ΓΙΠΛΧΜΑΣΙΚΗ ΔΡΓΑΙΑ. ηνπ θνηηεηή ηνπ ηκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ηεο Πνιπηερληθήο ρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξψλ:

Transcript

1 ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΔΚΣΡΟΛΟΓΧΝ ΜΗΥΑΝΙΚΧΝ ΚΑΙ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΧΝ ΣΟΜΔΑ ΤΣΗΜΑΣΧΝ ΗΛΔΚΣΡΙΚΗ ΔΝΔΡΓΔΙΑ ΔΡΓΑΣΖΡΗΟ ΠΑΡΑΓΩΓΖ ΜΔΣΑΦΟΡΑ ΓΗΑΝΟΜΖ ΚΑΗ ΥΡΖΗΜΟΠΟΗΖΔΩ ΖΛΔΚΣΡΗΚΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑ ΓΙΠΛΧΜΑΣΙΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ηνπ θνηηεηή ηνπ ηκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ηεο Πνιπηερληθήο ρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξψλ: Πάιιαο Μαηζαίνο ηνπ Αιεμάλδξνπ Αξηζκφο Μεηξψνπ: 6817 «Πεξηνξηζκνί ζηε δηείζδπζε Φσηνβνιηατθήο Παξαγσγήο ζε Αθηηληθά πζηήκαηα Γηαλνκήο» Δπηβιέπσλ: Καζεγεηήο Γαβξηήι Β. Γηαλλαθόπνπινο Αξηζκόο Γηπισκαηηθήο Δξγαζίαο Ν ν Πάηξα, Ηαλνπάξηνο 2016

2

3 ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πηζηνπνηείηαη φηη ε Γηπισκαηηθή Δξγαζία κε ζέκα: «Πεξηνξηζκνί ζηε δηείζδπζε Φσηνβνιηατθήο Παξαγσγήο ζε Αθηηληθά πζηήκαηα Γηαλνκήο» ηνπ θνηηεηή ηνπ Σκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ Πάιια Μαηζαίνπ ηνπ Αιεμάλδξνπ Αξηζκφο Μεηξψνπ: 6817 Παξνπζηάζηεθε δεκφζηα θαη εμεηάζηεθε ζην Σκήκα Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ζηηο.../.../... Ο Δπηβιέπσλ Ο Γηεπζπληήο ηνπ Σνκέα Γαβξηήι Γηαλλαθφπνπινο Καζεγεηήο Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Καζεγεηήο

4

5 Αξηζκόο Γηπισκαηηθήο Δξγαζίαο: Θέκα: «Πεξηνξηζκνί ζηε δηείζδπζε Φσηνβνιηατθήο Παξαγσγήο ζε Αθηηληθά πζηήκαηα Γηαλνκήο» Φνηηεηήο: Πάιιαο Μαηζαίνο Δπηβιέπσλ: Γαβξηήι Β. Γηαλλαθφπνπινο

6 ΠΔΡΙΛΗΦΗ ηελ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία θάλνπκε κία κειέηε γηα ηα φξηα δηείζδπζεο ηεο θσηνβνιηατθήο παξαγσγήο ζηα αθηηληθά ζπζηήκαηα δηαλνκήο. Ζ απνθεληξσκέλε παξαγσγή έρεη απμεκέλε αλάπηπμε ηα ηειεπηαία ρξφληα. Τςειφηεξα επίπεδα δηείζδπζεο, κπνξεί λα είλαη ελδηαθέξνληα απφ πνιιέο απφςεηο, αιιά εγείξνπλ ζεκαληηθά ζέκαηα ζρεηηθά κε ηε ιεηηνπξγία ηνπ δηθηχνπ δηαλνκήο. Δμεηάδνπκε ηνπο παξάγνληεο πνπ είλαη απνηξεπηηθνί ζην λα έρνπκε αλεμέιεγθηε δηείζδπζε δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο ζην δίθηπν θαη επηθεληξσλφκαζηε ζηηο ππεξθνξηίζεηο ησλ γξακκψλ θαη ζηηο αλπςψζεηο ησλ ηάζεσλ ζηνπο δπγνχο. ην Κεθάιαην 1 γίλεηαη κηα ηζηνξηθή αλαδξνκή ζηελ εμέιημε θαη ηελ αμία ηεο ελέξγεηαο γηα ηνλ άλζξσπν, κία αλαθνξά ζηηο θπξηφηεξεο ζπκβαηηθέο κνξθέο ελέξγεηαο, αιιά θαη κία εηζαγσγή ζηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο (ΑΠΔ), κε έκθαζε ζηελ Ζιηαθή Δλέξγεηα θαη ην Φσηνβνιηατθφ θαηλφκελν. ην Κεθάιαην 2 αλαιχνπκε ηη αθξηβψο είλαη Γηαλεκεκέλε Παξαγσγή (ΓΠ), ηα πιενλεθηήκαηα ηεο, αιιά θαη πνηα πξνβιήκαηα πξνθχπηνπλ απφ ηελ έγρπζε ηζρχνο ΓΠ ζην δίθηπν. ην Κεθάιαην 3 θάλνπκε κία ζχληνκε πεξηγξαθή ελφο πζηήκαηνο Ζιεθηξηθήο Δλέξγεηαο (ΖΔ) θαη επεθηεηλφκαζηε ζηα αθηηληθά ζπζηήκαηα θαη ζπγθεθξηκέλα ζε απηφ πνπ ζα κειεηήζνπκε θαη ζηα πξνβιήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ. ην Κεθάιαην 4 παξνπζηάδνπκε ην πξφγξακκα πνπ ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε γηα ηελ πξνζνκνίσζε θαη παξαζέηνπκε θάπνηεο ελδεηθηηθέο πξνζνκνηψζεηο γηα λα δνχκε θαιχηεξα ηη ζπκβαίλεη θαη ζηελ πξάμε θαη ηέινο, ην Κεθάιαην 5 εμάγνπκε θάπνηα ρξήζηκα ζπκπεξάζκαηα θαη βιέπνπκε ηη πξννπηηθέο βειηίσζεο ππάξρνπλ ζην ππφ κειέηε αληηθείκελν.

7 ABSTRACT The purpose of this diploma thesis is to study the photovoltaic generation penetration limits in radial distribution systems. Distributed Generation has been experiencing increased growth in recent years. Higher DG penetration levels may be interesting from many different points of view, but raise important issues about distribution system operation. The current thesis, presents and discusses the limiting factors in the PV Generation penetration and focuses on voltage rises and conductor ampacity. In Chapter 1, we make a historical review in the evolution and value of energy for man, a report on the main conventional forms of energy and an introduction to renewable energy sources, focusing on Solar Energy and Photovoltaic phenomenon. In Chapter 2, we analyse what exactly is Distributed Generation (DG), the advantages and the issues that raise from the distributed generation penetration in the grid. In Chapter 3, we make a short description of an Electric Power System and expanding in radial systems and specifically in what we study and the problems that arise. In Chapter 4, we present the simulation program that we will use and show some indicative simulations to better see what happens in practice and finally, In Chapter 5, we draw some useful conclusions and see what are the prospects for improvement in the studied object.

8

9 ΔΤΥΑΡΙΣΙΔ ην ζεκείν απηφ ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ζεξκά ηνλ θχξην Γαβξηήι Γηαλλαθφπνπιν, θαζεγεηή ηνπ ηκήκαηνο, γηα ηε βνήζεηα πνπ κνπ παξείρε φπνηε ηε ρξεηάζηεθα, θαηά ηε δηάξθεηα εθπφλεζεο ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο, αιιά θαη γηα ηελ πνιχ θαιή ζπλεξγαζία καο. Μαηζαίνο Πάιιαο

10

11 Πεξηερόκελα ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Αλαλεψζηκεο Πεγέο Δλέξγεηαο (ΑΠΔ) εκαζία ηεο ελέξγεηαο γηα ηνλ άλζξσπν πκβαηηθέο κνξθέο ελέξγεηαο θαη κεηάβαζε ζηηο Αλαλεψζηκεο Πεγέο Δλέξγεηαο (ΑΠΔ) Παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ ειηαθή ελέξγεηα... 8 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 - Γηεζπαξκέλε Παξαγσγή (ΓΠ) Γηεζπαξκέλε Παξαγσγή (ΓΠ) Οθέιε απφ ηε ρξήζε ΓΠ Θέκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηε ρξήζε ΓΠ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 χζηεκα Γηαλνκήο θαη Πεξηνξηζηηθνί Παξάγνληεο ΓΠ Αθηηληθφ χζηεκα Γηαλνκήο Ρχζκηζε Σάζεο Γξακκήο Μεηαθνξάο Πεξηνξηζηηθνί παξάγνληεο δηείζδπζεο ΓΠ πνπ κειεηάκε ΦΒΓΠ φξηα δηείζδπζεο απφ ηελ Αλχςσζε Σάζεο ΦΒΓΠ φξηα Γηείζδπζεο απφ ηελ Ηθαλφηεηα Μεηαθνξάο ηνπ Αγσγνχ.. 45 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 - Πξνζνκνηψζεηο Σν πξφγξακκα πξνζνκνίσζεο θαη ην ππφ κειέηε ζχζηεκα Παξάζεζε πξνζνκνηψζεσλ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 πκπεξάζκαηα θαη Πξννπηηθέο πκπεξάζκαηα Πξννπηηθέο ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ... 79

12 Ολνκαηνινγία ΓΠ Δηαλεκεκέλε Παραγφγή ΦΒΓΠ Φφηοβοιηαχθή Δηαλεκεκέλε Παραγφγή P LINE P LOAD Q LOAD P PV S LOAD V L V S Ι LINE Ελεργός ηζτύς γρακκής Ελεργός ηζτύς θορηίοσ Άεργος ηζτύς ηοσ θορηίοσ Ελεργός ηζτύς ηες θφηοβοιηαχθής παραγφγής Φαηλόκελε ηζτύς ηοσ θορηίοσ Σάζε ζηο δσγό θορηίοσ Σάζε ζηολ σποζηαζκό Ρεύκα ποσ δηαρρέεη ηε γρακκή κεηαθοράς

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ανανεώςιμεσ Πηγέσ Ενέργειασ (ΑΠΕ) 1.1 ημαςύα τησ ενϋργειασ για τον ϊνθρωπο Ζ ελέξγεηα απνηέιεζε θαη απνηειεί ηνλ θηλεηήξην κνριφ θάζε αλζξψπηλεο δξαζηεξηφηεηαο. ε φιε ηελ ηζηνξηθή ηνπ πνξεία ν άλζξσπνο ρξεζηκνπνίεζε κε εθεπξεηηθφηεηα ηηο δπλαηφηεηεο πνπ ηνπ παξείρε απιφρεξα ε ίδηα ε θχζε, ηε δχλακε ηεο θσηηάο, ηνπ λεξνχ, ηνπ αλέκνπ θαη ηνπ ήιηνπ, κε ζηφρν ηε βειηίσζε ησλ ζπλζεθψλ ηεο δηαβίσζήο ηνπ. ηνπο πην πξφζθαηνπο αηψλεο, ρξεζηκνπνίεζε ηελ ελέξγεηα απφ ηελ θαχζε ηνπ θάξβνπλνπ θαη ηνπ πεηξειαίνπ θαη βξήθε ηξφπν λα ηε κεηαηξέπεη ζηελ πεξηζζφηεξν εμεπγεληζκέλε ησλ κνξθψλ ηεο, ηνλ ειεθηξηζκφ. ηα κέζα ηνπ 20νχ αηψλα, έλαο λένο ηξφπνο παξαγσγήο ελέξγεηαο ήξζε λα δεκηνπξγήζεη ειπίδεο γηα ξηδηθή επίιπζε ηνπ παγθφζκηνπ ελεξγεηαθνχ πξνβιήκαηνο. Ζ ππξεληθή ελέξγεηα. Γξήγνξα φκσο, δξακαηηθά γεγνλφηα ήξζαλ λα επηβεβαηψζνπλ, ρσξίο πεξηζψξηα ακθηζβήηεζεο, ηελ αδπλακία καο λα δηαζθαιίζνπκε ηελ ειεγρφκελε παξαγσγή ηεο ππξεληθήο ελέξγεηαο. πλάκα, άξρηζαλ λα επηβεβαηψλνληαη κε επηζηεκνληθά ηεθκεξησκέλν ηξφπν, νη πξνβιέςεηο γηα ζεκαληηθέο επηβαξπληηθέο ζπλέπεηεο ηεο κέρξη ζήκεξα ζπκπεξηθνξάο ηνπ αλζξψπνπ ζην νηθνζχζηεκα, εμαηηίαο θπξίσο ηεο αιφγηζηεο ρξήζεο ησλ ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ θαη πνιιψλ, θαηλνκεληθά αζψσλ, ηερλνινγηθψλ πξντφλησλ. Όια ηα κελχκαηα έδεηρλαλ πην θαζαξά, φηη ε ζπλέρηζε ηεο πνξείαο καο ζην κέιινλ, επηβάιιεη ηελ αιιαγή ηεο θαζεκεξηλήο λννηξνπίαο καο θαη ηελ αλαζεψξεζε ησλ αμηψλ ηεο δσήο, ζε ζπλδπαζκφ κε ηνλ επαλαπξνζδηνξηζκφ ηεο έλλνηαο θαη ησλ ζηφρσλ ηεο ηερλνινγηθήο αλάπηπμεο. Δίλαη πνιχ ζεκαληηθφ θαη επηπιένλ εμαηξεηηθά ρξήζηκν γηα ηελ νξζή επηινγή ησλ κέηξσλ πεξηβαιινληηθήο απνθαηάζηαζεο, λα ζπλεηδεηνπνηήζνπκε ην εληππσζηαθά κεγάιν κέγεζνο ηεο ρξνληθήο απφθξηζεο ηνπ θπζηθνχ καο θφζκνπ, ζε θιηκαηηθέο κεηαβνιέο. Απαηηνχληαη δεθαεηίεο γηα λα δηαπηζησζνχλ ηα πξψηα ελζαξξπληηθά ζεηηθά απνηειέζκαηα, ησλ φπνησλ ζεκεξηλψλ δηνξζσηηθψλ επεκβάζεσλ καο ζην νηθνινγηθφ ζχζηεκα. Ζ απνδνρή ησλ ξηδηθψλ απηψλ αιιαγψλ ζηνλ ηξφπν δσήο καο, θαζψο θαη ζηελ ηξνπνπνίεζε ηνπ είδνπο θαη ηνπ ηξφπνπ παξαγσγήο ελέξγεηαο θαη ζηφρσλ ηεο ηερλνινγίαο, είλαη ε πην δχζθνιε θάζε πξνζαξκνγήο καο ζηε λέα θαηάζηαζε. 1

14 Δίλαη γεγνλφο αδηακθηζβήηεην, ε ζεκαληηθή ζπκβνιή ησλ πεγψλ ελέξγεηαο κεγάιεο ηζρχνο ζηελ ηερλνινγηθή πξφνδν, απ ηελ νπνία πξνέθπςαλ πνιιά ζεηηθά απνηειέζκαηα. Μέζα απφ ηελ ηζηνξηθή αλαγθαηφηεηα ησλ ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ μεπήδεζαλ λέεο θαη ζπλερψο βειηηψλνληαη παιαηφηεξεο κέζνδνη, εμεπγεληζκέλεο παξαγσγήο ελέξγεηαο, ρσξίο πξαθηηθά νηθνινγηθέο επηβαξχλζεηο. Ο ήιηνο θαη ν άλεκνο ζα έρνπλ ηνλ πξψην ιφγν ηηο επφκελεο δεθαεηίεο. [1] 1.2 υμβατικϋσ μορφϋσ ενϋργειασ και μετϊβαςη ςτισ Ανανεώςιμεσ Πηγϋσ Ενϋργειασ (ΑΠΕ) Σν ζχλνιν ησλ πεγψλ ελέξγεηαο πνπ ν άλζξσπνο έρεη ζηε δηάζεζή ηνπ δηαθξίλεηαη ζε δχν θαηεγνξίεο. ηηο πεγέο εθείλεο πνπ βαζίδνληαη ζε ππάξρνληα απνζέκαηα κέζα ζην ζηεξεφ θινηφ ηεο γεο, κε ζπγθεθξηκέλε δηάξθεηα δσήο θαη ζε απηέο πνπ θαζεκεξηλά θαη αέλαα καο παξέρνληαη ζε βαζκφ ήπηαο εθκεηάιιεπζεο. ηηο πξψηεο αλήθνπλ ηα νξπθηά θαχζηκα (πεηξέιαην, θπζηθφ αέξην, θάξβνπλν), αλαθεξφκελα θαη σο ζπκβαηηθά θαχζηκα θαη ε ραξαθηεξηζηηθά κε ήπηα κνξθή ελέξγεηαο, ε ππξεληθή ελέξγεηα. Δηθόλα 1.1. Ο ήιηνο σο πεγή ελέξγεηαο [2] 2

15 Οη δεχηεξεο έρνπλ βαζηθή ηνπο πξνέιεπζε ηνλ Ήιην. Ζ αθηηλνβνινχκελε απφ ηνλ ήιην, ελέξγεηα πνπ θηάλεη ζηε γε, εθηφο απφ ηε γεληθφηεξε ζπκβνιή ηεο ζηε δεκηνπξγία, αλάπηπμε θαη δηαηήξεζε ηεο δσήο ζηνλ πιαλήηε καο, δίλεη αθαηάπαπζηα ελέξγεηα κε δηάθνξεο κνξθέο αμηνπνίεζεο. Άκεζα ζεξκαίλεη, εμαηκίδεη κεγάιεο πνζφηεηεο ζαιαζζηλνχ λεξνχ θαη ζπληεξεί ην γλσζηφ θπζηθφ θχθιν, δεκηνπξγψληαο ηηο ιίκλεο θαη ηα πνηάκηα, πνπ απνηεινχλ πξφζζεηε πεγή ελέξγεηαο (πδαηνπηψζεηο). Θέηεη ζε θίλεζε ηηο αέξηεο κάδεο ηεο αηκφζθαηξαο (Αηνιηθή ελέξγεηα), δεκηνπξγεί ηα θχκαηα (Δλέξγεηα θπκάησλ) θαη ζπκβάιιεη ζηε δεκηνπξγία ησλ ζαιαζζίσλ ξεπκάησλ. Απνξξνθνχκελε απφ ζπλδπαζκέλα πιηθά παξάγεη ειεθηξηζκφ (Φσηνβνιηατθφ θαηλφκελν). πκβάιιεη ζηελ αλάπηπμε ηεο ρισξίδαο, ε θαχζε δε ησλ θπηηθψλ πξντφλησλ παξάγεη ελέξγεηα (Βηνκάδα). Οη θύξηεο πεγέο ελέξγεηαο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζήκεξα είλαη: Σν θάξβνπλν Απνηέιεζε γηα πνιιά ρξφληα κέρξη ζήκεξα, ηελ θχξηα θαχζηκε χιε. απηφ βαζίζηεθε θαηά θχξην ιφγν ε βηνκεραληθή επαλάζηαζε. Μεγάιν κέξνο ηεο ζεκεξηλήο παγθφζκηαο βηνκεραληθήο παξαγσγήο βαζίδεηαη ζηελ ελέξγεηα απφ ηελ θαχζε ηνπ νξπθηνχ άλζξαθα. Σν πεηξέιαην Ήηαλ γλσζηφ απφ ηελ αξραηφηεηα, ζηνπο Δβξαίνπο θαη ζηνπο Αηγππηίνπο. ηε δχζε γηλφηαλ πεξηνξηζκέλε ρξήζε ηνπ ζε θσηηζκφ θαη ηελ ηαηξηθή κέρξη ην ηέινο ηνπ 15 νπ αηψλα, νπφηε άξρηζε ε βηνκεραληθή ηνπ εθκεηάιιεπζε. Ζ παγθφζκηα παξαγσγή ηνπ εληαηηθνπνηήζεθε απφ ηα κέζα ηνπ 19 νπ αηψλα, ελψ απφ ηα κέζα ηνπ 20 νπ νη ξπζκνί εθκεηάιιεπζεο πήξαλ εθξεθηηθέο δηαζηάζεηο. ήκεξα, κεηά απφ δχν πεηξειατθέο θξίζεηο (1973 θαη 1979) θαη ηε δηαπίζησζε νξαηψλ πιένλ επηπηψζεσλ ζην πεξηβάιινλ καο, ζπλεηδεηνπνηνχκε ηελ αλάγθε αιιαγήο ηνπ ηξφπνπ δσήο καο θαη αλαδήηεζεο ιχζεσλ απφ ην ρψξν ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο. Παξάιιεια απνθηά ηδηαίηεξν λφεκα ε εθαξκνγή απζηεξφηεξεο πνιηηηθήο ζηνλ ηνκέα ηεο νξζνινγηθήο ρξήζεο θαη εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο. Σα ζπκβαηηθά θαχζηκα θαιχπηνπλ ην 85% ηεο θαηαλαιηζθφκελεο ελέξγεηαο ζηηο αλαπηπγκέλεο ρψξεο θαη ην 55% ζηηο ππφ αλάπηπμε. ηηο ηειεπηαίεο, ην πνζνζηφ ρξήζεο πεηξειαίνπ, σο ελεξγεηαθήο πεγήο, ζπλερίδεη λα απμάλεη, ελψ ζηηο αλαπηπγκέλεο ρψξεο παξαηεξείηαη ηάζε κείσζήο ηνπ, κε ζηαδηαθή 3

16 δηείζδπζε ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο. Δθηηκάηαη φηη ηα ππάξρνληα απνζέκαηα ησλ πεγψλ απηψλ ζα επαξθέζνπλ αθφκα γηα πεξίπνπ 200 ρξφληα γηα ην θάξβνπλν, 60 ρξφληα γηα ην θπζηθφ αέξην θαη 50 ρξφληα γηα ην πεηξέιαην. Ζ θαχζε ηνπ άλζξαθα, ηνπ πεηξειαίνπ θαη ησλ παξαγψγσλ ηνπ, δίλεη σο άκεζα πξντφληα, ην CO 2, ηα νμείδηα ηνπ αδψηνπ θαη ηνπ ζείνπ. Οη απμεκέλεο πνζφηεηεο ησλ αεξίσλ απηψλ, πνπ εηζέξρνληαη ζηελ αηκφζθαηξα, απνηεινχλ πηα, κφληκε απεηιή γηα ην κέιινλ καο, πξνθαιψληαο ηζρπξέο θιηκαηηθέο αιιαγέο θαη επηβαξπληηθή απφθιηζε απφ ηηο θαλνληθέο ζπλζήθεο ηζνξξνπίαο ηνπ θαηλνκέλνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. [1] Δηθόλα 1.2. ρεκαηηθή παξάζηαζε ιεηηνπξγίαο ιηγληηηθήο κνλάδαο [3] Η ππξεληθή ελέξγεηα Απφ ην 1945 θαη κεηά πξνζηέζεθε ζηηο κεγάιεο ηζρχνο πεγέο ελέξγεηαο, ε ππξεληθή, ζηελ νπνία αξρηθά βαζίζηεθαλ πνιιέο ειπίδεο. Ζ Γαιιία είλαη απφ ηηο ρψξεο πνπ έδσζαλ κεγάιε έκθαζε ζηελ αλάπηπμή ηεο, ρξεζηκνπνηψληαο θαηά ηελ πεξίνδν ηεο δεθαεηίαο ηνπ 70, ην κε πεηζηηθφ πηα, επηρείξεκα ηεο παξαγσγήο θαζαξήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Ζ ππξεληθή ελέξγεηα πξννξίδεηαη, ζην βαζκφ πνπ έρεη αλαπηπρζεί ζήκεξα, θπξίσο γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ βάζεο, δειαδή παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηαζεξήο ηζρχνο, ρσξίο δπλαηφηεηα θάιπςεο ησλ δηαθπκάλζεσλ δήηεζεο. Καιχπηεη ην 6.5% ηεο παγθφζκηαο ελεξγεηαθήο δήηεζεο θαη ην 17% ηεο παγθνζκίσο παξαγφκελεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Όκσο, ηα πεξηνξηζκέλα θνηηάζκαηα ηνπ βαζηθνχ πιηθνχ 4

17 (Οπξάλην 235), ηα ππξεληθά απφβιεηα θαη ε απεηιεηηθή πηζαλφηεηα νινζρεξνχο θαηαζηξνθήο ηνπ θφζκνπ καο, είηε απφ ηελ ππνηηζέκελε ππφ έιεγρν ππξεληθή αληίδξαζε, είηε απφ ηελ αλεμέιεγθηε δηαζπνξά ησλ ππξεληθψλ φπισλ, βάδνπλ θξέλν ζηε ρξήζε ηεο. Δηθόλα 1.3. Ππξεληθφ αηχρεκα ζηε Φνπθνζίκα [4] Όιεο νη κεγάιεο ππθλφηεηαο ηζρχνο ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο, εθηφο απφ ηελ αδηακθηζβήηεηε πξνζθνξά ηνπο ζηελ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο θαη ηεο επηζηήκεο θαη ηε κεγάιε ζπκβνιή ηνπο ζηε βειηίσζε ηεο δηαβίσζεο ηνπ αλζξψπνπ, ζπλδένληαη δπζηπρψο κε πνιχ ζνβαξέο θαη εκθαλψο αξλεηηθέο επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ. Έηζη, εληζρχεηαη δηεζλψο, ε άπνςε γηα κεξηθή ζε πξψηε θάζε αληηθαηάζηαζε ηνπο κε άιιεο πεγέο ελέξγεηαο, πνπ λα κε ξππαίλνπλ θαη λα ελζσκαηψλνληαη θηιηθά ζην πεξηβάιινλ, ηηο ιεγφκελεο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο. Σα ηειεπηαία ρξφληα παξαηεξείηαη έληνλν εξεπλεηηθφ - αλαπηπμηαθφ θαζψο θαη εκπνξηθφ ελδηαθέξνλ γηα ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο (Α.Π.Δ) θαη εηδηθφηεξα γηα ηελ θαηαζθεπή ζπζηεκάησλ κε ηα νπνία κπνξνχλ απηέο λα αμηνπνηεζνχλ. Ο φξνο "αλαλεψζηκεο" απνδίδεηαη θπξίσο γηαηί νη πεγέο απηέο έρνπλ ην ηδηαίηεξν ραξαθηεξηζηηθφ φηη αλαλεψλνληαη δηαξθψο ιφγσ ηεο θχζεο ηνπο, ζπλεπψο είλαη αλεμάληιεηεο θαη πξνζθέξνληαη δσξεάλ ζηνλ άλζξσπν πξνο εθκεηάιιεπζε. Οη ζεκαληηθφηεξεο κνξθέο Α.Π.Δ. είλαη ε αηνιηθή, ε ειηαθή, ε πδξνειεθηξηθή, ε ελέξγεηα απφ βηνκάδα θαη ε γεσζεξκηθή. Οη πεξηζζφηεξεο απφ απηέο ηηο λέεο κνξθέο ελέξγεηαο (κεξηθέο απφ απηέο ήηαλ γλσζηέο θαη ρξεζηκνπνηνχληαλ εδψ θαη πνιινχο αηψλεο) είλαη απνηέιεζκα ηεο 5

18 δξάζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο, π.ρ. ν αέξαο, ηα θχκαηα ησλ ζαιαζζψλ, ε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά ησλ ζαιαζζψλ θιπ. Έλαο ηδηαίηεξα ζεκαληηθφο ιφγνο πνπ νδήγεζε ζην έληνλν ελδηαθέξνλ γηα ηηο Α.Π.Δ. είλαη ε πξνζπάζεηα πεξηνξηζκνχ ηεο ξχπαλζεο ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ηνπ θφζηνο πνπ ε ξχπαλζε ζπλεπάγεηαη, θαζψο κε βάζε δηεζλείο ζπκβάζεηο γηα θάζε ηφλν δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα πνπ παξάγεη θάζε ρψξα ζα πιεξψλεη πεξίπνπ 25 επξψ γηα ην 2012 [9], έλα ζπλνιηθφ θφζηνο πνπ γηα ηε ΓΔΖ, ηνλ θχξην παξαγσγφ ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηε ρψξα καο, ππνινγίδεηαη εηεζίσο ζηα 2 δηο επξψ. Παξάιιεια, ε πνιηηηθή βνχιεζε πνιιψλ θξαηψλ λα αλεμαξηεηνπνηεζνχλ απφ ηα θξάηε πνπ εμάγνπλ πεηξέιαην θαη θπζηθφ αέξην γηα νηθνλνκηθνχο θαη δηπισκαηηθνχο ιφγνπο εληζρχεη ηελ εθκεηάιιεπζε Α.Π.Δ. Δηθόλα 1.4. Αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο [12] Σα βαζηθά πιενλεθηήκαηα ηεο ρξήζεο ησλ Α.Π.Δ. είλαη ηα εμήο[10]: πκβνιή ζηε κείσζε ηεο εμάξηεζεο απφ ζπκβαηηθνχο, κε αλαλεψζηκνπο, ξππνγφλνπο, ελεξγεηαθνχο πφξνπο. Γελ ξππαίλνπλ ην πεξηβάιινλ, ελψ παξάιιεια ζπκβάιινπλ ζηελ άκβιπλζε ηνπ θαηλνκέλνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ, θαζψο ζπλεηζθέξνπλ ζηνλ 6

19 πεξηνξηζκφ ηεο εθπνκπήο ησλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6) ζηελ αηκφζθαηξα. Οη Α.Π.Δ. αλαλεψλνληαη κέζσ ηνπ θχθινπ ηεο θχζεο θαη ζεσξνχληαη πξαθηηθά αλεμάληιεηεο. πλεηζθνξά ζηελ ελίζρπζε ηεο ελεξγεηαθήο αλεμαξηεζίαο θαη ηεο αζθάιεηαο ηνπ ελεξγεηαθνχ εθνδηαζκνχ ζε εζληθφ επίπεδν. Απνθέληξσζε ηνπ ελεξγεηαθνχ ζπζηήκαηνο, εμαηηίαο ηεο γεσγξαθηθήο ηνπο δηαζπνξάο, κε απνηέιεζκα ηε δπλαηφηεηα θάιπςεο ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ ζε ηνπηθφ θαη πεξηθεξεηαθφ επίπεδν θαη ηε ζπλεπαθφινπζε αλαθνχθηζε ησλ ζπζηεκάησλ ππνδνκήο θαη ηνλ πεξηνξηζκφ ησλ απσιεηψλ απφ ηε κεηαθνξά ελέξγεηαο. Ηδηαίηεξα ζηα ειιεληθά λεζηά ε ρξήζε αηνιηθψλ πάξθσλ πξνζθέξεη ηε δπλαηφηεηα κείσζεο ηνπ ηδηαίηεξα πςεινχ θφζηνπο παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ ληεδεινγελλήηξηεο. Γπλαηφηεηα νξζνινγηθήο αμηνπνίεζεο ησλ ελεξγεηαθψλ πφξσλ, κε δηαθνξεηηθέο ιχζεηο γηα δηαθνξεηηθέο ελεξγεηαθέο αλάγθεο (γηα παξάδεηγκα ρξήζε ειηαθήο ελέξγεηαο γηα παξαγσγή ζεξκφηεηαο ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο, ρξήζε αηνιηθήο ελέξγεηαο γηα ειεθηξνπαξαγσγή θ.ά.). Υακειφ ιεηηνπξγηθφ θφζηνο πνπ δελ επεξεάδεηαη απφ ηηο δηαθπκάλζεηο ηεο δηεζλνχο νηθνλνκίαο θαη εηδηθφηεξα ησλ ηηκψλ ησλ ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ. πλεηζθνξά ζηελ αλαδσνγφλεζε νηθνλνκηθά θαη θνηλσληθά ππνβαζκηζκέλσλ πεξηνρψλ κε ηε δεκηνπξγία ζέζεσλ εξγαζίαο θαη ηελ πξνζέιθπζε αλάινγσλ επελδχζεσλ (π.ρ. θαιιηέξγεηεο ζεξκνθεπίνπ κε ηε ρξήζε γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο). Παξά ηα πιενλεθηήκαηα πνπ παξνπζηάδεη ε ρξήζε ησλ Α.Π.Δ., ππάξρνπλ θαη κεξηθά κεηνλεθηήκαηα. Σα θχξηα απφ απηά είλαη [11]: Οη Α.Π.Δ. εμαξηψληαη απφ ηα θαηξηθά θαηλφκελα, ηα νπνία ιφγσ ηνπ ζηνραζηηθνχ ραξαθηήξα ηνπο δελ εμαζθαιίδνπλ ηελ αδηάιεηπηε ιεηηνπξγία ελφο ζπζηήκαηνο πνπ θάλεη ρξήζε κφλν απηνχ ηνπ είδνπο ελέξγεηαο. Βέβαηα, ππάξρεη ε ιχζε ηεο απνζήθεπζεο ηεο πεξίζζεηαο ελέξγεηαο φηαλ ε δήηεζε είλαη κηθξφηεξε ηεο πξνζθνξάο αιιά ζήκεξα ην θφζηνο γηα απηφ ην ζθνπφ παξακέλεη ηδηαίηεξα πςειφ θαη αζχκθνξν γηα καδηθή ειεθηξνδφηεζε. Οη ζηαζκνί παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ Α.Π.Δ. δελ κπνξνχλ κε βάζε ηελ παξνχζα ππνδνκή λα απνηειέζνπλ ζηαζκνχο βάζεο πιελ ειαρίζησλ πδξνειεθηξηθψλ ζηαζκψλ. Γηα ιφγνπο επζηάζεηαο ηνπ δηθηχνπ θαη παξνρήο πνηνηηθήο ελέξγεηαο 7

20 ζηνπο θαηαλαισηέο ην πνζνζηφ δηείζδπζεο ησλ Α.Π.Δ. ζην δίθηπν είλαη πεξηνξηζκέλν. Ζ εμέιημε βέβαηα ηεο ηερλνινγίαο θαη ηδηαίηεξα ησλ κεηαηξνπέσλ ειεθηξνληθψλ ηζρχνο κπνξεί λα ζπληειέζεη ζηελ αχμεζε ηνπ επηηξεπφκελνπ πνζνζηνχ δηείζδπζεο ελέξγεηαο απφ Α.Π.Δ.. Σν θφζηνο αγνξάο εμνπιηζκνχ γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ελφο νηθηαθνχ θαηαλαισηή παξακέλεη πςειφ θαη κε απμεκέλν ην ρξφλν απνπιεξσκήο ηεο επέλδπζεο παξά ηελ πησηηθή ηάζε ησλ ηειεπηαίσλ εηψλ Παραγωγό ηλεκτρικόσ ενϋργειασ από ηλιακό ενϋργεια Ο ήιηνο εθπέκπεη ηεξάζηηα πνζφηεηα ελέξγεηαο εκεξεζίσο. Ζ ειηαθή αθηηλνβνιία αμηνπνηείηαη γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηζκνχ κε δχν ηξφπνπο. Ζ πξψηε είλαη ε ζπιινγή ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο γηα λα παξαρζεί ζεξκφηεηα, θπξίσο γηα ηε ζέξκαλζε ηνπ λεξνχ θαη ηε κεηαηξνπή ηνπ ζε αηκφ γηα ηελ θίλεζε ηνπξκπίλσλ. ηε δεχηεξε εθαξκνγή ηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα κεηαηξέπνπλ ην θσο ηνπ ήιηνπ ζε ειεθηξηζκφ κε ηε ρξήζε θσηνβνιηατθψλ θπςειψλ ή ζπζηνηρηψλ. Απηή ε ηερλνινγία πνπ εκθαλίζηεθε ζηηο αξρέο ηνπ 1970 ζηα δηαζηεκηθά πξνγξάκκαηα ησλ ΖΠΑ έρεη κεηψζεη ην θφζηνο παξαγσγήο ειεθηξηζκνχ κε απηφλ ηνλ ηξφπν απφ $300 ζε $4 ην Watt. Σα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζε αγξνηηθέο θαη απνκαθξπζκέλεο πεξηνρέο φπνπ ε ζχλδεζε κε ην δίθηπν είλαη πνιχ αθξηβή. Αλ θαη φιε ε γε δέρεηαη ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία, ε πνζφηεηά ηεο εμαξηάηαη θπξίσο απφ ηε γεσγξαθηθή ζέζε, ηελ εκέξα, ηελ επνρή θαη ηε λεθνθάιπςε. Ζ έξεκνο δέρεηαη πεξίπνπ ην δηπιάζην πνζφ ειηαθήο ελέξγεηαο απφ άιιεο πεξηνρέο. Όπσο μέξνπκε ν ήιηνο είλαη ε βαζηθή πεγή ελέξγεηαο ηνπ πιαλήηε καο. ην κεγαιχηεξν ηκήκα ηεο ρψξα καο ε ειηνθάλεηα δηαξθεί πεξηζζφηεξεο απφ 2700 ψξεο ην ρξφλν. ηε Γπηηθή Μαθεδνλία θαη ηελ Ήπεηξν εκθαλίδεη ηηο κηθξφηεξεο ηηκέο θπκαηλφκελε απφ 2200 σο 2300 ψξεο, ελψ ζηε Ρφδν θαη ηε λφηηα Κξήηε μεπεξλά ηηο 3100 ψξεο εηεζίσο. Ζ Διιάδα παξνπζηάδεη αμηνζεκείσηεο πξνυπνζέζεηο γηα αλάπηπμε θαη εθαξκνγή ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ. 8

21 Οη ιφγνη γηα ηελ πξνψζεζε ηεο Φ/Β ηερλνινγίαο, ηεο έξεπλαο θαη ησλ εθαξκνγψλ ζηελ Διιάδα ζπλνςίδνληαη σο αθνινχζσο: Αμηνπνίεζε κηαο εγρψξηαο θαη αλαλεψζηκεο πεγήο ελέξγεηαο πνπ είλαη ζε αθζνλία, κε ζπκβνιή ζηελ αζθάιεηα παξνρήο ελέξγεηαο. Τπνζηήξημε ηνπ ηνπξηζηηθνχ ηνκέα γηα αλάπηπμε θηιηθή πξνο ην πεξηβάιινλ θαη νηθνινγηθφ ηνπξηζκφ, ηδηαίηεξα ζηα λεζηά. Ζ ελεξγεηαθή εμάξηεζε ησλ λεζησηηθψλ ζηαζκψλ παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ ην πεηξέιαην θαη ην ηεξάζηην θφζηνο κεηαθνξάο ηεο, έρνπλ άκεζν αξλεηηθφ αληίθηππν ζηελ πνηφηεηα δσήο ησλ θαηνίθσλ, ζηελ ηνπξηζηηθή αλάπηπμε θαη ζην θφζηνο παξαγσγήο ελέξγεηαο, ην νπνίν ηειηθψο ρξεψλεηαη ε ΓΔΖ. Δλίζρπζε ηνπ ειεθηξηθνχ δηθηχνπ ηηο ψξεο ησλ κεζεκβξηλψλ αηρκψλ, φπνπ ηα Φ/Β παξάγνπλ ην κεγάιν κέξνο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, ηδηαίηεξα θαηά ηε ζεξηλή πεξίνδν πνπ παξαηεξείηαη έιιεηςε ή πνιχ πςειφ θφζηνο ελέξγεηαο. Μείσζε ησλ απσιεηψλ ηνπ δηθηχνπ, κε ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο ζηνλ ηφπν ηεο θαηαλάισζεο, ειάθξπλζε ησλ γξακκψλ θαη ρξνληθή κεηάζεζε ησλ επελδχζεσλ ζην δίθηπν. Πεξηνξηζκφο ηνπ ξπζκνχ αλάπηπμεο λέσλ θεληξηθψλ ζηαζκψλ ηζρχνο ζπκβαηηθήο ηερλνινγίαο. πκβνιή ζηε κείσζε ησλ δηαθνπψλ ειεθηξνδφηεζεο ιφγσ ππεξθφξησζεο ηνπ δηθηχνπ ΓΔΖ. ηαδηαθή απεμάξηεζε απφ ην πεηξέιαην θαη θάζε κνξθήο εηζαγφκελε ελέξγεηα θαη εμαζθάιηζε ηεο παξνρήο ελέξγεηαο κέζσ απνθεληξσκέλεο παξαγσγήο. Κνηλσληθή πξνζθνξά ηνπ παξαγσγνχ / θαηαλαισηή θαη ζπκβνιή ζηελ αεηθφξν αλάπηπμε, ηελ πνηφηεηα δσήο θαη πξνζηαζία ηνπ πεξηβάιινληνο ζηα αζηηθά θέληξα θαη ζηελ πεξηθέξεηα. Αλάπηπμε νηθνλνκηθψλ δξαζηεξηνηήησλ κε ζεκαληηθή ζπκβνιή ζε αλαπηπμηαθνχο θαη θνηλσληθνχο ζηφρνπο. Αλάπηπμε ηεο Διιεληθήο Βηνκεραλίαο Φ/Β πζηεκάησλ κε άξηζηεο πξννπηηθέο γηα πιήξε θάιπςε ηεο Διιεληθήο αγνξάο θαη εμαγσγηθέο δξαζηεξηφηεηεο. Γεκηνπξγία λέσλ ζέζεσλ εξγαζίαο θαη αλάπηπμε Διιεληθήο ηερλνγλσζίαο. Δθηίκεζε 2004: 2 βηνκεραλίεο γηα θαηαζθεπή Φ/Β, 3 ΜΜΔ γηα αλάπηπμε ειεθηξνληθψλ ηζρχνο θαη 3 κνλάδεο παξαγσγήο κπαηαξηψλ γηα Φ/Β εθαξκνγέο. Ζ αγνξά ησλ Φ/Β ζηελ Δπξψπε είλαη ζεκαληηθή θπξίσο ζηηο ρψξεο Γεξκαλία, Οιιαλδία, Ηζπαλία θαη Ηηαιία. Ηδηαίηεξα ζηε Γεξκαλία, ην αξρηθφ Δζληθφ Πξφγξακκα ησλ Φ/Β ηεγψλ (1990) θαη κεηέπεηηα ησλ Φ/Β ηεγψλ (1999) ζε ζπλδπαζκφ κε επηδφηεζε ηεο παξαγφκελεο ειηαθήο kwh, δεκηνχξγεζαλ ηδηαίηεξε αλάπηπμε ηφζν ζηηο εθαξκνγέο φζν θαη ζηε βηνκεραλία. Σν ζπλνιηθφ κέγεζνο ηεο Δπξσπατθήο αγνξάο ζην ηέινο ηνπ έηνπο 9

22 2003 ήηαλ πεξίπνπ 561 MWp, απφ ηα νπνία ην 71%, δειαδή 398 MWp, είραλ εγθαηαζηαζεί ζηε Γεξκαλία. ήκεξα, ε κεγαιχηεξε αγνξά Φ/Β ζηνλ θφζκν είλαη απηή ηεο Ηαπσλίαο. Σν έηνο 2003, νη Ηαπσληθέο εηαηξείεο Φ/Β γελλεηξηψλ παξήγαγαλ πεξίπνπ 400 MWp, απφ ηα νπνία ηα 250MWp εγθαηαζηάζεθαλ ζηε ρψξα θαη ηα ππφινηπα εμήρζεζαλ, θπξίσο ζηελ Δπξψπε θαη ηηο ΖΠΑ. Καζψο ην θφζηνο ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ ζπλερίδεη λα κεηψλεηαη, φιν θαη πεξηζζφηεξεο Φ/Β εθαξκνγέο γίλνληαη νηθνλνκηθά αληαγσληζηηθέο, ζε ζχγθξηζε κε παξαγσγή ελέξγεηαο απφ ζπκβαηηθέο κνξθέο. Οη θχξηεο εθαξκνγέο Φ/Β ζπζηεκάησλ ζηνλ Διιαδηθφ ρψξν είλαη νη εγθαηαζηάζεηο ηεο ΓΔΖ ζηα λεζηά (Κχζλνο, Αξθνί, Αληηθχζεξα, Γαχδνο, ίθλνο θιπ.), ε ειεθηξνδφηεζε ηνπ ζπλφινπ ηνπ θαξηθνχ δηθηχνπ απφ ηελ αληίζηνηρε ππεξεζία ηνπ Πνιεκηθνχ Ναπηηθνχ, αλακεηαδφηεο ζηαζεξήο θαη θηλεηήο ηειεθσλίαο, θαζψο θαη δηάθνξεο εγθαηαζηάζεηο ζηα πιαίζηα πηινηηθψλ εθαξκνγψλ κέζσ επηδνηνχκελσλ έξγσλ ηεο ΔΔ, αιιά θαη ηνπ ΔΠΑN. Ζ εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ζηελ Διιάδα εθηηκάηαη ζε 2,2 MWp ζην ηέινο ηνπ έηνπο 2003, ην 50% ησλ νπνίσλ είλαη Φ/Β εγθαηαζηάζεηο δηαζπλδεδεκέλεο ζην δίθηπν. Ζ εηήζηα παξαγσγή ελέξγεηαο απφ Φ/Β θαηά ην 2002 θαη 2003, ήηαλ 2,3 GWh θαη 2,7 GWh αληίζηνηρα. Σν εθηηκνχκελν δπλακηθφ ηεο βηνκεραλίαο Φ/Β ζηελ Διιάδα είλαη άηνκα θαη ν εηήζηνο θχθινο εξγαζηψλ είλαη ηεο ηάμεο ησλ 3 εθαηνκκπξίσλ. Αληίζηνηρα, ν εηήζηνο εζληθφο πξνυπνινγηζκφο γηα Δ&Α ζε Φ/Β ηερλνινγίεο εθηηκάηαη ζε 2,2 εθαηνκκχξηα. Οη εθαξκνγέο θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ θαηεγνξηνπνηνχληαη αλάινγα κε ηε ρξήζε ηνπο. αλ θπξηφηεξεο θαηεγνξίεο εθαξκνγψλ Φ/Β ζπζηεκάησλ κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ νη εμήο: Καηαλαισηηθά πξντφληα (1 mw 100 Wp ) Σα ζπζηήκαηα ηεο θαηεγνξίαο απηήο ρξεζηκνπνηνχληαη ζε εθαξκνγέο κηθξήο θιίκαθαο ηζρχνο φπσο ηξνρφζπηηα, ζθάθε αλαςπρήο, εμσηεξηθφο θσηηζκφο θήπσλ, ςχμε θαη πξντφληα φπσο κηθξνί θνξεηνί ειεθηξνληθνί ππνινγηζηέο, θαλνί θ.ά. Απηφλνκα ή απνκνλσκέλα ζπζηήκαηα (100 Wp 200 kwp ) ηελ θαηεγνξία απηή ζπγθαηαιέγνληαη ζπζηήκαηα παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο γηα θαηνηθίεο θαη κηθξνχο νηθηζκνχο πνπ δελ είλαη ζπλδεδεκέλνη ζην δίθηπν. Αθφκε ρξεζηκνπνηνχληαη γηα: Ζιεθηξνδφηεζε Ηεξψλ Μνλψλ. Αθαιάησζε / άληιεζε / θαζαξηζκφ λεξνχ. πζηήκαηα εμσηεξηθνχ θσηηζκνχ δξφκσλ, πάξθσλ, αεξνδξνκίσλ θιπ. πζηήκαηα ηειεπηθνηλσληψλ, ηειεκεηξήζεσλ θαη ζπλαγεξκνχ. 10

23 πζηήκαηα ζεκαηνδφηεζεο νδηθήο θπθινθνξίαο, λαπηηιίαο, αεξνλαπηηιίαο θιπ. Αγξνηηθέο εθαξκνγέο φπσο άληιεζε λεξνχ, ηρζπνθαιιηέξγεηεο, θιπ. Μεγάια Γηαζπλδεδεκέλα ζην Γίθηπν Φ/Β πζηήκαηα. Ζ θαηεγνξία απηή αθνξά Φ/Β ζηαζκνχο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κεγέζνπο 50kWp έσο κεξηθά MWp, ζηνπο νπνίνπο ε παξαγφκελε ελέξγεηα δηνρεηεχεηαη απεπζείαο ζην δίθηπν. Γηαζπλδεδεκέλα Φ/Β πζηήκαηα Οηθηαθφο Σνκέαο. ηελ θαηεγνξία απηή εκπίπηνπλ Φ/Β ζπζηήκαηα ηππηθνχ κεγέζνπο 1,5 kwp έσο 20 kw, ηα νπνία έρνπλ εγθαηαζηαζεί ζε ζηέγεο ή πξνζφςεηο θαηνηθηψλ θαη ηξνθνδνηνχλ άκεζα ηηο θαηαλαιψζεηο ηνπ θηεξίνπ, ε δε πιενλάδνπζα ελέξγεηα δηνρεηεχεηαη ζην ειεθηξηθφ δίθηπν. Aπηή ε θαηεγνξία απνηειεί θαη ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο παγθφζκηαο αγνξάο Φ/Β ζπζηεκάησλ. Δπίζεο, νη Φ/Β ζπζηνηρίεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαη σο δνκηθά ζηνηρεία ησλ θηεξίσλ, εθφζνλ γίλεη ζσζηφο ζρεδηαζκφο. Με ηνλ ηξφπν απηφ, απμάλεηαη ε νηθνλνκηθή απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο, ιφγσ απνθπγήο θφζηνπο ζπκβαηηθψλ νηθνδνκηθψλ πιηθψλ. Σα βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ, πνπ ηα δηαθνξνπνηνχλ απφ ηηο άιιεο κνξθέο ΑΠΔ είλαη: Απεπζείαο παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, αθφκε θαη ζε πνιχ κηθξή θιίκαθα, π.ρ. ζε επίπεδν κεξηθψλ δεθάδσλ W ή θαη mw. Δίλαη εχρξεζηα. Σα κηθξά ζπζηήκαηα κπνξνχλ λα εγθαηαζηαζνχλ απφ ηνπο ίδηνπο ηνπο ρξήζηεο. Μπνξνχλ λα εγθαηαζηαζνχλ κέζα ζηηο πφιεηο, ελζσκαησκέλα ζε θηίξηα θαη δελ πξνζβάιινπλ αηζζεηηθά ην πεξηβάιινλ. Μπνξνχλ λα ζπλδπαζηνχλ κε άιιεο πεγέο ελέξγεηαο (πβξηδηθά ζπζηήκαηα). Δίλαη βαζκσηά ζπζηήκαηα, δει. κπνξνχλ λα επεθηαζνχλ ζε κεηαγελέζηεξε θάζε γηα λα αληηκεησπίζνπλ ηηο απμεκέλεο αλάγθεο ησλ ρξεζηψλ, ρσξίο κεηαηξνπή ηνπ αξρηθνχ ζπζηήκαηνο. Λεηηνπξγνχλ αζφξπβα, εθπέκπνπλ κεδεληθνχο ξχπνπο, ρσξίο επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ. Οη απαηηήζεηο ζπληήξεζεο είλαη ζρεδφλ κεδεληθέο. Έρνπλ κεγάιε δηάξθεηα δσήο θαη αμηνπηζηία θαηά ηε ιεηηνπξγία. Οη εγγπήζεηο πνπ δίλνληαη απφ ηνπο θαηαζθεπαζηέο γηα ηηο Φ/Β γελλήηξηεο είλαη πεξηζζφηεξν απφ 25 ρξφληα θαιήο ιεηηνπξγίαο. Η ελεξγεηαθή αλεμαξηεζία ηνπ ρξήζηε είλαη ην κεγαιχηεξν πιενλέθηεκα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ. Σν θφζηνο ηεο παξαγφκελεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ 11

24 Φ/Β ζπζηήκαηα είλαη ζήκεξα ζπγθξίζηκν κε ην θφζηνο αηρκήο ηζρχνο, πνπ ρξεψλεη ε εηαηξεία ειεθηξηζκνχ ηνπο πειάηεο ηεο. Σα Φ/Β ζπζηήκαηα κπνξνχλ λα ζπκβάινπλ ζεκαληηθά ζηε ιεγφκελε «Γηάζπαξηε Παξαγσγή Δλέξγεηαο» ( Distributed Power Generation), ε νπνία απνηειεί ην λέν κνληέιν αλάπηπμεο ζχγρξνλσλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ παξαγσγήο, κεηαθνξάο θαη δηαλνκήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Ζ δηαθνξνπνίεζε ζηελ παξαγσγή ελέξγεηαο, πνπ πξνζθέξεηαη απφ ηα Φ/Β ζπζηήκαηα, ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ θαηά κεγάιν πνζνζηφ απεμάξηεζε απφ ην πεηξέιαην θαη ηελ απνθπγή πεξαηηέξσ ξχπαλζεο ηνπ πεξηβάιινληνο, κπνξνχλ λα δεκηνπξγήζνπλ ζπλζήθεο νηθνλνκηθήο αλάπηπμεο ζε έλα λέν ελεξγεηαθφ ηνπίν πνπ απηή ηε ζηηγκή δηακνξθψλεηαη ζηηο αλαπηπγκέλεο ρψξεο. [13] Φσηνβνιηατθή ηερλνινγία είλαη ε ηερλνινγία πνπ παξάγεη, ζπλερνχο ξεχκαηνο (DC) ειεθηξηθή ελέξγεηα, απφ ηνπο εκηαγσγνχο φηαλ θσηίδνληαη απφ θσηφληα. Δθ' φζνλ πξνζπίπηεη θσο ζην ειηαθφ θχηηαξν (ην φλνκα γηα ην ζηνηρεηψδεο ηκήκα ηνπ θσηνβνιηατθνχ πιαηζίνπ), απηφ παξάγεη ειεθηξηθή ελέξγεηα. Όηαλ ζηακαηάεη ε πξφζπησζε ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ζηακαηάεη θαη ε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Σα ειηαθά θχηηαξα δελ επαλαθνξηίδνληαη θαη κεξηθά απφ απηά είλαη ζε ζπλερή ππαίζξηα ή δηαζηεκηθή ιεηηνπξγία γηα πάλσ απφ 30 έηε. Δηθόλα 1.5. Γηαδηθαζία παξαγσγήο ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο απφ ειηαθφ θσο πρλά, ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηα ησλ θ/β ζπζηεκάησλ είλαη ζρεδφλ απνιχησο αληίζεηα ηνπ ζπκβαηηθνχ ηξφπνπ παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο (νξπθηά θαχζηκα). Παξαδείγκαηνο ράξηλ, νη ζπκβαηηθέο εγθαηαζηάζεηο παξαγσγήο έρνπλ ηα κεηνλεθηήκαηα φπσο επξχ θάζκα 12

25 πεξηβαιινληηθά επηθίλδπλσλ εθπνκπψλ, αιινίσζε θζνξά πεξηνρψλ, ζηαζεξά απμαλφκελεο δαπάλεο θαπζίκσλ, ρακειή απνδνρή ηεο θνηλήο γλψκεο (θαλέλαο δελ ζέιεη λα θαίγεηαη άλζξαθαο ζε έλα εξγνζηάζην παξαγσγήο πνπ βξίζθεηαη ζηε γεηηνληά ηνπ). ηα θ/β ζπζηήκαηα δελ πθίζηαηαη θαλέλα απφ απηά ηα πξνβιήκαηα. Σα δχν θνηλά γλσξίζκαηα είλαη φηη θαη ε ειηαθή αθηηλνβνιία (παξαγσγή απφ θ/β ζπζηήκαηα) θαη νη ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο πνπ ηξνθνδφηεζαλ κε θαχζηκα ηηο εγθαηαζηάζεηο παξαγσγήο ελέξγεηαο είλαη πνιχ αμηφπηζηα αιιά ζηεξνχληαη ην πιενλέθηεκα ηεο απνζήθεπζεο. Παξαηεξήζηε φηη αξθεηά απφ ηα κεηνλεθηήκαηα είλαη κε ηερληθά αιιά αθνξνχλ νηθνλνκηθά κεγέζε θαη ηελ ππνδνκή. Αληηζηαζκίδνληαη κεξηθψο απφ κηα πνιχ πςειή δεκφζηα απνδνρή θαη ζπλεηδεηνπνίεζε ησλ πεξηβαιινληηθψλ νθειψλ. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο πξφζθαηεο δεθαεηίαο ηνπ '90, ε κέζε αχμεζε ζην πνζνζηφ παξαγσγήο απφ θ/β ζπζηήκαηα ήηαλ πάλσ απφ 33% ην ρξφλν. [15] Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία απνηεινχληαη απφ εκηαγσγνχο φπσο ην ππξίηην. Όηαλ ην θσο πέθηεη πάλσ ζε έλα θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν, κηα ζπγθεθξηκέλε πνζφηεηα απνξξνθάηαη απφ ην πιηθφ ηνπ εκηαγσγνχ. Ζ ελέξγεηα απηή απνξξνθάηαη απφ θάπνηα απφ ηα ειεθηξφληα, ηα νπνία απνδεζκεχνληαη απφ ηνλ ππξήλα θαη θηλνχληαη πιένλ ειεχζεξα. Αθφκε, ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία έρνπλ έλα ή πεξηζζφηεξα ειεθηξηθά πεδία ηα νπνία ελεξγνχλ πάλσ ζηα ειεχζεξα ειεθηξφληα ψζηε λα κεηαθηλεζνχλ ζε ζπγθεθξηκέλε θαηεχζπλζε. Ζ θίλεζε απηή ησλ ειεθηξνλίσλ δεκηνπξγεί ειεθηξηθφ ξεχκα ην νπνίν κπνξνχκε λα πάξνπκε απφ έλα εμσηεξηθφ θχθισκα βάδνληαο κεηαιιηθέο επαθέο ζην πάλσ θαη ζην θάησ κέξνο ηνπ ζηνηρείνπ. Σν ξεχκα απηφ καδί κε ηελ ηάζε ηνπ ζηνηρείνπ, ε νπνία είλαη απνηέιεζκα ηνπ εζσηεξηθνχ ηνπ ειεθηξηθνχ πεδίνπ, θαζνξίδεη ηελ ηζρχ ηνπ ζηνηρείνπ. Ζ παξαπάλσ δηαδηθαζία δελ είλαη ηφζν απιή θαη ζηεξίδεηαη ζε κηα ζεηξά απφ θπζηθά θαηλφκελα. Πξψηα απ φια, ζηεξίδεηαη ζηηο ηδηφηεηεο ησλ εκηαγσγψλ (νκάδα 14 ηνπ πεξηνδηθνχ πίλαθα) πνπ έρεη ρεκηθέο ηδηφηεηεο ιφγσ ηεο θξπζηαιιηθήο ηνπ δνκήο. Ο πην γλσζηφο θαη δηαδεδνκέλνο εκηαγσγφο είλαη ην άηνκν ηνπ ππξηηίνπ (Si). ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία ρξεζηκνπνηείηαη ππξίηην κε πξνζκίμεηο, δειαδή ππξίηην κε θάπνην άιιν ζηνηρείν ηνπνζεηεκέλν αλάκεζα ζηα άηνκά ηνπ, ην νπνίν αιιάδεη ειαθξψο ηηο θπζηθέο ηδηφηεηεο ησλ θξπζηάιισλ. Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία απνηεινχληαη απφ εκηαγσγνχο ηχπνπ-n θαη ηχπνπ-p ελσκέλνπο νπφηε ζην εζσηεξηθφ ηνπο δεκηνπξγείηαη έλα ειεθηξηθφ πεδίν. 13

26 ηνπο εκηαγσγνχο ηχπνπ-n ν πιενλάδσλ αξηζκφο ειεθηξνλίσλ ηζνξξνπνχζε κε ηα πξσηφληα ηνπ θσζθφξνπ, θαη ζηνπο εκηαγσγνχο ηχπνπ-p νη νπέο ηζνξξνπνχζαλ κε ην πξσηφλην πνπ έιεηπε απφ ηνλ ππξήλα ηνπ βνξίνπ. Με ηελ έλσζε ησλ δχν εκηαγσγψλ ην ζηνηρείν p-n πνπ δεκηνπξγείηαη δε ζα ιεηηνπξγνχζε ζσζηά ρσξίο ην ειεθηξηθφ πεδίν πνπ εκθαλίδεηαη ζηελ p-n επαθή, δηφηη ηα ειεχζεξα ειεθηξφληα πνπ είλαη ζηελ n-πιεπξά θαη «αλαδεηνχλ» νπέο, «βιέπνπλ» φιεο ηηο νπέο ηεο p-πιεπξάο θαη πξνζπαζνχλ λα ηηο ζπκπιεξψζνπλ. Απηφ πνπ ζπκβαίλεη φκσο είλαη φηη φηαλ ζην ζεκείν επαθήο ησλ εκηαγσγψλ αλακεηγλχνληαη νη νπέο κε ηα ειεθηξφληα, ε νπδεηεξφηεηα ησλ δπν εκηαγσγψλ δηαηαξάζζεηαη θαη δεκηνπξγείηαη έλα θξάγκα δπλακηθνχ ην νπνίν θάλεη φιν θαη πην δχζθνιε ηελ θίλεζε ησλ ειεθηξνλίσλ απφ ηελ n- πιεπξά ζηελ p-πιεπξά. Σειηθά επηηπγράλεηαη ηζνξξνπία. Έρνπκε έλα πεδίν κεηαμχ ησλ δχν πεξηνρψλ πνπ ζπκπεξηθέξεηαη ζα βαιβίδα επηηξέπνληαο ζηα ειεθηξφληα λα θηλεζνχλ κφλν πξνο ηε κηα θαηεχζπλζε (δίνδνο), φηαλ ην ζηνηρείν πνισζεί νξζά. Δηθόλα 1.6α: Ζκηαγσγφο n-ηχπνπ Δηθόλα 1.6β: Ζκηαγσγφο p-ηχπνπ Όηαλ ην θσο πέθηεη πάλσ ζην ζηνηρείν κε ηε κνξθή θσηνλίνπ, ε ελέξγεηα ηνπ απειεπζεξψλεη δεχγε νπψλ-ειεθηξνλίσλ. Ζ δηαδηθαζία απηή απνηειεί ην θσηνβνιηατθό θαηλόκελν (Δηθφλα 1.7). 14

27 Δηθόλα 1.7: Φσηνβνιηατθφ θαηλφκελν Ζ θίλεζε ησλ ειεθηξνλίσλ δεκηνπξγεί ειεθηξηθφ ξεχκα θαη ν ρσξηζκφο ησλ θνξηίσλ κέζσ ηνπ πεδίνπ δεκηνπξγεί ηάζε. Έηζη θαη ηα δχν καδί παξάγνπλ ηζρχ Ρ=VI. Ζ απφδνζε απφ πιεπξάο ηζρχνο είλαη ηεο ηάμεο πεξίπνπ ηνπ 15%. Πάλσ ζηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία πέθηεη φιν ην θάζκα ηνπ θσηφο. Ζ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία δελ είλαη κνλνρξσκαηηθή, αιιά απνηειείηαη απφ πνιιά δηαθνξεηηθά κήθε θχκαηνο πνπ αληηζηνηρνχλ ζε δηαθνξεηηθά επίπεδα ελέξγεηαο. Μφλν έλα ζπγθεθξηκέλν κέξνο ηεο αθηηλνβνιίαο, κεηξνχκελν ζε ev, ζα απνξξνθεζεί απφ ην ζηνηρείν θαη ζα πξνθαιέζεη ην θσηνβνιηατθφ θαηλφκελν. Απηή ε ζπγθεθξηκέλε πνζφηεηα ηεο αθηηλνβνιίαο απνθαιείηαη ελεξγεηαθφ ράζκα θαη γηα θξχζηαιιν ππξηηίνπ είλαη 1.1 ev. Δηθόλα 1.8: Φαζκαηηθή θαηαλνκή ειηαθήο αθηηλνβνιίαο 15

28 Λχζε ζα απνηεινχζε ε ρξήζε πιηθνχ κε κηθξφηεξν ελεξγεηαθφ ράζκα νπφηε ζα καο ήηαλ σθέιηκα πεξηζζφηεξα θσηφληα. Όκσο ην ράζκα απηφ θαζνξίδεη ην πεδίν άξα θαη ηελ ηάζε, νπφηε κε ηελ απνξξφθεζε πεξηζζφηεξσλ θσηνλίσλ λαη κελ απμάλεηαη ην ξεχκα, αιιά κεηψλεηαη ε ηάζε. Ζ ηζρχο παξακέλεη πεξίπνπ ίδηα. Σν ηδαληθφ ράζκα γηα έλα απιφ ζηνηρείν είλαη ηα 1.4 ev. Δπίζεο, ππάξρνπλ θη άιιεο απψιεηεο αθνχ ηα ειεθηξφληα πξέπεη λα θηλεζνχλ απφ ηε κία πιεπξά ηνπ ζηνηρείνπ ζηελ άιιε κέζσ ηνπ εμσηεξηθνχ θπθιψκαηνο. [7] Δηθόλα 1.9. Φσο παξάγεη δεχγε ειεθηξνλίσλ-νπψλ, ην θξάγκα δπλακηθνχ δηαρσξίδεη ηνπο θνξείο ζηηο δχν απέλαληη πιεπξέο ηνπ θπηηάξνπ, δεκηνπξγψληαο κηα ηάζε πνπ θπθινθνξεί ξεχκα ζε έλα εμσηεξηθφ θχθισκα Ζ καζεκαηηθή αλάιπζε ησλ θπζηθψλ δηεξγαζηψλ νδεγεί ζηε βαζηθή εμίζσζε ηνπ ειηαθνχ θπηηάξνπ: Η=Η 0 (e qv/kt -1)-I L [7] φπνπ I L είλαη ην θσηφξεπκα, δειαδή ην ξεχκα πνπ παξάγεηαη ιφγσ ηνπ πξνζπίπηνληνο ειηαθνχ θσηφο επί ηνπ θπηηάξνπ θαη q=1.6x10-19 Cb, ην ειεθηξνληαθφ θνξηίν Κ= ζηαζεξά BOLTZMANN (1.38x10-23 Joule/K) T=απφιπηε ζεξκνθξαζία [Κ] V= ε ηάζε ηνπ θπηηάξνπ Η 0 = ην ξεχκα θφξνπ ηεο δηφδνπ Ζ γξαθηθή παξάζηαζε ηεο παξαπάλσ εμίζσζεο θαίλεηαη ζηελ Δηθφλα 1.10, ζηελ νπνία παξαηεξνχκε φηη ε ραξαθηεξηζηηθή θακπχιε ζηε πεξίπησζε πνπ ην θχηηαξν θσηίδεηαη, είλαη απιψο ε ραξαθηεξηζηηθή θακπχιε φηαλ ην θχηηαξν δελ θσηίδεηαη κεηαηνπηζκέλε πξνο ηα θάησ θαηά Ι L. 16

29 Δηθόλα Υαξαθηεξηζηηθή θακπχιε δηφδνπ p-n φηαλ δελ θσηίδεηαη θαη φηαλ θσηίδεηαη (ειηαθφ θχηηαξν) Πεηξακαηηθέο παξαηεξήζεηο έρνπλ νδεγήζεη ζηε βειηίσζε ηεο εμίζσζεο απηήο κε ηε ρξεζηκνπνίεζε ηξηψλ πξφζζεησλ παξακέηξσλ A, Rs θαη Rsh. Δπί πιένλ έρεη επηθξαηήζεη, γηα ιφγνπο θπθισκαηηθήο αλάιπζεο, ε αλαπαξάζηαζε ηεο I- V ραξαθηεξηζηηθήο ηνπ θπηηάξνπ λα γίλεηαη ζην πξψην ηεηαξηεκφξην (Δηθφλα 1.11α). Δηθόλα 1.11α I-V Υαξαθηεξηζηηθή Δηθόλα 1.11β Ηζνδχλακν θχθισκα ειηαθνχ θπηηάξνπ Οη δχν ηειεπηαίεο παξαηεξήζεηο νδεγνχλ ζηελ παξαθάησ εμίζσζε γηα ην ειηαθφ θχηηαξν: I=I L -I 0 {exp[q(v+irs)/akt]-1}-(v+irs)/rsh [7] 17

30 Rs = ζε ζεηξά αληίζηαζε ηνπ θπηηάξνπ Rsh = παξάιιειε αληίζηαζε A = ζηαζεξά κε ηηκέο κεηαμχ 1 θαη 2 Ζ εμίζσζε απηή απνηειεί ην κνληέιν ηνπ ειηαθνχ θπηηάξνπ, πνπ ππφ κνξθή ηζνδχλακνπ θπθιψκαηνο θαίλεηαη ζηελ Δηθφλα 1.11.β [15] Σν βαζηθφ δνκηθφ ζηνηρείν ελφο θσηνβνιηατθνχ ζπζηήκαηνο είλαη ε ειηαθή θπςέιε (solar cell). Μηα ειηαθή θπςέιε παξάγεη κηθξή πνζφηεηα ηζρχνο πνπ είλαη 1 κε 2 W. Γηα λα απμεζεί ε ηζρχο ζηελ έμνδν, ηνπνζεηνχκε πνιιέο θπςέιεο καδί θαη έηζη δεκηνπξγνχληαη ηα θσηνβνιηατθά πιαίζηα. Με ηε ζπλέλσζε πνιιψλ πιαηζίσλ καδί δεκηνπξγνχληαη κνλάδεο κεγαιχηεξεο ηζρχνο πνπ ιέγνληαη θσηνβνιηατθέο ζπζηνηρίεο. Σν βαζηθφ ζηνηρείν είλαη ην θσηνβνιηατθφ πιαίζην (PV module). Σν κέγεζνο ελφο PV πιαηζίνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ ηζρχ πνπ κπνξεί λα παξάγεη θαη ζπγθεθξηκέλα κε βάζε ηελ ηζρχ πνπ δίλεη ππφ θαζνξηζκέλεο ζπλζήθεο ζεξκνθξαζίαο PV θπηηάξνπ (25 ν C) θαη αθηηλνβνιίαο (1000W/m2) θαη είλαη γλσζηή σο «ηζρχο αηρκήο» (Watt peak, Wp). Γηα παξάδεηγκα φηαλ κηα θσηνβνιηατθή γελλήηξηα δχλαηαη λα παξάγεη 10 Wp απηφ ζεκαίλεη φηη παξάγεη 10 W γηα ειηαθή αθηηλνβνιία 1000 W/m2 θαη ζεξκνθξαζία θπηηάξνπ 25 ν C. Οη άιιεο ζπζθεπέο πνπ κπνξνχλ λα ζπλδένληαη ζην πιαίζην κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ ζε ηέζζεξηο θαηεγνξίεο: πζζσξεπηέο, πνπ ρξεζηκεχνπλ ζηελ απνζήθεπζε ελέξγεηαο θαη ζηελ απφδνζε ηεο φηαλ απηφ απαηηείηαη (ην βξάδπ ή ηηο βξνρεξέο κέξεο) Αληηζηξνθείο, πνπ απαηηνχληαη γηα ηε κεηαηξνπή ηεο ζπλερνχο ηάζεο ηνπ πνπ παξάγεηαη απφ ην θσηνβνιηατθφ πιαίζην ζε ελαιιαζζφκελε (αληηζηξνθέαο). πζηήκαηα ξύζκηζεο ηζρύνο, πνπ δηαρεηξίδνληαη ηελ απνζεθεπκέλε ελέξγεηα ζην ζπζζσξεπηή θαη δηνρεηεχνπλ ελέξγεηα ζην θνξηίν. Καηαζθεπέο, πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ εγθαηάζηαζε ησλ θσηνβνιηατθψλ θαη ησλ ινηπψλ ζπζθεπψλ. Ζ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κε γελλήηξηεο θσηνβνιηατθψλ πιαηζίσλ ζπλνδεχεηαη απφ πνιιά πιενλεθηήκαηα, ηα ζεκαληηθφηεξα εθ ησλ νπνίσλ είλαη: 1. Λεηηνπξγνχλ ρσξίο θηλεηά κέξε θαη είλαη απιά, απαηηνχλ ειάρηζηε ζπληήξεζε θαη έρνπλ κεγάιε αμηνπηζηία. 2. Λεηηνπξγνχλ αζφξπβα θαη ρσξίο ηε ρξήζε θαπζίκσλ πνπ ηα θαζηζηά θηιηθά πξνο ην πεξηβάιινλ. 18

31 3. Δχθνια κπνξεί λα επηηεπρζεί νπνηαδήπνηε ειεθηξηθή ηζρχο φζν κηθξή ή κεγάιε θη αλ είλαη (απφ mw κέρξη MW). 4. Λεηηνπξγνχλ αθφκα θαη κε λεθειψδε νπξαλφ αμηνπνηψληαο ηε δηάρπηε αθηηλνβνιία. 5. Έρνπλ κεγάιε δηάξθεηα δσήο (10-20 ρξφληα). 6. Μπνξνχλ λα καο παξέρνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα ρσξίο ηε δηακεζνιάβεζε ηνπ δηθηχνπ ηεο Γ.Δ.Ζ. Σα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα βξίζθνπλ εθαξκνγή ζε κηα κεγάιε γθάκα πεξηπηψζεσλ. Σα ζπζηήκαηα ρσξίδνληαη ζε ηξεηο θαηεγνξίεο: σζηήκαηα ποσ είλαη δηαζσλδεδεκέλα κε ηο δίθησο, φπνπ ε θσηνβνιηατθή ζπζηνηρία ηξνθνδνηεί απεπζείαο κε ειεθηξηθή ελέξγεηα ην δίθηπν εμνηθνλνκψληαο κε ηνλ ηξφπν απηφ ελέξγεηα δηθηχνπ πνπ πξνθχπηεη απφ ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο. σζηήκαηα ποσ είλαη αποκολφκέλα από ηο δίθησο, φπνπ ε θσηνβνιηατθή ζπζηνηρία δελ δηαζπλδέεηαη κε ην δίθηπν νπφηε πξνθχπηεη έλα απηφλνκν ζχζηεκα ειεθηξηθήο ελέξγεηαο Τβρηδηθά ζσζηήκαηα, ηα νπνία είλαη έλαο ζπλδπαζκφο θσηνβνιηατθνχ ζπζηήκαηνο κε άιινπ είδνπο γελλήηξηα(π.ρ. γελλήηξηα πεηξειαίνπ). ηε ζπλέρεηα, δίλνληαο κεγαιχηεξε βαξχηεηα ζηελ πξψηε θαηεγνξία ζπζηεκάησλ, δειαδή εθείλσλ πνπ είλαη δηαζπλδεδεκέλα κε ην δίθηπν, κηαο θαη έλα ηέηνην ζχζηεκα δηαπξαγκαηεχεηαη ε παξνχζα δηπισκαηηθή, ζα πεξηγξάςνπκε ηηο δηαδηθαζίεο πνπ απαηηνχληαη, ηα ζέκαηα πνπ κειεηάκε θαη ηα πξνβιήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηε ζχλδεζή ηνπο κε ην δίθηπν. 19

32 20

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - Διεςπαρμένη Παραγωγή (ΔΠ) 2.1 Διεςπαρμϋνη Παραγωγό (ΔΠ) Ζ παγθφζκηα αγνξά ειηαθψλ θσηνβνιηαηθψλ ζπζηεκάησλ (Φ/Β), έρεη απμεζεί ζεκαληηθά ηα ηειεπηαία δέθα ρξφληα. Μέρξη ην ηέινο ηνπ 2008, ν αξηζκφο ησλ εγθαηεζηεκέλσλ Φ/Β ζπζηεκάησλ παγθνζκίσο μεπέξαζε ηα 13GW. Απφ ην ζπλνιηθφ απηφ πνζφ, 6% ήηαλ απηφλνκα ζπζηήκαηα, 33% ήηαλ ζπλδεδεκέλα κε δίθηπν θεληξηθψλ ζπζηεκάησλ, θαη 61% ήηαλ ζπλδεδεκέλα κε δίθηπν δηαλνκήο ελέξγεηαο. Σν 2008 κφλν, 5,56 GW απφ θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα εγθαηαζηάζεθαλ, πνπ αληηζηνηρεί ζε αχμεζε 150% ζε ζρέζε κε ηελ πξνεγνχκελε πεξίνδν.[5] O φξνο Γηαλεκεκέλε Παξαγσγή (ΓΠ) ρξεζηκνπνηείηαη ζπρλά γηα λα απεηθνλίζεη κία κηθξήο θιίκαθαο ειεθηξηθή παξαγσγή, αιιά ηη αθξηβψο ζεσξείηαη κηθξήο θιίκαθαο ειεθηξηθή παξαγσγή? ηελ παξαγκαηηθφηεηα δελ ππάξρεη νκνθσλία ζηνλ αθξηβή νξηζκφ ηνπ φξνπ. Κάπνηεο ρψξεο νξίδνπλ ηε ΓΠ κε θξηηήξην ηα επίπεδα ηάζεο, ελψ άιιεο μεθηλνχλ απφ ηελ αξρή φηη ε ΓΠ είλαη ζπλδεδεκέλε ζε θπθιψκαηα απφ ηα νπνία ηξνθνδνηνχληαη απεπζείαο ηα θνξηία ησλ θαηαλαισηψλ. ε άιιεο ρψξεο νξίδεηαη ιακβάλνληαο ππφςηλ θάπνηα ζπγθεθξηκέλα ραξαθηεξηζηηθά, φπσο αλ ρξεζηκνπνηνχληαη ΑΠΔ θιπ. Πνιινί δηεζλείο νξγαληζκνί πξνζπαζνχλ λα θηάζνπλ ζε έλαλ νξηζκφ, φπσο γηα παξάδεηγκα φηη δηαλεκεκέλε παξαγσγή είλαη φιεο νη κνλάδεο παξαγσγήο κε κέγηζηε ρσξεηηθφηεηα 50MW έσο 100MW ηα νπνία είλαη ζπλήζσο ζπλδεδεκέλα ζην δίθηπν δηαλνκήο θαη είλαη είηε θεληξηθά ζρεδηαζκέλα είηε θαηαλέκνληαη. Ζ IEEE απφ ηελ άιιε, νξίδεη ηε ΓΠ σο ηελ παξαγσγή ειεθηξηζκνχ απφ εγθαηαζηάζεηο πνπ είλαη αηζζεηά κηθξφηεξεο απφ ηηο θεληξηθέο κνλάδεο παξαγσγήο, ψζηε λα επηηξέπεηαη ε δηαζχλδεζε ζρεδφλ ζε θάζε ζεκείν ηνπ ζπζηήκαηνο ηζρχνο. Ο Γηεζλήο Οξγαληζκφο Δλέξγεηαο (ΗΔΑ) κε ηε ζεηξά ηνπ, «βιέπεη» ηε δηαλεκεκέλε παξαγσγή σο κνλάδεο παξαγσγήο ελέξγεηαο ζηελ πιεπξά ηνπ θαηαλαισηή ή ζε ηνπηθέο κνλάδεο δηαλνκήο θαη παξνρήο ελέξγεηαο απεπζείαο ζην ηνπηθφ δίθηπν δηαλνκήο. 21

34 Απφ ηελ πιεπξά ηνπο πνιινί αθαδεκατθνί, ζεσξνχλ ηε δηαλεκεκέλε παξαγσγή σο κία κηθξή πεγή ειεθηξηθήο παξαγσγήο ελέξγεηαο ή απνζήθεπζεο (ηππηθά θπκαηλφκελε απφ ιηγφηεξε ηνπ 1ΚW έσο δεθάδεο MW) ε νπνία δελ είλαη κέξνο ελφο κεγάινπ ζπζηήκαηνο θεληξηθήο ηζρχνο θαη βξίζθεηαη θνληά ζην θνξηίν. Γεληθά, νη ζπγγξαθείο πξνηηκνχλ ηνλ νξηζκφ, ν νπνίνο εμεηάδεη ηε δηαλεκεκέλε παξαγσγή απφ ηα πιαίζηα ηεο ζχλδεζεο θαη ηεο ηνπνζεζίαο παξά απφ ηελ ηθαλφηεηα παξαγσγήο. Όινη θαίλεηαη λα ζπκθσλνχλ ζην φηη ηνπιάρηζηνλ ηα κηθξήο θιίκαθαο ηκήκαηα παξαγσγήο πνπ είλαη ζπλδεδεκέλα ζην δίθηπν δηαλνκήο πξέπεη λα ζεσξνχληαη θνκκάηη ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο. Δπηπιένλ, νη κνλάδεο παξαγσγήο πνπ εγθαζίζηαληαη θνληά ζην θνξηίν ή ζηελ πιεπξά ηνπ ηνπ κεηξεηή ηνπ θαηαλαισηή, αλαγλσξίδνληαη επίζεο ζπλήζσο ζαλ δηαλεκεκέλε παξαγσγή. Απηφ ην ηειεπηαίν θξηηήξην, κεξηθψο επηθαιχπηεηαη κε ην πξψην, αθνχ νη πεξηζζφηεξεο κνλάδεο παξαγσγήο ζηηο εγθαηαζηάζεηο θαηαλαισηψλ, είλαη επίζεο ζπλδεδεκέλεο ζην δίθηπν δηαλνκήο. Δληνχηoηο, ην ηειεπηαίν, ίζσο πεξηιακβάλεη θάπνηεο κεγαιχηεξεο κνλάδεο παξαγσγήο, εγθαηεζηεκέλεο ζηνπο θαηαλαισηέο, αιιά δηαζπλδεδεκέλεο ζην δίθηπν κεηαθνξάο. πλεπψο, ν φξνο Δηαλεκεκέλε Παραγφγή ζα ρξεζηκνπνηείηαη ζην εμήο γηα λα πεξηγξάςνπκε κία πεγή παξαγσγήο ειεθηξηθήο ηζρχνο, ζπλδεδεκέλε απεπζείαο ζην δίθηπν δηαλνκήο ή ζηελ πιεπξά ηνπ κεηξεηή ηνπ θαηαλαισηή. [17] Γηαλεκεκέλε παξαγσγή είλαη ε γεληθή νλνκαζία πνπ δίλεηαη ζηελ παξαγσγή ελέξγεηαο πνπ δηαθέξεη απφ ηηο θεληξηθνπνηεκέλεο κνξθέο ηεο παξαγσγήο, επεηδή πξαγκαηνπνηείηαη ζε ρψξνπο φπνπ δελ εγθαζίζηαηαη ζπκβαηηθφ εξγνζηάζην παξαγσγήο ελέξγεηαο, ζπκβάιινληαο έηζη ζηελ αχμεζε ηεο γεσγξαθηθήο θαηαλνκήο ηεο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζε κηα ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή. Σα Γηαλεκεκέλα πζηήκαηα ραξαθηεξίδνληαη επίζεο σο: 1) ζπλδεδεκέλα απεπζείαο κε έλα ζχζηεκα δηαλνκήο 2) ζπλδεδεκέλα ζηελ πιεπξά ηεο δήηεζεο ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν ηνπ ειεθηξηθνχ ζπζηήκαηνο 3) πεγή παξνρήο ελέξγεηαο ζε έλα απνκνλσκέλν ειεθηξηθά ζεκείν 4) ζπλδεδεκέλα άκεζα κε ην ζχζηεκα κεηάδνζεο, ππφ ηνλ φξν φηη δελ ζεσξείηαη κέξνο ηεο θεληξηθνπνηεκέλεο παξαγσγήο. [5] 22

35 Δμαηηίαο ησλ κεγάισλ δηαθνξνπνηήζεσλ ζηνπο νξηζκνχο ηεο δηεζλνχο βηβιηνγξαθίαο, γηα λα νξηζηεί ε ΓΠ κε κεγαιχηεξε ζαθήλεηα, πξέπεη λα εμεηαζηνχλ νη εμήο παξάκεηξνη: θνπόο ηεο ΓΠ: Παξαγσγή ελεξγνχ ηζρχνο ρσξίο λα επηβάιιεηαη ε παξαγσγή αέξγνπ ηζρχνο. Θέζε ηεο ΓΠ: Δγθαηάζηαζε θαη ιεηηνπξγία κνλάδσλ ειεθηξηθήο παξαγσγήο απ επζείαο ζην δίθηπν δηαλνκήο ή ζηε ζέζε θαηαλάισζεο. Ιζρύο ηεο ΓΠ: Καηεγνξίεο ΚΠ σο πξνο ηελ ηζρχ, ρσξίο φκσο λα είλαη θαζνιηθά απνδεθηέο είλαη, κηθξή ΓΠ 5 kw έσο 5 MW, πνιχ κηθξή ΓΠ 1 W έσο 5 kw, κεζαία ΓΠ 5 MW έσο 50 MW, κεγάιε ΓΠ 50 MW έσο 300 MW. Πεξηνρή πνπ ηξνθνδνηεί ε ΓΠ: Κπξίσο εληφο ηνπ δηθηχνπ δηαλνκήο. Όκσο ην βξάδπ θαη θαηά ηηο ψξεο ειαρίζηνπ θνξηίνπ θαη πςειψλ ηαρπηήησλ αλεκνγελλεηξηψλ ηα πάξθα αλεκνγελλεηξηψλ ζπλήζσο εμάγνπλ ελέξγεηα ζην δίθηπν κεηαθνξάο. Σερλνινγία ΓΠ: Πνηθίιεη πνιχ. Μπνξνχλ λα πξνζδηνξηζηνχλ ηξεηο βαζηθέο θαηεγνξίεο: ΓΠ από ζπλεξγαζία ζπκβαηηθώλ πεγώλ κε ΑΠΔ φπσο ζπλδπαζκνί κηθξψλ πδξνειεθηξηθψλ, θσηνβνιηατθψλ, αλεκνγελλεηξηψλ, κεραλψλ diesel, ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ, θπςειψλ θαπζίκνπ θαη κπαηαξηψλ, ΓΠ από κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο ειεθηξηζκνύ θαη ζεξκόηεηαο ΓΠ από ΑΠΔ, φπσο ήιηνο, άλεκνο, βηνκάδα, πδαηνπηψζεηο, ελέξγεηα σθεαλνχ θαη γεσζεξκηθή ελέξγεηα. Σξόπνο ιεηηνπξγίαο ηεο ΓΠ: Ζ ΓΠ δελ ππαθνχεη ζηνπο θαλφλεο ιεηηνπξγίαο ησλ θεληξηθψλ ζπζηεκάησλ παξαγσγήο (ζρεδηαζκφ, ηηκέο, θαηαλνκή). Ιδηνθηεζία ησλ κνλάδσλ ΓΠ: Γελ ππάξρεη ζπκθσλία γηα ην αλ νη κνλάδεο ΓΠ αλήθνπλ ζε αλεμάξηεηνπο παξαγσγνχο ή ζηνπο ίδηνπο ηνπο θαηαλαισηέο. Δπηπιένλ κεγάιεο επηρεηξήζεηο ειεθηξηζκνχ ελδηαθέξνληαη φιν θαη πεξηζζφηεξν γηα κνλάδεο ΓΠ θαη δελ ππάξρεη πξνθαλήο ιφγνο πνπ ε ΓΠ λα πεξηνξίδεηαη ζε αλεμάξηεηε ηδηνθηεζία. Γηείζδπζε ηεο ΓΠ: Γελ κπνξεί λα θαζνξηζηεί αθξηβψο ην χςνο ηεο ηζρχνο δηείζδπζεο ζε ζρέζε κε ηελ πεξηνρή (ηνπηθφ ζχζηεκα δηαλνκήο ή εζληθφ ζχζηεκα ηζρχνο) 23

36 2.2 Οφϋλη από τη χρόςη ΔΠ Σα πξνεγνχκελα ρξφληα, ε ινγηθή ηνπ λα βξίζθνληαη πνιιέο πεγέο ελέξγεηαο κηθξήο θιίκαθαο, δηεζπαξκκέλεο ζην δίθηπν, θέξδηζε έλα αμηνζεκείσην ελδηαθέξνλ. Πεξηζζφηεξν απφ φια, νη ηερλνινγηθέο θαηλνηνκίεο θαη κία επεξρφκελε αιιαγή ηνπ νηθνλνκηθνχ θαη ξπζκηζηηθνχ πεξηβάιινληνο, ήηαλ νη θχξηνη ιφγνη γηα απηφ ην ελδηαθέξνλ. Ο Γηεζλήο Οξγαληζκφο Δλέξγεηαο (IEA), αλαθέξεη πέληε θχξηνπο παξάγνληεο πνπ ζπλεηζθέξνπλ ζε απηή ηελ εμέιημε, φπσο ε αλάπηπμε ζηηο ηερλνινγίεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο, νη δπζθνιίεο ζηελ θαηαζθεπή λέσλ γξακκψλ κεηαθνξάο, ε απμεκέλε δήηεζε ησλ θαηαλαισηψλ γηα πςειήο αμηνπηζηίαο ειεθηξηθή ελέξγεηα, ε απειεπζέξσζε ηεο αγνξάο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη νη αλεζπρίεο ζρεηηθά κε ηελ θιηκαηηθή αιιαγή. Δηδηθά νη δχν ηειεπηαίνη ιφγνη, θαίλεηαη λα πξνζθέξνπλ ηα πην ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα, θαζψο είλαη απίζαλν λα απνθχγνπκε ηελ θαηαζθεπή λέσλ γξακκψλ, αθφκα θαη κε ηε δηαλεκεκέλε παξαγσγή. ηε ρεηξφηεξε πεξίπησζε ην δίθηπν πξέπεη λα είλαη δηαζέζηκν γηα επηπιένλ παξνρή ελέξγεηαο ή γηα πεξηπηψζεηο αλάγθεο. ην πεξηβάιινλ ηεο απειεπζεξσκέλεο αγνξάο, ε δηαλεκεκέλε παξαγσγή πξνζθέξεη έλαλ αξηζκφ πιενλεθηεκάησλ ζηνπο ελδηαθεξφκελνπο. Καη αξραο, έρνπκε ζαλ θαλφλα φηη νη θαηαλαισηέο αλαδεηνχλ ηνπο παξφρνπο ελέξγεηαο πνπ ηνπο ηαηξηάδνπλ θαιχηεξα. Γηαθνξεηηθνί θαηαλαισηέο απνδίδνπλ δηαθνξεηηθή βαξχηεηα ζηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο παξνρήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη νη ηερλνινγίεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο κπνξνχλ λα βνεζήζνπλ ηνπο παξφρνπο ελέξγεηαο λα πξνζθέξνπλ ην είδνο ηεο ππεξεζίαο ειεθηξηζκνχ πνπ εθείλνη επηζπκνχλ. Έλα απφ ηα πην ελδηαθέξνληα ραξαθηεξηζηηθά είλαη ε επειημία ηεο ΓΠ ε νπνία ζα κπνξνχζε λα επηηξέςεη ζηνπο παξφρνπο λα απνθξίλνληαη άκεζα ζηηο επκεηάβιεηεο ζπλζήθεο θαη απαηηήζεηο ηεο αγνξάο, φπσο γηα παξάδεηγκα εμαηηίαο ησλ κηθξψλ κεγεζψλ ηνπο θαη ησλ ζχληνκσλ ρξφλσλ θαηαζθεπήο, ζπγθξηλφκελα κε ηνπο πεξηζζφηεξνπο ηχπνπο θεληξηθψλ κνλάδσλ παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. [17] 24

37 Δπειημία ζηελ απφθξηζε ηηκψλ εκαληηθέο πηπρέο ηεο πξναλαθεξζείζαο επειημίαο ησλ ηερλνινγηψλ ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο, είλαη ε ιεηηνπξγία, ην κέγεζνο θαη ε επεθηαζηκφηεηα. Ζ πξνζαξκνζηηθφηεηα ζηηο θνζηνινγηθέο εμειίμεηο ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, κπνξεί λα είλαη έλα απφ ηα παξαδείγκαηα, επηηξέπνληαο ζηελ ΓΠ λα ιεηηνπξγήζεη ζαλ αληηζηαζκηζηήο σο πξνο απηέο ηηο δηαθπκάλζεηο ηηκψλ. Φαηλνκεληθά, ε δήηεζε ησλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ γηα δηαλεκεκέλε παξαγσγή, πξννξίδεηαη θπξίσο γηα ζπλερή ρξήζε ή γηα θαηαζηάζεηο αηρκήο. ηελ Δπξψπε, ε δήηεζε ηεο αγνξάο γηα δηαλεκεκέλε παξαγσγή θαζνξίδεηαη απφ εθαξκνγέο ζεξκφηεηαο, ηελ εηζαγσγή ησλ ΑΠΔ θαη απφ πηζαλέο βειηηψζεηο απνηειεζκαηηθφηεηαο. Δπειημία ζηηο αλάγθεο αμηνπηζηίαο Οη εθηηκήζεηο αμηνπηζηίαο ηεο δεχηεξεο θηλεηήξηαο δχλακεο γηα δήηεζε δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο ζηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο, αθνξνχλ ηελ πνηφηεηα ηεο παξνρήο. Σα πξνβιήκαηα αμηνπηζηίαο ζρεηίδνληαη κε ηηο ζπλερείο δηαθνπέο ζηελ παξνρή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο (δηαθνπέο ιεηηνπξγίαο). Ζ απειεπζέξσζε ηεο αγνξάο ελέξγεηαο θάλεη ηνπο θαηαλαισηέο πην επηθπιαθηηθνχο σο πξνο ηελ αμηνπηζηία ηεο παξνρήο ειεθηξηζκνχ. ε πνιιέο επξσπατθέο ρψξεο, ην επίπεδν αμηνπηζηίαο έρεη γίλεη πνιχ πςειφ, θπξίσο εμαηηίαο ησλ πςειψλ πξνδηαγξαθψλ κεραληθήο. Σν πςειφ επίπεδν αμηνπηζηίαο, ζπλεπάγεηαη πςειφ θφζηνο επελδχζεσλ θαη ζπληήξεζεο γηα ην δίθηπν θαη ηελ ππνδνκή παξαγσγήο. Λφγσ ηεο αλάγθεο γηα θαιφ ζπλδπαζκφ θφζηνποαπνηειεζκαηηθφηεηαο, πνπ πξνθχπηεη απφ ηνλ θαηλνχξην αληαγσληζκφ ζηελ παξαγσγή θαη ηελ εθ λένπ ξχζκηζε ηνπ δηθηχνπ ησλ εηαηξηψλ, ίζσο ππάξμνπλ αλεζπρίεο φηη ηα επίπεδα αμηνπηζηίαο κπνξεί λα κεησζνχλ. Δληνχηνηο, γηα κεξηθέο βηνκεραλίεο, φπσο νη ρεκηθέο, πεηξειατθέο, δηχιηζεο, ραξηηνχ, κεηάιινπ, ηειεπηθνηλσληψλ, κία αμηφπηζηε παξνρή ηζρχνο είλαη πνιχ ζεκαληηθή. Δηαηξίεο ζαλ απηέο, ίζσο θξίλνπλ ηελ αμηνπηζηία πνπ παξέρεηαη απφ ην δίθηπν πνιχ ρακειή θαη λα είλαη πξφζπκεο λα επελδχζνπλ ζε ηερλνινγίεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο, ψζηε λα απμήζνπλ ηε ζπλνιηθή αμηνπηζηία ηεο παξνρήο ηνπο. 25

38 Ο ΗΔΑ αλαγλσξίδεη φηη ε παξνρή αμηφπηζηεο ηζρχνο είλαη ε πην ζεκαληηθή κειινληηθή θακπή ηεο αγνξάο γηα ηε δηαλεκεκέλε παξαγσγή. Οη θπςέιεο θαπζίκνπ θαη ηα εθεδξηθά ζπζηήκαηα, ζπλδπαζκέλα κε UPS, αλαγλσξίδνληαη σο νη ηερλνινγίεο πνπ κπνξνχλ λα παξέρνπλ πξνζηαζία έλαληη ησλ δηαθνπψλ ηζρχνο, αλ θαη ζα πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ε ηερλνινγία θπςειψλ θαπζίκνπ είλαη αθφκα ζε εξεπλεηηθφ επίπεδν. Πνηνηηθή ζχγθξηζε θακπχιεο θνξηίνπ ειεθηξηθνχ ζπζηήκαηνο θαη ζρεηηθή δπλαηφηεηα Φ/Β παξαγσγήο. 26

39 Πξνζαξκνζηηθφηεηα ζηηο αλάγθεο πνηφηεηαο ηζρχνο Δθηφο απφ κεγάιεο βπζίζεηο ηάζεο ζρεδφλ ζην κεδέλ (πξνβιήκαηα αμηνπηζηίαο), κπνξνχκε επίζεο λα έρνπκε θαη κηθξφηεξεο απνθιίζεηο ηάζεο. Απηέο νη απνθιίζεηο είλαη πηπρέο ηεο πνηφηεηαο ηζρχνο. Ζ πνηφηεηα ηζρχνο έρεη λα θάλεη κε ην βαζκφ ζηνλ νπνίν ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ηζρχνο ζπκβαδίδνπλ κε ηελ ηδαληθή εκηηνλνεηδή θπκαηνκνξθή ηεο ηάζεο θαη ηνπ ξεχκαηνο, κε ην ξεχκα θαη ηελ ηάζε ζε ηζνξξνπία. Έηζη, απζηεξά κηιψληαο, ε πνηφηεηα ηζρχνο είλαη αμηφπηζηε. Αλεπαξθήο πνηφηεηα ηζρχνο κπνξεί λα πξνθιεζεί απφ αζηνρίεο θαη δηαθνπηηθέο ιεηηνπξγίεο ζην δίθηπν (πηψζεηο ηάζεο, κεηαβαηηθέο θαηαζηάζεηο) θαη απφ θαηαπνλήζεηο ηνπ δηθηχνπ απφ ηα θνξηία (ηξεκνπαίγκαηα, αληζνξξνπία θάζεο, αξκνληθέο). Φηιηθή γηα ην πεξηβάιινλ Οη πεξηβαιινληηθέο πνιηηηθέο θαη αλεζπρίεο είλαη πηζαλφηαηα ε βαζηθή θηλεηήξηα δχλακε γηα ηε δήηεζε δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο ζηελ Δπξψπε. Οη πεξηβαιινληηθνί θαλνληζκνί ελζαξξχλνπλ θαη σζνχλ ηνπο ζπκκεηέρνληεο ζηελ αγνξά ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηελ αλαδήηεζε ιχζεσλ πην «θαζαξήο» ελέξγεηαο θαη παξάιιεια νηθνλνκηθφηεξεο θαη θζελφηεξεο. Πνιιέο απφ ηηο ηερλνινγίεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο αλαγλσξίδνληαη σο θηιηθέο πξνο ην πεξηβάιινλ. Ζ ζπλδπαζκέλε ζεξκηθή θαη ελεξγεηαθή ηερλνινγία (CHP) πνπ επηηξέπεη ηε βειηηζηνπνίεζε ηνπ ραξηνθπιαθίνπ ησλ εηαηξηψλ πνπ ρξεηάδνληαη θαη ζεξκηθή θαη ειεθηξηθή ελέξγεηα, είλαη έλα απφ ηα παξαδείγκαηα. πγθξηλφκελε κε ηελ μερσξηζηή παξαγσγή ζεξκηθήο θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ ηελ θαχζε θπζηθψλ θαπζίκσλ, ε παξαγσγή CHP κπνξεί λα ζπληειέζεη ζε κία ζπληήξεζε πξσηνγελνχο ελέξγεηαο πνπ πνηθίιεη απφ 10% σο 30%, εμαξηψκελε απφ ην κέγεζνο (θαη ηελ απνηειεζκαηηθφηεηα) ησλ κνλάδσλ ζπλδπαζκέλεο παξαγσγήο. Οη εθπνκπέο αεξίσλ πνπ γιπηψλνπκε είλαη κε κία πξψηε πξνζέγγηζε φκνηεο κε ηελ πνζφηεηα ηεο ελέξγεηαο πνπ ζψδεηαη. Δπηπξνζζέησο, νη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο είλαη εθ θχζεσο κηθξήο θιίκαθαο θαη δηάζπαξηεο θαηά κήθνο ηνπ δηθηχνπ. Ζ εγθαηάζηαζε δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο επηηξέπεη ηελ εθκεηάιιεπζε θζελψλ επθαηξηψλ θαπζίκσλ. Γηα παξάδεηγκα, νη κνλάδεο ΓΠ κπνξνχλ λα θάςνπλ αέξηα ρψξσλ πγεηνλνκηθήο ηαθήο, ζηελ εγγχηεηα ηέηνησλ ρψξσλ ή άιινπο ηνπηθά δηαζέζηκνπο, πφξνπο βηνκάδαο. Οη πεξηζζφηεξεο θπβεξλεηηθέο πνιηηηθέο πνπ 27

40 ζηνρεχνπλ ζηελ πξνψζεζε ηεο ρξήζεο ησλ ΑΠΔ, θαηαιήγνπλ επίζεο ζε κία απμεκέλε επηξξνή απφ ηε δηαλεκεκέλε παξαγσγή. Yπνθαηάζηαην γηα επελδχζεηο ζην δίθηπν Ζ ηηκή αγνξάο ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ είλαη αξθεηά ρακειή ψζηε εδψ θαη ρξφληα λα απνηεινχλ ηελ νηθνλνκηθφηεξε ιχζε γηα ηελ ειεθηξνδφηεζε απηφλνκσλ ζπζηεκάησλ καθξηά απφ ην ειεθηξηθφ δίθηπν. Ζ δηαλεκεκέλε παξαγσγή κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα κεηψζνπκε ηα θφζηε δηαλνκήο θαη κεηαθνξάο (επελδχζεηο θαηαλαισηψλ ζε ΓΠ) ή ζαλ έλα ππνθαηάζηαην γηα επελδχζεηο ζηελ ηθαλφηεηα κεηαθνξάο θαη δηαλνκήο. Φπζηθά απηφ είλαη δπλαηφ κφλν ζην βαζκφ πνπ ηα ελαιιαθηηθά πξσηνγελή θαχζηκα είλαη επαξθψο ηνπηθά δηαζέζηκα. Γηαθνξεηηθά, ε απμεκέλε ρξήζε ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο ζα κπνξνχζε λα πξνθαιέζεη ζπκθφξεζε ζηα άιια δίθηπα, φπσο ζην δίθηπν κεηαθνξάο θπζηθνχ αεξίνπ. Με ηελ επηηφπνπ παξαγσγή κπνξνχκε λα πεηχρνπκε εμνηθνλφκεζε ζηε δηαλνκή θαη ηε κεηαθνξά πεξίπνπ ζην 30% ηνπ θφζηνπο ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Όζν κηθξφηεξν είλαη ην κέγεζνο ηνπ θαηαλαισηή, ηφζν θαιχηεξα κνηξάδεηαη ην θφζηνο κεηαθνξάο θαη δηαλνκήο ζην ινγαξηαζκφ ηνπ ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο (πάλσ απφ 40% γηα ηα λνηθνθπξηά). πλεπψο, απηφ είλαη έλα απφ ηα ζπνπδαηφηεξα θίλεηξα γηα ηε δήηεζε δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο. Απφ ηελ πιεπξά ησλ δηαρεηξηζηψλ ηνπ ζπζηήκαηνο, νη κνλάδεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο, κπνξνχλ λα απνηειέζνπλ ππνθαηάζηαην γηα επελδχζεηο ζηελ ηθαλφηεηα κεηαθνξάο θαη δηαλνκήο. ε θάπνηεο πεξηπηψζεηο ηδηαίηεξα, κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη ζαλ ελαιιαθηηθφο ηξφπνο ζχλδεζεο ελφο θαηαλαισηή ζην δίθηπν ζε κηα απηνδχλακε εθαξκνγή. Δπίζεο, ε ηνπνζέηεζε ηεο παξαγσγήο θνληά ζηα θνξηία, κπνξεί λα ζπλεηζθέξεη ζηε κείσζε ησλ απσιεηψλ δηθηχνπ. Ο ΗΔΑ εθηηκάεη ηε κείσζε ησλ απσιεηψλ ζην 6.8% θαη θαη επέθηαζε ζε εμνηθνλφκεζε θφζηνπο έσο θαη 15%.[17] Ζ δηείζδπζε ησλ δηεζπαξκέλσλ Φ/Β ζπζηεκάησλ θπξίσο ζην δίθηπν δηαλνκήο αληηθαζηζηά ή αλαβάιιεη ηελ επέθηαζε ζπκβαηηθψλ θεληξηθψλ ζηαζκψλ παξαγσγήο κε ζεηηθά απνηειέζκαηα γηα ην πεξηβάιινλ. Δπηπιένλ, ηδηαίηεξε αμία έρεη ε παξαγφκελε ειεθηξηθή ηζρχο απφ ηα Φ/Β φηαλ ζπκπίπηεη κε ηελ αηρκή δήηεζεο, φπσο νη θαινθαηξηλέο αηρκέο ιφγσ ρξήζεο θιηκαηηζηηθψλ. Άιιεο ζεηηθέο επηπηψζεηο είλαη ν ζχληνκνο ρξφλνο έληαμεο κνλάδσλ Φ/Β ζην 28

41 δίθηπν, ε βειηίσζε ηεο πνηφηεηαο ηζρχνο, ε κείσζε ησλ απσιεηψλ κεηαθνξάο θαζψο ε παξαγσγή γίλεηαη θνληά ζηνπο ρξήζηεο, ε δηαθνξνπνίεζε ησλ πεγψλ ελέξγεηαο θαη ε κείσζε ησλ εθπνκπψλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ ζηελ αηκφζθαηξα. Ζ αχμεζε ηεο δηείζδπζεο απφ δηεζπαξκέλεο κνλάδεο Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ Δλέξγεηαο θαη ηδηαίηεξα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ, δίλεη ηελ δπλαηφηεηα πεξαηηέξσ αλάπηπμεο θηλήηξσλ γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηδησηηθψλ θαη δεκφζησλ κέζσλ ειεθηξνθίλεζεο κε ηελ επηπιένλ δπλαηφηεηα ρξήζεο ησλ κέζσλ απνζήθεπζεο πνπ δηαζέηνπλ ηα πβξηδηθά θαη ειεθηξνθίλεηα νρήκαηα γηα ηελ εμηζνξξφπεζε ηεο πξνζθνξάο θαη δήηεζεο. [23] Ζ ειηαθή γεηηνληά ζηελ πφιε Kiyomino ηεο Ηαπσλίαο κε εγθαηαζηάζεηο 237 kwp ζε 80 θαηνηθίεο κηα γεηηνληάο. 29

42 2.3. Θϋματα που προκύπτουν από τη χρόςη ΔΠ Σν δήηεκα ηεο ζπζρέηηζεο ηεο πνηφηεηαο ηζρχνο θαη ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο δελ είλαη απιφ. Απφ ηε κία, ε δηαλεκεκέλε παξαγσγή ζπλεηζθέξεη ζηε βειηίσζε ηεο πνηφηεηαο ηζρχνο. ε πεξηνρέο φπνπ ε ππνζηήξημε ηάζεο είλαη δχζθνιν λα επηηεπρζεί, ε δηαλεκεκέλε παξαγσγή πξνζθέξεη ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα γηα ην πξνθίι ηεο ηάζεο θαη γηα ηηο δηνξζψζεηο ηνπ ζπληειεζηή ηζρχνο. Απφ ηελ άιιε, ε κεγάιεο θιίκαθαο είζνδνο, κε θεληξηθνπνηεκέλσλ κνλάδσλ παξαγσγήο ηζρχνο ίζσο νδεγήζεη ζε αζηάζεηα ηνπ πξνθίι ηεο ηάζεο. Ζ ακθίδξνκε ξνή ηζρχνο θαη ε δχζθνιε δηαρείξηζε ηεο άεξγνπ ηζρχνο, κπνξεί λα απνηειέζνπλ πξνβιήκαηα, νδεγψληαο ζε αλεπηζχκεηεο δηαθπκάλζεηο ηάζεο. Δπηπιένλ, βξαρπθπθιψκαηα θαη ππεξθνξηίζεηο κπνξνχλ λα πξνθιεζνχλ απφ πνιινχο αλεμάξηεηνπο ιφγνπο θάλνληαο δχζθνιε ηελ αλίρλεπζε ηνπ ζθάικαηνο.[17] Οηθνλνκηθφ Κφζηνο Μία απφ ηηο θχξηεο δπζθνιίεο ζηελ επξέσο δηαδεδνκέλε επηηπρία ηεο ΓΠ είλαη ηα ζρεηηθά πςειά θφζηε θεθαιαίνπ αλά θηινβαηψξα εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο, ζπγθξηλφκελα κε κεγάιεο θεληξηθέο κνλάδεο. Δπηπιένλ, νη δηάθνξεο ηερλνινγίεο ΓΠ δηαθέξνπλ απφ νπνηαδήπνηε άιιε αηζζεηά ζην ζπγθεθξηκέλν ζεκείν. Γηα παξάδεηγκα, έρνπκε 1000 /kw γηα αεξηνζηξφβηινπο θαη πάλσ απφ /kw γηα θπςέιεο θαπζίκνπ. Αλ απηνί νη αξηζκνί ζπγθξηζνχλ κε ηα θφζηε θεθαιαίνπ κεγάισλ εγθαηεζηεκέλσλ θεληξηθψλ κνλάδσλ, 750 /kw γηα θπζηθνχ αεξίνπ, 1300 /kw γηα νινθιεξσκέλεο αεξηνπνίεζεο ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ θαη 1600 /kw γηα ππξεληθά, γίλεηαη εχθνια αληηιεπηφ φηη ε ηερλνινγία ΓΠ είλαη αξθεηά αθξηβή. Ληγφηεξεο επηινγέο αλάκεζα ζε δηαθνξεηηθά θνζηνινγηθά πξσηνγελή θαχζηκα χκθσλα κε ηνλ ΗΔΑ, ην απμαλφκελν πνζνζηφ ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο ζηελ ήδε εγθαηεζηεκέλε παξαγσγή, κπνξεί λα ζπλεπάγεηαη ιηγφηεξεο επηινγέο 30

43 αλάκεζα ζηα πξσηνγελή θαχζηκα νδεγψληαο ζε δηαθνξνπνίεζε ησλ παξνρψλ πξσηνγελνχο ελέξγεηαο. Καζψο νη πεξηζζφηεξεο ηερλνινγίεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο βαζίδνληαη ζην αέξην, δεδνκέλνπ φηη ε ηξέρνπζα ηάζε δηαηεξείηαη, ε βαζηζκέλε ζην αέξην παξαγσγή, ζα αληηθαηαζηήζεη ηελ παξαγσγή απφ άλζξαθα, νδεγψληαο ζε αχμεζε ηεο εμάξηεζεο απφ ην αέξην. Γεληθά, ε παξνρή πξσηνγελνχο θαπζίκνπ γηα εθαξκνγέο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο, θαηά πάζα πηζαλφηεηα ζα είλαη πην θνζηνβφξα απφ φηη απηή γηα ηελ θεληξηθή παξαγσγή. Απηφ πηζαλφ λα νδεγεί ζε νηθνλνκίεο θιίκαθαο θαη αγνξαζηηθήο ηζρχνο ζηε δήηεζε γηα πξσηνγελείο πεγέο ελέξγεηαο πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα λα επηηχρνπλ ρακειφηεξεο ηηκέο ησλ πξσηνγελψλ θαπζίκσλ. Πξνβιεςηκφηεηα ηεο παξαγσγήο ηζρχνο ηελ απειεπζεξσκέλε αγνξά ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, θάζε εηαηξία πνπ ζέιεη λα έρεη πξφζβαζε ζην δίθηπν κεηαθνξάο, ρξεηάδεηαη λα ππνγξάςεη ζπκβφιαην κε ην Γηαρεηξηζηή ηνπ πζηήκαηνο. Μαδί κε ην δηθαίσκα πξφζβαζεο ζην δίθηπν, ε εθάζηνηε εηαηξία ή ν ηδηψηεο, ππνρξενχηαη λα αθνινπζεί ζπγθεθξηκέλνπο θαλφλεο πνπ νξίδνληαη απφ ηνλ θψδηθα ηνπ δηθηχνπ. Μαδί κε έλαλ αξηζκφ ηερληθψλ απαηηήζεσλ, ε εηαηξία είλαη κεηαμχ άιισλ, ππνρξεσκέλε λα θξαηήζεη κία ζπλνιηθή ηζνξξνπία αλάκεζα ζηελ παξαγσγή θαη ηε ζπκθσλεκέλε παξνρή, εμηζνξξνπψληαο ηηο εθρχζεηο θαη ηηο αλαιήςεηο ηεο ζην δίθηπν. Με άιια ιφγηα, ε ηζρχο πνπ εγρχεηαη ζην δίθηπν απφ έλαλ θνξέα, πξέπεη λα είλαη ίζε κε απηή πνπ θαηαλαιψλεηαη. Απηφ ζπκβαίλεη γηαηί κεξηθέο θνξέο νη εθρχζεηο ηζρχνο πξέπεη λα δηνξζσζνχλ γηα ηηο απψιεηεο κεηαθνξάο, θάηη πνπ ζεκαίλεη φηη έλαο θνξέαο πξέπεη λα «ζηείιεη» πεξίπνπ 3-4% πεξηζζφηεξν απφ φζν «ηξαβάεη». Οη ζπκκεηέρνληεο ζηελ αγνξά πνπ δε κπνξνχλ δηαηεξήζνπλ απηή ηελ ηζνξξνπία, έξρνληαη αληηκέησπνη κε πξφζηηκα. πλεπψο θαη θάζε θνξέαο ζα έρεη λα ππνζηεί ηηο ζπλέπεηεο ηνπ λα κε κπνξεί λα ππνζηεξίμεη ην ραξηνθπιάθην ηνπ. Ξεθάζαξα, νη παξαγσγνί ΓΠ έρνπλ ζπρλά δπζθνιίεο σο πξνο ηελ πξφβιεςε ηεο παξαγσγήο ηνπο (ΑΠΔ) θαη πξέπεη λα είλαη ηδηαίηεξα πξνζεθηηθνί κε ηηο εμειίμεηο. 31

44 Δπηδξάζεηο ζηελ πνηφηεηα ηζρχνο Όπσο αλαθέξζεθε πξνεγνπκέλσο, ε εγθαηάζηαζε θαη ε ζχλδεζε κνλάδσλ δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο, κπνξεί λα επεξεάζεη ζεηηθά ηελ πνηφηεηα ηζρχνο. Παξφια απηά, ζα κπνξνχζακε λα παξαηεξήζνπκε θαη κία αξλεηηθή επίδξαζε. Οη κνλάδεο ΓΠ είλαη πηζαλφ λα επεξεάζνπλ ηε ζπρλφηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο. Καζψο δελ είλαη ζπλήζσο εμνπιηζκέλεο κε έλαλ έιεγρν θνξηίνπ-ζπρλφηεηαο, κπνξεί λα κελ απνθξίλνληαη ζσζηά ζηηο πξνζπάζεηεο ηνπ δηαρεηξηζηή ζπζηήκαηνο ή ηνπ ξπζκηζηηθνχ ζψκαηνο λα δηαηεξήζεη ηε ζπρλφηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο. Δπηπιένλ, ε ζχλδεζε κεγάισλ κνλάδσλ ΓΠ ζην δίθηπν πξέπεη λα είλαη πξνζεθηηθά κειεηεκέλε. Δπηπξνζζέησο, ε επίδξαζε ζην ηνπηθφ επίπεδν ηάζεο ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο πνπ ζπλδέεηαη ζην δίθηπν δηαλνκήο κπνξεί λα είλαη εμίζνπ ζεκαληηθή. Δηδηθά ε αχμεζε ησλ επηπέδσλ ηάζεο ζε αθηηληθά ζπζηήκαηα δηαλνκήο, απνηειεί έλα απφ ηα θχξηα ηερληθά δεηήκαηα ζχλδεζεο ηεο δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο. Δλψ απηφ δε ζα έπξεπε λα απνηειεί πξφβιεκα γηα ηα ζπζηήκαηα πνπ αληηκεησπίδνπλ δπζθνιίεο ρακειψλ ηάζεσλ (ε ΓΠ κπνξεί λα έρεη ζεηηθή επίδξαζε ζην πξνθίι ηεο ηάζεο), απηφ κπνξεί λα νδεγήζεη ζε αλεπηζχκεηε αχμεζε ηάζεο ζε αδχλακα θνξηηζκέλα ζπζηήκαηα. Θέκαηα ζχλδεζεο Με ηνλ ηξφπν πνπ ην δίθηπν ηζρχνο δηαρεηξίδεηαη, παίξλνπκε ζα δεδνκέλν φηη ε ειεθηξηθή ηζρχο ξέεη απφ ην πςειήο ηάζεο δίθηπν ζην ρακειήο ηάζεο δίθηπν. Ζ αχμεζε ηεο πνζφηεηαο ησλ κνλάδσλ δηαλεκεκέλεο παξαγσγήο ίζσο νδεγήζεη ζε ξνή ηζρχνο απφ ην ρακειήο ηάζεο, ζην κεζαίαο ηάζεο δίθηπν. Απηή ε ακθίδξνκε ξνή ηζρχνο απαηηεί επηπιένλ κεζφδνπο πξνζηαζίαο ζε ακθφηεξα ηα επίπεδα ηάζεο. Ζ πνηθηινκνξθία ηεο ΦΒ παξαγσγήο, κπνξεί λα ζπκβεί ζε κία ρξνληθή πεξίνδν πνιχ κηθξή ψζηε λα κπνξεί ν ππάξρνλ εμνπιηζκφο λα αληαπεμέιζεη. Γηα παξάδεηγκα, νη κεηαβνιέο ζηα ζχλλεθα κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ θιηκάθσζε ζηε ΦΒ παξαγσγή ηεο ηάμεο ηνπ 15% ην δεπηεξφιεπην γηα κία ζπγθεθξηκέλε ηνπνζεζία ρακειψλνληαο πηζαλψο ζην 15% ην ιεπηφ γηα έλα νιφθιεξν δίθηπν δηαλνκήο εμαηηίαο ηεο ρσξηθήο ηνπ πνηθηινκνξθίαο. 32

45 ε πςειά επίπεδα ΦΒ δηείζδπζεο ζε έλα θχθισκα δηαλνκήο απηφ κπνξεί λα πξνθαιέζεη αληίζηξνθε ξνή ελεξγνχ ηζρχνο (πρ αιιαγή απφ παξαγσγή ηνπ δηθηχνπ ζε θαηαλάισζε ηνπ δηθηχνπ) γηα κία πεξίνδν κεξηθψλ ιεπηψλ θαη κία απψιεηα ξχζκηζεο ηάζεο ιφγσ ηεο αξγήο απφθξηζεο ηνπ ππάξρνληνο εμνπιηζκνχ. [22] Δπηπξνζζέησο, ε ηδηαίηεξε επειημία ηεο ΓΠ δεκηνπξγεί ηελ αλάγθε γηα έμηξα πξνζπάζεηεο απφ ηελ πιεπξά ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ δηθηχνπ. Αλ γηα παξάδεηγκα, θάπνηνο θαηαλαισηήο ζειήζεη λα πεξάζεη ζε ιεηηνπξγία «απνκφλσζεο» θαηά ηε δηάξθεηα κίαο δηαθνπήο, ζα πξέπεη λα ηνπ παξέρεηαη θαη ε αληίζηνηρε δπλαηφηεηα. πλεπψο, γηα λα ππάξρεη ε βεβαηφηεηα φηη δε ζα εγρπζεί ηζρχο ζην δίθηπν φηαλ δελ πξέπεη, είλαη απαξαίηεην λα παξέρνληαη νη θαηάιιειεο βνεζεηηθέο ππεξεζίεο. Σέινο, φηαλ ην δίθηπν δηαλνκήο πξέπεη λα επηζηξέςεη ζε ιεηηνπξγία, ε κνλάδα ΓΠ ζα πξέπεη λα έρεη ηε δπλαηφηεηα λα επαλαζπγρξνληζηεί. [17] Έλα παξφκνην κε ην ηειεπηαίν, πξφβιεκα, είλαη ε πεξίπησζε ηεο λεζηδνπνίεζεο, ε νπνία αλαθέξεηαη ζηε ζπλζήθε θαηά ηελ νπνία κία γελλήηξηα ΓΠ ζπλερίδεη λα ηξνθνδνηεί κία ηνπνζεζία, αθφκα θαη φηαλ ε ηξνθνδνζία ηνπ ειεθηξηθνχ δηθηχνπ απφ ηνλ ππνζηαζκφ έρεη ζηακαηήζεη. Ζ λεζηδνπνίεζε κπνξεί λα είλαη επηθίλδπλε γηα ηνπο εξγάηεο, νη νπνίνη πηζαλψο λα κελ έρνπλ θαηαιάβεη φηη ην θχθισκα ζπλερίδεη λα ηξνθνδνηείηαη θαη απηφ ίζσο εκπνδίζεη ηελ απηφκαηε επαλαζχλδεζε ησλ ζπζθεπψλ. Γηα απηφ ην ιφγν, νη παξαγσγνί ΓΠ πξέπεη λα αληρλεχνπλ ακέζσο ηε λεζηδνπνίεζε θαη λα ζηακαηνχλ ηελ παξαγσγή ηζρχνο. Σν ζχλεζεο παξάδεηγκα λεζηδνπνίεζεο είλαη κία γξακκή ηξνθνδνζίαο ηνπ δηθηχνπ πνπ έρεη ειηαθά πάλει. ε πεξίπησζε μαθληθήο δηαθνπήο, ηα ειηαθά πάλει, ζα ζπλερίζνπλ λα παξέρνπλ ελέξγεηα, κε ηελ πξνυπφζεζε φηη ε αθηηλνβνιία είλαη επαξθήο. ε απηή ηελ πεξίπησζε, ε γξακκή κεηαηξέπεηαη ζε «λεζί» πνπ πεξηθιχεηαη απφ κία ζάιαζζα απελεξγνπνηεκέλσλ γξακκψλ. Γηα απηφ ην ιφγν, νη αληηζηξνθείο ηζρχνο (inverters) πνπ είλαη ζρεδηαζκέλνη γηα λα παξέρνπλ ηζρχ ζην δίθηπν, απαηηείηαη γεληθά, λα έρνπλ έλα απηφκαην θχθισκα αληηλεζηδνπνίεζεο. [21] 33

46 34

47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ύςτημα Διανομήσ και Περιοριςτικοί Παράγοντεσ ΔΠ 3.1. Ακτινικό ύςτημα Διανομόσ Μία αληηπξνζσπεπηηθή εηθφλα ελφο αθηηληθνχ ζπζηήκαηνο δηαλνκήο, θαίλεηαη ζην παξαθάησ ζρήκα. Παξαηεξνχκε φηη νη αλεμάξηεηνη ηξνθνδφηεο εθηείλνληαη ζε δηάθνξα θέληξα δηαλνκήο ρσξίο ελδηάκεζεο ζπλδέζεηο κεηαμχ ηνπο. Σν πην ζπρλά ρξεζηκνπνηνχκελν ζχζηεκα είλαη ην αθηηληθφ, δηφηη ε θαηαζθεπή ηνπ είλαη ε απινχζηεξε θαη ιηγφηεξν αθξηβή. Δπίζεο, ε ιεηηνπξγία θαη ε επέθηαζε είλαη απιέο. Γελ είλαη φκσο ηφζν αμηφπηζην φζν ηα άιια, αλ δε ρξεζηκνπνηνχληαη ζπγθεθξηκέλα ζηνηρεία πνηφηεηαο. Σν ζθάικα ή ε απψιεηα ελφο θαισδίνπ ηεο πξσηνγελνχο παξνρήο, ή ελφο κεηαζρεκαηηζηή, ζα νδεγήζεη ζε δηαθνπή φισλ ησλ θνξηίσλ ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ηξνθνδφηε. Δπηπιένλ, ε ειεθηξηθή παξνρή δηαθφπηεηαη φηαλ νπνηνδήπνηε ηκήκα ηνπ εμνπιηζκνχ πξέπεη λα ππνζηεί κία ζπληήξεζε ξνπηίλαο. Ζ πνηφηεηα ησλ ππεξεζηψλ απηψλ ησλ ζπζηεκάησλ κπνξεί λα βειηησζεί κε ηελ εγθαηάζηαζε απηφκαησλ δηαθνπηψλ πνπ ζα αλνηγνθιείλνπλ ην ζχζηεκα ζε πξναπνθαζηζκέλα ρξνληθά δηαζηήκαηα. Αλ ην ζθάικα ζπλερίδεη λα ππάξρεη κεηά απφ έλαλ ζπγθεθξηκέλν αξηζκφ θιεηζηκάησλ, ν δηαθφπηεο ζα θιεηδψλεη κέρξη λα ιπζεί ε βιάβε θαη ζα επαλέξρεηαη ε ιεηηνπξγία ρεηξνθίλεηα. [20] ρ.3.1 Αθηηληθό ζύζηεκα δηαλνκήο [20] 35

48 Σα αθηηληθά ζπζηήκαηα δηαλνκήο έρνπλ ην πιενλέθηεκα φηη είλαη θζελά ζηελ θαηαζθεπή ηνπο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζε αξαηνθαηνηθεκέλεο πεξηνρέο ή ζε κηθξά λεζηά πνπ δελ είλαη ζπλδεδεκέλα κε ην εζληθφ δίθηπν. Όπσο θαίλεηαη θαη ζην ζρήκα, έλα αθηηλσηφ ζχζηεκα έρεη κφλν κία πεγή ελέξγεηαο γηα κία νκάδα θαηαλαισηψλ. Μία δηαθνπή ξεχκαηνο, έλα βξαρπθχθισκα ή θάπνηα θαηεζηξακκέλε γξακκή, ζα δηαθφςεη ηελ ηζρχ ζε νιφθιεξν ην δίθηπν. Πην ζπγθεθξηκέλα, αλ παξνπζηαζηεί βιάβε ζην ζεκείν F, ηφηε φινη νη ππφινηπνη θαηαλαισηέο πνπ ηξνθνδνηνχληαη πέξα απφ απηφ ην ζεκείν κέλνπλ ρσξίο ηάζε. ρ. 3.2.α. Αθηηληθό ύζηεκα ρ. 3.2.β. Αθηηληθό ύζηεκα 36