιμοποιηθούν 100 μονάδες ενέργειας με μορφή καυσίμου θα παραχθούν 82 μονάδες ενέργειας με μορφή θερμότητας. Ο συνολικός βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης είναι 57%. Στην δεύτερη περίπτωση σε μία διάταξη συμπαραγωγής αν χρησιμοποιηθούν 100 μονάδες ενέργειας με μορφή καυσίμου θα παράχθούν 28 μονάδες ενέργειας με μορφή ηλεκτρισμού και 50 μονάδες ενέργειας με μορφή θερμότητας. Ο συνολικός βαθμός απόδοσης του συστήματος είναι 78%. Από το παράδειγμα αυτό είναι προφανής η σημαντική αύξηση του βαθμού απόδοσης. Η συμπαραγωγή πρωτοεμφανίσθηκε στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ γύρω στο Κατά τις πρώτες δεκαετίες του 20ου αιώνα οι περισσότερες βιομηχανίες είχαν δικές τους μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με ατμολέβητα - στρόβιλο, που λειτουργούσαν με άνθρακα. Πολλές από τις μονάδες αυτές (58%) ήταν συμπαραγωγικές. Κατόπιν ακολούθησε κάμψη στην εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας κυρίως για δύο λόγους : 1. Η ανάπτυξη των δικτύων μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας προσέφερε σχετικά φθηνή και αξιόπιστη τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας. 2. Οι φθηνές τιμές και η υψηλή διαθεσιμότητα των υγρών και αερίων καυσίμων έκαναν τη λειτουργία ανεξάρτητων λεβήτων οικονομικά συμφέρουσα. Από το 1974 λόγω της πετρελαϊκής κρίσης η τεχνολογία της συμπαραγωγής άρχισε να αναπτύσσεται με γρήγορους ρυθμούς στην Ευρώπη, στις ΗΠΑ και στην Ιαπωνία.

19 Τεχνικές συμπαραγωγής Οι κυριότερες κλασσικές τεχνικές συμπαραγωγής που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι: Συστήματα ατμοστροβίλου Είναι τα πιο διαδεδομένα συστήματα συμπαραγωγής κατάλληλα για ισχύ 500KW - 100MW ή μεγαλύτερη. Μπορούν να χρησιμοποιήσουν οποιοδήποτε καύσιμο, ακόμα και στερεά απόβλητα. Ο βαθμός απόδοσης φθάνει στο 60-85% έναντι ενός κλασσικού ατμοηλεκτρικού σταθμού που φτάνει στο 35%. Τα συστήματα ατμοστροβίλου έχουν υψηλή αξιοπιστία (ως 95%) και μεγάλη διάρκεια ζωής (25-35 έτη). Ο χρόνος εγκατάστασής τους είναι σχετικά μεγάλος και φθάνει μέχρι 3 έτη για μεγάλες μονάδες. Δύο τυπικές κατηγορίες συμπαραγωγής με ατμοστρόβιλο παρουσιάζονται παρακάτω: α) Συστήματα συμπαραγωγής με ατμοστρόβιλο αντίθλιψης Εικόνα 5.10: Σύστημα συμπαραγωγής με ατμοστρόβιλο αντίθλιψης Στο σύστημα αυτό παράγεται αρχικά ατμός υψηλής πίεσης ( bar) και θερμοκρασίας ( C ) στο λέβητα. Ο ατμός κινεί τον ατμοστρόβιλο, που είναι συνδεδεμένος με την ηλεκτρογεννήτρια, για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Ο ατμός βγαίνει από το στρόβιλο σε πίεση 3-20 bar (αντίθλιψη) και θερμοκρασία κατάλληλη για τις θερμικές διεργασίες του εργοστασίου. Στις θερμικές διεργασίες αποδίδει το σύνολο της ενέργειάς του και επιστρέφει με μορφή συμπυκνώματος. β) Σύστημα συμπαραγωγής με κύκλο βάσης ατμού Εικόνα 5.11: Σύστημα συμπαραγωγής με κύκλο βάσης ατμού.

20 Το σύστημα αυτό είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο σε βιομηχανίες που έχουν αέρια απόβλητα υψηλής θερμοκρασίας (π.χ. χαλυβουργεία, υαλουργεία, κεραμουργεία, εργοστάσια τσιμέντου κ.λ.π.) Μετά την κύρια θερμική διεργασία (π.χ. τήξη χάλυβα, ψήσιμο τούβλων ή κεραμικών κ.λ,π.) τα αέρια απόβλητα περνούν μέσα από ένα λέβητα ανακομιδής θερμότητας στον οποίο παράγεται ατμός για την κίνηση μιας ατμοστροβιλογεννήτριας. Συστήματα αεριοστροβίλου Εικόνα 5.12: Σύστημα συμπαραγωγής με αεριοστρόβιλο ανοικτού κύκλου Η λειτουργία των περισσοτέρων αεριοστροβίλων βασίζεται στην παραπάνω διάταξη. Σε αυτές ο αέρας αναρροφάται από την ατμόσφαιρα, συμπιέζεται στον συμπιεστή και οδηγείται στον θάλαμο καύσης. Στον θάλαμο καύσης αναμιγνύεται με το καύσιμο, γίνεται η καύση και τα καυσαέρια εκτονώνονται στον αεριοστρόβιλο, που κινεί το συμπιεστή και τη γεννήτρια, από τον οποίο βγαίνουν με θερμοκρασία C. Η σημαντική ισχύς για την κίνηση του συμπιεστή και η υψηλή θερμοκρασία εξόδου των καυσαερίων είναι οι κύριες αιτίες του μικρού βαθμού απόδοσης ενός τέτοιου συστήματος ηλεκτροπαραγωγής (25-35% και 40% σε μονάδες προηγμένης τεχνολογίας). Η υψηλή θερμοκρασία των καυσαερίων επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν είτε για άμεση χρήση στις θερμικές διεργασίες είτε για την παραγωγή ατμού για διεργασίες μέσω λέβητα καυσαερίων. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας των καυσαερίων σε οξυγόνο (ως 17%) μπορεί να γίνει, αν απαιτείται, συμπληρωματική καύση καυσίμου στον λέβητα καυσαερίων. Τα συστήματα συμπαραγωγής με αεριοστρόβιλο ανοικτού κύκλου έχουν ισχύ 100KW - 100MW. Τα κυριότερα καύσιμα των αεριοστροβίλων ανοικτού κύκλου είναι το φυσικό αέριο, το υγραέριο, η κηροζίνη, το πετρέλαιο Diesel κ.λ.π. Πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην καθαρότητα του χρησιμοποιούμενου καυσίμου (ιδίως για τα υγρά καύσιμα), διότι πιθανές προσμείξεις σε νάτριο, κάλιο, ασβέστιο, θείο, βανάδιο κ.λ,π. προκαλούν μεγάλες φθορές και διαβρώσεις στα πτερύγια των αεριοστροβίλων. Η διάρκεια ζωής των μονάδων αυτών είναι έτη. Μία διάταξη συμπαραγωγής με αεριοστρόβιλο ανοικτού κύκλου φαίνεται στην Εικόνα 5.12.

21 Εικόνα 5.12α: Αεριοστρόβιλος ανοικτού κύκλου Συστήματα συμπαραγωγής με παλινδρομικές μηχανές εσωτερικής καύσης Εικόνα 5.13: Πραγματική μορφή και σχηματική απεικόνηση μονάδας συμπαραγωγής με παλινδρομική μηχανή εσωτερικής καύσης Τα συστήματα συμπαραγωγής με παλινδρομικές μηχανές εσωτερικής καύσης διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες : α. Μονάδες μικρής ισχύος με αεριομηχανή ( KW) ή πετρελαιομηχανή ( KW). β. Μονάδες μέσης ισχύος ( KW) με αεριομηχανή ή πετρελαιομηχανή, γ. Μονάδες μεγάλης ισχύος (άνω των 6000KW) με πετρελαιομηχανή. Στα παραπάνω συστήματα γίνεται χρήση των καυσαερίων της παλινδρομικής μηχανής για θέρμανση νερού και λιγότερο παραγωγή ατμού μέσω κατάλληλων εναλλακτών. Η ελάχιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία των καυσαερίων στην έξοδο του εναλλάκτη εξαρτάται από την περιεκτικότητα του καυσίμου σε θείο και είναι για καύσιμο Diesel C, ενώ για φυσικό αέριο C. Ο βαθμός απόδοσης των μικρών

22 και μεσαίων κινητήρων είναι %, ενώ των μεγάλων κινητήρων 50%. Ο βαθμός απόδοσης ενός συστήματος συμπαραγωγής με παλινδρομική μηχανή είναι περίπου 80% και η διάρκεια ζωής του έτη. Συστήματα συνδυασμένου κύκλου Εικόνα 5.14: Σύστημα συμπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου με ατμοστρόβιλο αντίθλιψης Τα συστήματα αυτά αποτελούνται από έναν αεριοστρόβιλο ανοικτού κύκλου τα καυσαέρια του οποίου οδηγούνται σ'ένα λέβητα για την παραγωγή ατμού υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας. Ο παραγόμενος ατμός οδηγείται σ'έναν ατμοστρόβιλο για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και από την έξοδό του (αν απαιτείται) προς θερμικές διεργασίες. Η ισχύς των συστημάτων συνδυασμένου κύκλου κυμαίνεται στην περιοχή MW. Ο χρόνος εγκατάστασης των μεγάλων μονάδων είναι 2-3 έτη και ο οικονομικός χρόνος ζωής τους έτη. Ένα από τα βασικότερα τεχνικά μεγέθη που χρησιμοποιείται στην επιλογή του κατάλληλου ανά περίπτωση συστήματος είναι ο λόγος ηλεκτρικής προς θερμική ενέργεια. Ο λόγος αυτός για την κάθεμια από τις διατάξεις που έχουν αναφερθεί φαίνεται στον Πίνακα 5.7. ΣΥΣΤΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΟΛΙΚΟΣ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ MW % % Η συμπαραγωγή έχει πολλά πλεονεκτήματα για την οικονομία και το περιβάλλον μιας χώρας. Κατ'ρχάς όλα τα συστήματα συμπαραγωγής εξοικο- ΛΟΓΟΣ ΗΛΕ- ΚΤΡΙΣΜΟΥ ΠΡΟΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Ατμοστροβίλου Αεριοστοβίλου ανοικτού κύκλου Αεριοστοβίλου κλειστού κύκλου Συνδιασμένου κύκλου αέριο/ ατμοστροβίλου Κινητήρα Diesel Πακέτο με παλινδρομικό κινητήρα μικρής ισχύως Πίνακας 5.7

23 νομούν καύσιμο διότι έχουν υψηλότερο βαθμό απόδοσης από τη χωριστή παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Επίσης, επειδή η μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας βρίσκεται πολύ κοντά στον τόπο κατανάλωσής της, περιορίζονται πολύ οι απώλειες μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας που είναι της τάξης 8-10%. Ακόμη η ανάπτυξη πολλών μικρών συμπαραγωγικών μονάδων με επένδυση ιδιωτικών κεφαλαίων ανακουφίζει το κράτος από την επένδυση μεγάλων ποσών για την κατασκευή κεντρικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής από τις κρατικές εταιρείες ηλεκτρισμού (π.χ. ΔΕΗ). Χάρη στην αποδοτικότερη εκμετάλλευση του καυσίμου η συμπαραγωγή συντελεί σε άμεση μείωση των εκπεμπομένων ρύπων, με την προϋπόθεση ότι το καύσιμο που χρησιμοποιείται δεν είναι κατώτερης ποιότητας από εκείνο της χωριστής παραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας. Η μείωση της κατανάλωσης καυσίμου συνοδεύεται επίσης και από έμμεση μείωση ρύπων από τον υπόλοιπο κύκλο καυσίμου : εξόρυξη, επεξεργασία, μεταφορά, αποθήκευση. Έχει παρατηρηθεί πολλές φορές ότι όταν μικρές και διεσπαρμένες μονάδες συμπαραγωγής αντικαθιστούν μεγάλους κεντρικούς σταθμούς με υψηλές καπνοδόχους, τότε δεν είναι εξασφαλισμένη πάντα η βελτίωση της ποιότητας του περιβάλλοντος. Αυτό συμβαίνει διότι οι κεντρικοί σταθμοί βρίσκονται κατά κανόνα έξω από τα αστικά κέντρα και έχουν υψηλές καπνοδόχους που συντελούν σε ικανοποιητικό διασκορπισμό των ρύπων. Αντίθετα οι μικρές μονάδες συμπαραγωγής έχουν σχετικά χαμηλότερες καπνοδόχους και βρίσκονται πλησιέστερα σε κατοικημένες περιοχές. Για να είναι επιτυχημένη από περιβαλλοντική άποψη η εγκατάσταση συστημάτων συμπαραγωγής σε κατοικημένες περιοχές πρέπει να γίνει: 1. Επιλογή τεχνολογίας με χαμηλές εκπομπές ρύπων. 2. Προσεκτική επιλογή του τόπου εγκατάστασης. 3. Τοποθέτηση συστημάτων ελέγχου και περιορισμού των εκπεμπομένων ρύπων. 4. Ελαστική έδραση και ηχητική μόνωση του συστήματος. 5. Κατασκευή καπνοδόχου υψηλότερης των γειτονικών κτιρίων. 6. Εγκατάσταση μέσων συλλογής και αποκομιδής των στερεών και των υγρών καταλοίπων Εφαρμογές Συμπαραγωγής Σήμερα οι εφαρμογές της συμπαραγωγής είναι πάρα πολλές στους τέσσερις κύριους τομείς της οικονομίας μιας χώρας και παρουσιάζονται παρακάτω : 1. Εθνικά Συστήματα Ηλεκτρισμού Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να μετατραπούν σε συμπαραγωγικούς σταθμούς και να καλύψουν τις θερμικές ανάγκες πόλεων ή οικισμών, βιομηχανιών, μονάδων αφαλάτωσης νερού κ.λ.π. που βρίσκονται στην περιοχή τους. Η απόσταση των καταναλωτών θερμότητας από τον σταθμό και η διασπορά τους είναι κρίσιμης σημασίας για τη σκοπιμότητα της εγκατάστασης. Η συνήθης απόσταση μεταφοράς είναι 10 χλμ., ενώ σπάνια μπορεί να φτάσει μέχρι τα 30 χλμ.

24 Στην Ελλάδα έχουν κατασκευασθεί, δύο συστήματα τηλεθέρμανσης που τροφοδοτούνται από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς της ΔΕΗ, της Πτολεμαΐδας και της Κοζάνης, ενώ έχουν γίνει μελέτες σκοπιμότητας για το Αμύνταιο και τη Μεγαλόπολη. Επίσης στη χώρα μας έχει κατασκευασθεί σταθμός συνδυασμένου κύκλου στο Λαύριο ισχύος 570MW. 2. Βιομηχανικός Τομέας Στο βιομηχανικό τομέα πολλές διεργασίες απαιτούν θερμότητα παράλληλα με τις ανάγκες για ηλεκτρισμό. Ιδιαίτερα ελκυστικοί για εφαρμογή συστημάτων συμπαραγωγής είναι οι παρακάτω βιομηχανικοί κλάδοι: - Βιομηχανίες τροφίμων και ποτών - Κλωστοϋφαντουργίες - Χαρτοβιομηχανίες - Χημικές βιομηχανίες - Διυλιστήρια πετρελαίου - Εργοστάσια τσιμέντου - Μεταλλουργικές βιομηχανίες (π.χ. χαλυβουργεία) - Βιομηχανίες ζάχαρης Στην Ευρώπη, στις ΗΠΑ και στην Ιαπωνία οι τεχνολογίες συμπαραγωγής στους παραπάνω βιομηχανικούς κλάδους κερδίζουν συνεχώς έδαφος. Στη χώρα μας βρίσκονται εγκατεστημένα σε βιομηχανίες τα παρακάτω συστήματα συμπαραγωγής που φαίνονται στον πίνακα 5.8. Επίσης εξετάζεται η δυνατότητα εγκατάστασης συστημάτων συμπαραγωγής στις Βιομηχανικές Περιοχές (ΒΙ.ΠΕ) της χώρας μας. 3. Εμπορικός - Κτιριακός Τομέας Στον τομέα αυτόν ανήκουν εφαρμογές της συμπαραγωγής σε ξενοδοχεία, νοσοκομεία, εμπορικά κέντρα, σχολεία, κτίρια γραφείων κ.λ.π. Η συμπαραγωγή στην περίπτωση αυτή χρησιμεύει για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θέρμανσης και ψύξης. Η ανάπτυξη του τομέα αυτού στην Ευρώπη, στις ΗΠΑ και στην Ιαπωνία είναι πολύ μεγάλη. Στη χώρα μας υπάρχουν μέχρι σήμερα μόνο δύο εφαρμογές: α. Το Ηλιακό χωριό στη Λυκόβρυση Αττικής με σύστημα συμπαραγωγής με πετρελαιοκινητήρα ηλεκτρικής ισχύος 67KW και θερμικής ισχύος 72KW. β. Το Αμερικανικό Κολλέγιο στην Αγία Παρασκευή Αττικής με σύστημα συμπαραγωγής με πετρελαιοκινητήρα ηλεκτρικής ισχύος 320KW, θερμικής ισχύος 380KW και ψυκτικής ισχύος 265KW.

25 Πίνακας 5.8 α/α Βιομηχανία Είδος Βιομηχανίας Τοποθεσία Τεχνολογία Συμπαραγωγής Εγκατεστημένη ηλ. ισχύς (MW) 1. Ελλ. Βιομ. Ζάχαρης Βιομ. Ζάχαρης Λάρισα Ατμοστρόβιλος Ελλ. Βιομ. Ζάχαρης Βιομ. Ζάχαρης Πλατύ Ατμοστρόβιλος Ελλ. Βιομ. Ζάχαρης Βιομ. Ζάχαρης Σέρρες Ατμοστρόβιλος Ελλ. Βιομ. Ζάχαρης Βιομ. Ζάχαρης Ατμοστρόβιλος Ελλ. Βιομ. Ζάχαρης Βιομ. Ζάχαρης Ορεστιάδα Ατμοστρόβιλος ΕΤΜΑ Κλωστουφ/ργία Αθήνα Ατμοστρόβιλος Αθηναϊκή Χαρτοποιία Χαρτοποιία Δράμα Κινητήρας DIESEL Θεσσαλική Χαρτοποιία Χαρτοποιία Λάρισα Ατμοστρόβιλος MOTOR OIL Διυλιστήριο Κόρινθος Αεριοστρόβιλος Ελλ.Διυλ. Ασπροπύργου Διυλιστήριο Ασπρόπυργος Αεριοστρόβιλος Ε.Π.Β. Αιγαίου Εξωρ. Πετρελαίου Καβάλα Αεριοστρόβιλος Ατμοστρόβιλος Α.Ε.Ε.Χ.Π.Λ. Λιπάσματα Δραπετσώνα Ατμοστρόβιλος Β.Φ. Λιπασμάτων Λιπάσματα Καβάλα Ατμοστρόβιλος Χ.Β.Β.Ε. Λιπάσματα Θεσσαλονίκη Ατμοστρόβιλος Αλουμίνιο Ελλάδος Παρ. Αλουμινίου Βοιωτία Ατμοστρόβιλος Εκκοκιστήρια Βάμβακος Δαύλειας Α.Ε.Β.Ε. Εκκοκιστήρια Δαύλεια Βοιωτίας Ατμοστρόβιλος 0.5 Ολική Εγκατεστημένη Ηλεκτρική ισχύς Συντομογραφίες: ΕΤΜΑ Εταιρεία Τεχνικής Μετάξης Βορείου Αιγαίου Ε.Π.Β.Αιγαίου Εταιρεία Πετρελαίου Β.Ελλάδος Α.Ε.Ε.Χ.Π.Α. Ανώνυμος Ελληνική Εταιρεία Χημικών Προϊόντων & Λιπασμάτων Β.Φ.Λιπασμάτων Βιομηχανία Φωσφορικών Λιπασμάτων Χ.Β.Β.Ε. Χημικές Βιομηχανίες Β.Ελλάδος 4. Αγροτικός Τομέας Η συμπαραγωγή στον αγροτικό τομέα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας για χρήση σε ξηραντήρια, θερμοκήπια κ.λ.π. Στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ ο τομέας αυτός γνωρίζει άνθηση κυρίως με τη μορφή μονάδων συμπαραγωγής σε αγροτικούς οικισμούς που εξασφαλίζουν τα αναγκαία ποσά ηλεκτρισμού και θερμότητας για τις ανάγκες των οικισμών και για τα γύρω εγκατεστημένα θερμοκήπια ή με τη μορφή δικτύων τηλεθέρμανσης από γειτονικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για θέρμανση θερμοκηπίων. Στη χώρα μας ο τομέας αυτός δεν έχει αναπτυχθεί ακόμα. Λόγω των πλεονεκτημάτων της η συμπαραγωγή έχει μεγάλη προοπτική ανάπτυξης στον ελληνικό και ευρωπαϊκό χώρο, υποστηρίζεται από την Ευρωπαϊκή Ένωση μέσω των ευρωπαϊκών προγραμμάτων THERMIE, JOULE, SAVE και από το ελληνικό κράτος με το νόμο Ν 2244/1994, που αφορά τη ρύθμιση θεμάτων ηλεκτροπαραγωγής από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και από συμβατικά καύσιμα.