ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ. Αιολική ενέργεια. 1o Μάθημα. Δ. Κουζούδης

Transcript

1 ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Αιολική ενέργεια 1o Μάθημα Δ. Κουζούδης

2 Ιστορία της Αιολικής Ενέργειας Η προσπάθεια να αξιοποιηθεί ο άνεμος για την παραγωγή ενέργειας, γνωστή ως αιολική ενέργεια, χρονολογείται από τους αρχαίους ακόμα χρόνους, αφού ως γνωστόν χρησιμοποιήθηκε μέσω ιστίων για την προώθηση πλοίων και σκαφών. Αργότερα, η αιολική ενέργεια υπηρέτησε την ανθρωπότητα μέσω των ανεμόμυλων για την άλεση του σιταριού και την άντληση του νερού. Υπάρχει διαφωνία σχετικά με την πιο αρχαία προέλευση της χρήσης της αιολικής ενέργειας. Μερικοί πιστεύουν ότι η πρώτη χρήση της έλαβε χώρα στην αρχαία Βαβυλωνία όπου ο αυτοκράτορας Χαμουραμπί σχεδίαζε να τη χρησιμοποιήσει για ένα φιλόδοξο αρδευτικό έργο κατά τη διάρκεια του δέκατου έβδομου αιώνα π.χ. Άλλοι ισχυρίζονται ότι ο τόπος γέννησης των πρώτων ανεμόμυλων είναι η Ινδία. Σε ένα κλασικό αρχαίο έργο Arthasastra που γράφτηκε από κάποιον Kautiliya κατά τη διάρκεια του 4ου αιώνα π.χ., παρατηρούνται αναφορές σε νερό που μετακινούταν με τη βοήθεια του ανέμου. Παρόλα αυτά δεν υπάρχουν αποδείξεις ότι αυτές οι ιδέες οδήγησαν σε κάποιον μηχανισμό. Η αρχαιότερη τεκμηρίωση για τον σχεδιασμό ενός ανεμόμυλου χρονολογείται στο 200 π.χ. από τους Πέρσες για την άλεση δημητριακών. Αυτές ήταν μηχανές κάθετου άξονα που έχουν πανιά με πλαίσια από καλάμια ή ξύλο. Το μέγεθος των ιστίων ήταν 5 m επί 9 m. Στον 13ο αιώνα, η χρήση ανεμόμυλων στα ελαιοτριβεία ήταν δημοφιλής στο μεγαλύτερο μέρος της Ευρώπης. Οι Γάλλοι υιοθέτησαν αυτή την τεχνολογία από το 1105 μ.χ. και η Αγγλία από το 1191 μ.χ. Σε αντίθεση με την χρήση του κατακόρυφου άξονα στον Περσικό σχεδιασμό, οι ευρωπαϊκές τεχνολογίες είχαν οριζόντιο άξονα. Η εποχή της ηλεκτρικής γεννήτριας αιολικής ενέργειας (ανεμογεννήτρια) ξεκίνησε κοντά στο Η πρώτη σύγχρονη ανεμογεννήτρια, ειδικά σχεδιασμένη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, κατασκευάστηκε στη Δανία το Παρείχε ηλεκτρική ενέργεια στις αγροτικές περιοχές. Την ίδια περίοδο, χτίστηκε μια μεγάλη αιολική ηλεκτρική γεννήτρια διαμέτρου 17 m στο Κλίβελαντ του Οχάιο. Για πρώτη φορά, ένα κιβώτιο ταχυτήτων εισήχθη στο σχεδιασμό (η χρήση του θα εξηγηθεί παρακάτω) και η γεννήτρια λειτούργησε για 20 χρόνια παράγοντας μια ονομαστική ισχύ 12 kw. Η εντατική όμως έρευνα για τη συμπεριφορά των ανεμογεννητριών εμφανίστηκε κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950 με πρωτοπόρους την ΕΣΣΔ και τη Γερμανία. Μια τυπική ανεμογεννήτρια είχε πτερύγια διαμέτρου 15 m από συνθετικό υλικό με υαλώδεις ίνες και παρήγαγε ονομαστική ισχύ 100 kw. Οι κολώνες τους στηρίζονταν με συρματόσχοινα από ειδικά διαμορφωμένα στηρίγματα στο έδαφος. Όπως βλέπετε, η ιδέα της αιολικής ενέργειας δεν είναι πρόσφατη αλλά εγκαταλείφθηκε το 1950 επειδή η τιμή των ορυκτών καυσίμων έπεσε στα 3-6 λεπτά ανά κιλοβατώρα εν σύγκριση με τα λεπτά από αιολική ενέργεια. Επομένως η αιολική ενέργεια ήταν ασύμφορη για την εποχή εκείνη και δεδομένης και της στατιστικής της φύσης, εγκαταλείφθηκε ως ιδέα εκείνη την εποχή. Η πετρελαϊκή κρίση ωστόσο το 1973, ανάγκασε την επιστημονική κοινότητα, τους μηχανικούς και τους φορείς χάραξης πολιτικής να αναθεωρήσουν την τότε ενεργειακή εξάρτηση της κοινωνίας σχεδόν αποκλειστικά από τα ορυκτά καύσιμα. Λόγω της διεθνής δέσμευσης των κρατών για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και για την παροχή επαρκής ενέργειας προς τον αναπτυσσόμενο κόσμο, καταβάλλονται προσπάθειες να συμπληρωθούν οι παραδοσιακές ρυπογόνες τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας με ανανεώσιμες πηγές. Αρκετές χώρες έχουν ήδη διατυπώσει πολιτικές που να διασφαλίζουν ότι οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα παίξουν κυρίαρχο ρόλο στο μελλοντικό ενεργειακό σενάριο. Για παράδειγμα, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει θέσει ως στόχο να ανεβάσει το ποσοστό της ενέργειας από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

3 στο 22 τοις εκατό μέχρι το Ο άνεμος, ως η πιο εμπορικά βιώσιμη και οικονομικά ανταγωνιστική ανανεώσιμη πηγή, θα είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας για την επίτευξη αυτού του στόχου. Ως αποτέλεσμα, αναπτύχθηκε μια σειρά από ερευνητικά πρωτότυπα στα μέσα της δεκαετίας του 1980 τόσο με κατακόρυφο όσο με οριζόντιο άξονα. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι μόνο οι ανεμογεννήτριες με οριζόντιο άξονα μπορούσαν να αναδυθούν επιτυχώς σε εμπορική κλίμακα. Ενέργεια Ισχύς Η ενέργεια είναι μια πολύ σημαντική ποσότητα στην σημερινή μοντέρνα κοινωνία η οποία βασίζεται σε αυτή, π.χ. όλοι μας χρησιμοποιούμε ηλεκτρική ενέργεια για όλες τις ηλεκτρικές μας συσκευές, όλοι μας καταναλώνουμε χημική ενέργεια όταν οδηγούμε το αυτοκίνητό μας ή όταν καίμε τον καυστήρα μας για τις ανάγκες θέρμανσης κ.ό.κ. Η μονάδα της ενέργειας στο σύστημα S. I. είναι το Joule το οποίο είναι ίσο με ένα Newton m. Για να αποκτήσουμε μια αίσθηση του μεγέθους αυτής της μονάδας, μπορούμε να δώσουμε διάφορα νούμερα στον τύπο της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας που είναι εξαιρετικά απλός: U = mgh Έτσι λοιπόν όλοι μας για παράδειγμα μπορούμε εύκολα να ανυψώσουμε μια φοιτητική τσάντα με βιβλία μάζας 10 kg σε ύψος 1 m πρέπει να ξοδέψουμε ενέργεια (με g 10 m/s 2 ) ίση με τη διαφορά της δυναμικής ενέργειας ΔU 1 = = 100 J Άρα αυτή είναι μια σχετικά μικρή ενέργεια. Αντιθέτως μόνο κάποιοι αρσιβαρίστες μπορούν σχετικά εύκολα να σηκώσουν ένα βάρος 100 kg (το βάρος ενός άντρα) στο ίδιο ύψος ξοδεύοντας ενέργεια ίση με τη διαφορά της δυναμικής ενέργειας ΔU 2 = = 1000 J Επομένως θα λέγαμε ότι το 1 kj είναι μια υπολογίσιμη ποσότητα ενέργειας. Και τέλος κανείς από εμάς δεν μπορεί να ανυψώσει ένα αυτοκίνητο 1000 kg στο 1 m και άρα η αντίστοιχη διαφορά της δυναμικής ενέργειας U 3 = = J είναι αρκετά υψηλή. Μια σχετιζόμενη ποσότητα με την ενέργεια είναι η λεγόμενη "ισχύς" η οποία ορίζεται ως η ενέργεια ή το έργο (που αποδίδει ή που καταναλώνει συνήθως μια μηχανή) ανά μονάδα χρόνου P = W t ΙΣΧΥΣ (1.1) Οι μονάδες της ισχύος είναι το Watt το οποίο ισούται με Joule/s. Για να καταλάβουμε την σημασία της ισχύος, θεωρήστε το έργο που απαιτείται για να μετακινήσουμε ένα πακέτο ζάχαρης 1 kg από ένα

4 σημείο Α, σε ένα άλλο σημείο Β το οποίο είναι κατά 1 m υψηλότερα. Για αυτή τη μετακίνηση απαιτείται έργο ίσο με τη διαφορά της δυναμικής ενέργειας W = ΔU = mgδh = = 10 J Ένας άνθρωπος θα μπορούσε να πραγματοποιήσει αυτή τη μετακίνηση σε χρόνο 1 s οπότε η αντίστοιχη ισχύς ισούται με P = W t = 10 J = 10 W s Φανταστείτε τώρα ότι την ίδια δουλειά την κάνουν μια ομάδα από μυρμήγκια. Τα μυρμήγκια θα πάρουν το ψωμί ψίχουλο- ψίχουλο αλλά το συνολικό έργο είναι το ίδιο θεωρώντας ότι η μάζα παραμένει η ίδια. Ο χρόνος όμως θα είναι σίγουρα μεγαλύτερος, έστω π.χ. ότι τους παίρνει 3 ώρες για την μετακίνηση αυτή. Τότε η αντίστοιχη ισχύς θα είναι ίση με P = W t = 10 J 10 mw s Βλέπετε ότι η ισχύς περιγράφει την αποτελεσματικότητα. Προφανώς ο άνθρωπος είναι πολύ πιο αποτελεσματικός από τα μυρμήγκια γιατί εκτελεί το ίδιο έργο γρηγορότερα. Για αυτό και οι μηχανές αξιολογούνται με βάση την ισχύ που παράγουν σε Watt. Από τον ορισμό του έργου W = Fx μπορούμε να καταλήξουμε και σε ένα διαφορετικό τύπο για την ισχύ P = W/t = Fx/t ή P = Fv ΙΣΧΥΣ (1.2) όπου v είναι η ταχύτητα του κινητού. Στην περίπτωση κυκλικής κίνησης, η παραπάνω εξίσωση παίρνει μια αντίστοιχη μορφή P = τω ΙΣΧΥΣ (1.3) όπου τ είναι η ροπή της δύναμης και ω η γωνιακή ταχύτητα. Για να δούμε και πάλι μερικά αντιπροσωπευτικά νούμερα της ισχύος, θεωρήστε τις τρεις παραπάνω ανυψώσεις που εξετάσαμε παραπάνω, της τσάντας, του βάρους του αρσιβαρίστα και του αυτοκινήτου και έστω ότι οι ανυψώσεις αυτές έγιναν σε χρόνο ενός δευτερολέπτου. Από τον παραπάνω τύπο P = W/t βρίσκουμε αντίστοιχα 100 Watt, 1000 Watt = 1 kwatt και 10 kwatt. Βέβαια ακόμη και ισχυρές πρέσες όπως αυτές που ανυψώνουν ένα αυτοκίνητο για αλλαγή λαδιών, δεν εκτελούν τόσο γρήγορα την λειτουργία της τρίτης περίπτωσης γιατί τα 10 kw είναι μια πολύ υψηλή ισχύ. Για να δείτε πως μπορεί να μειωθεί αισθητά αυτό το νούμερο, θεωρήστε ότι ανυψώνουμε και πάλι το παραπάνω αυτοκίνητο κατά 1 μέτρο με τη βοήθεια ενός γρύλλου (π.χ. για την αλλαγή ενός από τα ελαστικά του) οπότε και μας παίρνει περίπου 50 δευτερόλεπτα για την ενέργεια αυτή. Η ισχύς τότε γίνεται P = W/t = 10000/50 = 250 W

5 Βέβαια στην πραγματικότητα αυτό το νούμερο είναι μικρότερο αφού ο γρύλλος ανυψώνει μόνο την μια μεριά του αυτοκινήτου και η ανύψωση αυτή είναι λιγότερη του ενός μέτρου αλλά εδώ αναζητούμε μια προσεγγιστική τιμή για να έχουμε μια ιδέα για τα μεγέθη που συναντούμε. Η παραπάνω τιμή είναι συγκρίσιμη με αυτή που βρήκαμε παραπάνω για την γρήγορη ανύψωση της τσάντας (100 W) και επομένως είναι μια ισχύς που μπορεί εύκολα να παρέχει ένας μέσος οδηγός. Μια άλλη χρήσιμη μονάδα της ισχύος είναι ο λεγόμενος "ίππος" που συμβολίζεται ως hp και ισοδυναμεί με 1 hp = 742 Watts ΙΠΠΟΔΥΝΑΜΗ (1.4) Μια χρήσιμη προσέγγιση είναι η εξής 1 hp 3/4 kwatt Αποδεικνύεται ότι στον ηλεκτρισμό η ισχύς μιας διάταξης (από μια απλή αντίσταση έως και μια πολύπλοκη συσκευή) είναι ίση με το γινόμενο της ηλεκτρικής τάσης V στα άκρα της διάταξης επί το ρεύμα που τη διαρρέει: P = VI ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ (1.4) Έτσι εάν συνδέσετε ένα μικρό πλυντήριο στο δίκτυο της ΔΕΗ (220 Volts) και γνωρίζετε ότι διαρρέεται από ρεύμα 10 Α τότε αυτό καταναλώνει ισχύ = 2200 Watt = 2.2 kw. Στον παρακάτω πίνακα βλέπετε την τυπική ισχύ κατανάλωσης διαφόρων οικιακών συσκευών. Σε αυτόν τον πίνακα δίνεται επίσης και ένας τυπικός χρόνος λειτουργίας της κάθε συσκευής καθώς και το αντίστοιχο κόστος που πληρώνουμε στη ΔΕΗ για αυτό τον χρόνο χρήσης. Μπορείτε να καταλάβετε από τι εξαρτάται αυτό το κόστος; Πίνακας 1: Ισχύς και κόστος κατανάλωσης διαφόρων οικιακών συσκευών (στοιχεία Δ.Ε.Η.) ΣΥΣΚΕΥΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΙΣΧΥΣ ΚΟΣΤΟΣ Ηλεκτρικό σίδερο 1 ώρα ,15 Ηλεκτρική σκούπα 1 ώρα ,15 Φριτέζα 25 λεπτά ,095

6 Καφετιέρα 10 λεπτά 900 0,022 Μίξερ 1 γλυκό (3 λεπτά) 180 0,002 Τηλεόραση (έγχρωμη) 1 ώρα 41 0,005 Αναμονή τηλεόρασης 1 ώρα 8 0,002 Βίντεο 1 ώρα 33 0,005 Αναμονή βίντεο 1 ώρα 8 0,001 Στερεοφωνικό 1 ώρα 30 0,005 Αναμονή στερεοφωνικού 1 ώρα 8 0,001 Η/Υ (PC) 1 ώρα 250 0,035 Aυτόματος τηλεφωνητής 1 ώρα 3 0,001 Αποκωδικοποιητής 1 ώρα 15 0,003 Πλυντήριο πιάτων 65 C 3200 Πλυντήριο ρούχων 95 C / 5κ Ψυγείο 131 λίτρων 24 ώρες 90 0,50 Φούρνος απλός 2700 Ανεμιστήρας οροφής 1 ώρα 150 0,020 Κλιματιστικό 1 ώρα ,14 Αερόθερμο 1 ώρα ,3 Επιστρέφοντας στην παραπάνω ερώτηση, περιμένουμε το κόστος χρήσης μιας συσκευής να εξαρτάται από την ισχύ κατανάλωσης και την ώρα λειτουργίας. Βασικά το κόστος εξαρτάται από το γινόμενο των

7 δυο. Από την εξίσωση P = W/t συνειδητοποιούμε ότι το γινόμενο αυτό είναι στην ουσία το έργο, δηλαδή η ενέργεια που κατανάλωσε η συσκευή και άρα θα περιμέναμε η ΔΕΗ να μας χρεώνει για τα Joules ηλεκτρικής ενέργειας που αντλούμε από το δίκτυό της. Όμως στον ορισμό του Joule υπεισέρχεται το δευτερόλεπτο το οποίο είναι σχετικά μικρή ποσότητα χρόνου ενώ όπως βλέπουμε στον παραπάνω πίνακα οι συσκευές συνήθως χρησιμοποιούνται για κάποιες ώρες. Επίσης οι περισσότερες από αυτές καταναλώνουν ισχύ στην περιοχή των 1000 Watt επομένως είναι λογικό ότι η μονάδα ενέργειας που χρησιμοποιεί η ΔΕΗ να είναι η κιλοβατώρα δηλαδή 1 kwh = 1 kwatt 1 h Έτσι π.χ. ένα κλιματιστικό που απαιτεί 1 kwatt ηλεκτρικής ισχύος σε μια ώρα λειτουργίας καταναλώνει ακριβώς μια κιλοβατώρα. Την χρονική στιγμή που συντάχθηκε το παρόν σύγγραμμα, η τιμή της κιλοβατώρας ήταν κοντά στα 10 λεπτά. Πρόβλημα: Θεωρώντας την παραπάνω τιμή της κιλοβατώρας και τον Πίνακα 1.1., εκτιμήστε το κόστος λειτουργίας ενός πλυντηρίου πιάτων ανά μήνα εάν υποθέσουμε ότι λειτουργεί για 50 λεπτά κάθε τρεις ημέρες. Πρόβλημα: Θεωρώντας την παραπάνω τιμή της κιλοβατώρας και τον Πίνακα 1.1., εκτιμήστε το κόστος λειτουργίας ενός ηλεκτρικού λαμπτήρα 200 W (παλιού τύπου πυρακτώσεως και όχι αλογόνου) ανά μήνα εάν υποθέσουμε ότι λειτουργεί για 5 ώρες κάθε ημέρα. Σημείωση: Η ισχύς που αναγράφεται σε αυτούς του λαμπτήρες είναι ισχύς κατανάλωσης και όχι φωτισμού (μόνο ένα μέρος της ισχύς κατανάλωσης μετατρέπεται σε φωτισμό). Πρόβλημα: Για να δούμε το μέγεθος της κιλοβατώρας θεωρήστε ένα ιδεατό γιγαντιαίο γερανό ο οποίος ανυψώνει το αυτοκίνητο που είδαμε παραπάνω με ρυθμό 1 m ανά s. Εάν ο γερανός έχει καταναλώσει συνολικά μια κιλοβατώρα, υπολογίστε σε πόσο συνολικό ύψος έχει ανυψώσει το αυτοκίνητο (το νούμερο είναι σχετικά μεγάλο για αυτό και ο γερανός χαρακτηρίστηκε ως "ιδεατός"). Πρόβλημα: Πραγματοποιήστε μια απλή τεχνική μελέτη μοντελοποιώντας ένα μέσο διαμέρισμα με ένα αριθμό συσκευών ώστε να καλύπτει τις βασικές ανάγκες μιας μέσης τετραμελής οικογένειας. Αφού αντιστοιχίσετε κάποιες ώρες λειτουργίας στις συσκευές αυτές ανά εβδομάδα), υπολογίστε μέσω του Πίνακα 1.1. την κατανάλωση αυτού του νοικοκυριού σε kwh ανά εβδομάδα. Ακολούθως υπολογίστε την μέση ισχύ αυτού του διαμερίσματος. Εάν πρέπει να τροφοδοτήσετε ένα μικρό χωριό από 100 τέτοια νοικοκυριά με ένα τοπικό υποσταθμό της ΔΕΗ, πόσα MW πρέπει να είναι αυτός ο υποσταθμός; Στη θερμότητα-ψύξη απαντούνται δυο ακόμη μονάδες ενέργειας, οι θερμίδες (calories ή cal) και τα BTU (British Thermal Units). Η θερμίδα είναι εξ ορισμού η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για να ανυψωθεί ένα γραμμάριο νερού κατά 1 0 C. Η αντιστοιχία είναι 1 cal = 4.18 Joules Η αντίστοιχη Αγγλική μονάδα είναι το BTU δηλαδή η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για να ανυψωθεί μια λίβρα νερού κατά 1 βαθμό Φαρενάιτ. Η αντιστοιχία είναι

8 1 BTU = 1055 Joules Τα BTU ανά ώρα, δηλαδή τα BTU/h χρησιμοποιούνται ευρέως στα κλιματιστικά. Προσοχή όμως, καμιά φορά εν συντομία αυτός ο όρος καταχρηστικά και λανθασμένα γράφεται ως BTU αντί του σωστού BTU/h. Αυτή βέβαια είναι η ισχύς θέρμανσης ή ψύξης του κλιματιστικού δηλαδή πόση ενέργεια παράγει ή αφαιρεί από κάποιο χώρο ανά μονάδα χρόνου. Δεν είναι η ισχύς κατανάλωσης (συνήθως σε kwh που είδαμε παραπάνω και η οποία είναι φυσικά μεγαλύτερη από την ισχύ θέρμανσης ή ψύξης). Πρόβλημα: Να βρεθεί η αναλογία BTU με kwh. Επίσης η αναλογία BTU με κιλο-θερμίδα (kcal).

9 Τρέχουσα κατάσταση και μελλοντικές προοπτικές (Τα σχήματα σε αυτήν την ενότητα είναι από τις σημειώσεις «Αιολική Ενέργεια» του Γεώργιου Λευθεριώτη, ΠΠ) Η αιολική ενέργεια είναι σήμερα η ταχύτερα αναπτυσσόμενη πηγή ενέργειας παγκοσμίως και μάλιστα διατηρεί αυτή τη πρωτιά συνεχόμενα τα τελευταία πέντε χρόνια. Η παγκόσμια παραγωγή της αιολικής ενέργειας έχει αυξηθεί κατά ένα συντελεστή 4.2 κατά τη διάρκεια των τελευταίων πέντε ετών (το σύγγραμμα συντάχτηκε το 2016). Όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, η συνολική παγκόσμια εγκατεστημένη αιολική ισχύς ξεπέρασε το 2013 τα 318 GW Σχήμα 1.1 Παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς Σχήμα 1.2 Τυπική Ανεμογεννήτρια Κάθετου Άξονα

10 Ας εξετάσουμε τα τεχνικά χαρακτηριστικά μιας ανεμογεννήτριας 2MW. Ρότορας- Πτερύγια Διάμετρος 80-85m Περιστρέφεται με γωνιακή ταχύτητα 6 έως 20 rpm Ζυγίζει t. Άτρακτος Περιλαμβάνει: Ηλεκτρογεννήτρια, Κιβώτιο ταχυτήτων, Σύστημα προσανατολισμού, Φρένο, όργανα μέτρησης. Ζυγίζει t. Πύργος Αποτελείται από εξηλασμένα μεταλλικά φύλλα. Στη βάση του τοποθετείται ο μετασχηματιστής. Ύψος m Ζυγίζει t. Οφέλη αιολικής ενέργειας: Ανανεώσιμη, σε αφθονία και δωρεάν. 1MW αιολικής ενέργειας καλύπτει τις ανάγκες περίπου 350 νοικοκυριών ή 1000 ατόμων και εξοικονομεί περίπου 300 τόνους ισοδύναμου πετρελαίου. Μείωση Εκπομπών CO2. Μία γιγαβατώρα (1 GWh = kwh) αιολικής ενέργειας εξοικονομεί 600 τόνους διοξειδίου του άνθρακα. Ισοζύγιο Εκπομπών CO2. Η ποσότητα CO2 που εκλύεται κατά την κατασκευή και εγκατάσταση μιας ανεμογεννήτριας με χρόνο ζωής τα 20 έτη, "αποσβένεται" μέσα στους πρώτους 3 με 6 μήνες λειτουργίας της. Απασχόληση. Για κάθε MW αιολικής ενέργειας απαιτούνται 17 ανθρωποέτη στη φάση κατασκευής και 5 ανθρωποέτη στη φάση εγκατάστασης. Χρήση Γης. Τα αιολικά πάρκα απαιτούν μικρή επιφάνεια σε σχέση με άλλες μορφές ενέργειας, π.χ. ηλιακή. Παράλληλες δραστηριότητες (όπως βοσκή ή καλλιέργεια) είναι δυνατές. Μειονεκτήματα (όχι σοβαρά) Θόρυβος.

11 Ο θόρυβος των ανεμογεννητριών προέρχεται από τα πτερύγια (αεροδυναμικός θόρυβος), τα ρουλεμάν και τη γεννήτρια. Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες ακολουθούν αυστηρές προδιαγραφές όσον αφορά το θόρυβο: -Σε απόσταση 40 μέτρων από μία ανεμογεννήτρια η στάθμη του θορύβου είναι db(a). -Σε απόσταση 200 μέτρων, μειώνεται στα 44 db(a). Συγκριτικά: Ο θόρυβος στο εσωτερικό αυτοκινήτου είναι: 80 db(a), στο εσωτερικό οικίας: 50 db(a) Ηλεκτρομαγνητικές Παρεμβολές. Τήρηση των αποστάσεων ασφαλείας από κατοικημένες περιοχές. Ορνιθοπανίδα. Τραυματισμοί και θανατώσεις πτηνών από προσκρούσεις. Τα ενδημικά είδη «συνηθίζουν» την παρουσία των μηχανών και τις αποφεύγουν σε αντίθεση με τα αποδημητικά. -Αποφεύγεται η κατασκευή αιολικών πάρκων σε δρόμους μετανάστευσης των αποδημητικών όπου μετακινούνται μεγάλοι πληθυσμοί τη νύκτα. -Η συχνότητα ατυχημάτων πουλιών με αυτοκίνητα στους δρόμους είναι πολύ μεγαλύτερη αυτής των ατυχημάτων σε αιολικά πάρκα. -Οι υπόλοιπες μορφές πανίδας δεν επηρεάζονται από τις ανεμογεννήτριες. Σχήμα 1.3. Μορφές χλωρίδας και πανίδας σε εγγύτητα με τις ανεμογεννήτριες

12 Αιολικά πάρκα, εργασίες εγκατάστασης Οδοποιία. Οι δρόμοι πρόσβασης στο χώρο εγκατάστασης πρέπει να επιτρέπουν τη διέλευση των φορτηγών που μεταφέρουν τα τμήματα των ανεμογεννητριών. Συνήθως, στις ορεινές περιοχές η οδοποιία περιορίζει και το μέγεθος των μηχανών που δεν μπορεί να υπερβεί το 1MW. Επίσης κατασκευάζεται εσωτερική οδοποιία από ανεμογεννήτρια σε ανεμογεννήτρια με τυπικό πλάτος 4 με 5 μέτρα. Σχήμα 1.4. Διέλευση των φορτηγών που μεταφέρουν τα τμήματα των ανεμογεννητριών "Πλατείες". Στη βάση κάθε ανεμογεννήτριας είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια "πλατεία" (περί το ένα στρέμμα) για τη συναρμολόγηση του ρότορα και την ανέγερση της μηχανής. Ο χώρος της πλατείας αποψιλώνεται και συμπυκνώνεται ώστε να είναι ασφαλής η χρήση των γερανών και των άλλων μηχανημάτων. Μετά την εγκατάσταση, το μεγαλύτερο μέρος της πλατείας μπορεί να αποκατασταθεί με επανατοποθέτηση της φυτικής γης που απομακρύνθηκε, φυτεύσεις κλπ (δείτε Σχήμα 1.3) Ηλεκτρικά Δίκτυα. Για τη σύνδεση των μηχανών με το κέντρο ελέγχου / υποσταθμό ανύψωσης τάσης κατασκευάζεται εσωτερικό δίκτυο μέσης τάσης ( V). Το δίκτυο αυτό είναι υπόγειο και οδεύει κατά μήκος της εσωτερικής οδοποιίας. Για τη μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας κατασκευάζεται εξωτερικό δίκτυο μέσης ή (συνήθως) υψηλής τάσης (140 KV) από τον υποσταθμό μέχρι τη γραμμή υψηλής τάσης της ΔΕΗ. Το δίκτυο αυτό είναι εναέριο.

13 Σχήμα 1.5. Διαμόρφωση πλατείας Βέβαια οι ανεμογεννήτριες, όπως όλες οι κατασκευές, καταπονούνται από Φυσική φθορά λόγω τριβής του αέρα με τα πτερύγια αλλά και κίνησης των μηχανικών μερών Ακραίες καιρικές συνθήκες, πάγος, χιόνι, σκόνη, ηλιακή ακτινοβολία, κεραύνια πλήγματα (δείτε Σχήμα 1.6) Αστοχία υλικού Τα υλικά κατασκευής είναι Πτερύγια: Σύνθετο υλικό με πολυμερική μήτρα και νήματα άνθρακα Άτρακτος: Κυρίως ατσάλι και τα ηλεκτρολογικά ως συνήθως, καλωδίωση χαλκού, μετασχηματιστές με πυρήνες φερρίτη Πύργος: Ατσάλι και σκυρόδεμα

14 Σχήμα 1.6. Κεραύνια πλήγματα στα πτερύγια