Περίληψη Διδακτορικής Διατριβής ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πανεπιστήμιο Αιγαίου. Τμήμα Περιβάλλοντος. Ευστράτιος Γιαννούλης

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Περίληψη Διδακτορικής Διατριβής ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πανεπιστήμιο Αιγαίου. Τμήμα Περιβάλλοντος. Ευστράτιος Γιαννούλης"

Φιλόθεος Μέλιοι
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Μοντελοποίηση και βελτιστοποίηση του ενεργειακού συστήματος με την χρήση κατανεμημένης παραγωγής και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. H τεχνολογική διάσταση Περίληψη Διδακτορικής Διατριβής ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Περιβάλλοντος Ευστράτιος Γιαννούλης Ιούνιος 2011

2 H παρούσα διατριβή αποτελεί το πρόίόν ερευνητικής εργασίας διδακτορικού προγράμματος στο ευρύτερο γνωστικό αντικείμενο της ενέργειας και του περιβάλλοντος, και πιο συγκεκριμένα στον ενεργειακό σχεδιασμό με κατανεμημένη παραγωγή ηλεκτρισμού και χρήση τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στην διατριβή αναπτύσσεται το Θεωρητικό πλαίσιο στο οποίο διερευνώνται οι τεχνικές και οικονομικές επιπτώσεις που εμφανίζονται με την αύξηση της κατανεμημένης παραγωγής στη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και γίνεται πρακτική εφαρμογή σε ένα απομονωμένο ηλεκτρικό δίκτυο, όπως είναι και αυτό της Λέσβου, με ιδιαίτερη, αυξημένη διείσδυση της αιολικής ενέργειας και την αποτίμηση των επιπτώσεων σε περιβαλλοντικό, τεχνικό και οικονομικό επίπεδο. Το εργαλειακό λογισμικό το οποίο επιλέχθηκε ώστε να ολοκληρωθεί αυτή η αποτίμηση είναι το HOMER και τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης αποτέλεσαν την βάση της σύγκρισης με πραγματικά δεδομένα από την λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος της Λέσβου. H σύγκριση των πραγματικών δεδομένων με αυτά της προσομοίωσης είναι ιδιαίτερα Θετικά αφού η απόκλιση που εμφανίζεται είναι μικρότερη του 1%. Τα δεδομένα της ενεργειακής παραγωγής αφορούν τεχνικά και οικονομικά δεδομένα τόσο για το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας όσο και για τα δύο αιολικά πάρκα. Με βάση την αύξηση της ζήτησης που παρατηρείται και που Θεωρήθηκε ότι θα διατηρηθεί τα επόμενα χρόνια, αναπτύχθηκαν σενάρια με δείκτη ευαισθησίας την αυξημένη παραγωγή και την διακύμανση οικονομικών δεικτών με προϋπόθεση την κάλυψη της αναμενόμενης ζήτησης ενώ παράλληλα έγινε αποτίμηση των οικονομοτεχνικών επιπτώσεων αυτών των σεναρίων. Στο επίπεδο της μεταφοράς και διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του δικτύου, αναπτύχθηκε το πλαίσιο βάσει του οποίου γίνεται ο υπολογισμός των απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας και το οποίο στηρίζεται στην επιλογή του υλικού, της διατομής των καλωδίων και του συνολικού μήκους ανάτπυξης. H ενίσχυση του δικτύου μεταφοράς και η ελαχιστοποίηση των απωλειών μέσω της εγκατάστασης μονάδων κατανεμημένης παραγωγής σε κατάλληλα

3 επιλεγμένα σημεία του δικτύου αποτιμάται μέσω διερεύνησης συγκεκριμένων σεναρίων. Η παρούσα διατριβή αποτελεί τον πρώτο άξονα του ερευνητικού προγράμματος «ΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ: ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΛΑΙΣΙΟΥ ΓΙΑ ΜΙΚΤΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ, ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΚΑΙ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Η ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ, ΧΩΡΙΚΗ, ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ». Το παραπάνω ερευνητικό πρόγραμμα εκπονήθηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού Προγράμματος Ενίσχυσης Ερευνητικού Δυναμικού, Π ΕΝ ΕΔ 2003, και συγχρηματοδοτήθηκε κατά 80% από την Ευρωπαϊκή "Ενωση Ευρωπαϊκό Κοινοτικό Ταμείο και κατά 20% από την Γενική Γραμματεία 'Ερευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ) Υπουργείο Ανάπτυξης. ι κπι ν(yπκπ ΠλtUΣ1Π ειιιριϋιισ υ;n.ι.yι.sίnιίειlυ;c) πιχ.)ι 'Ρ,1αιΜη E1iVItV ΏΝΊΣ ΓIICCITΣTTA ΕΥΡΟΓΙΑΙΚΝ ΕΝΛ[Ν ΕΜΝΝΙΚΝΔΝΜΟΚΡΑΤΜ

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ Η ηλεκτροπαραγωγή σήμερα χαρακτηρίζεται από ένα πλήθος συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τα οποία διαφοροποιούνται μεταξύ τους τόσο από το είδος και το μέγεθος της τεχνολογίας που χρησιμοποιούν, για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όσο και από τον τρόπο διασύνδεσή τους με άλλα ενεργειακά συστήματα. Η επικρατέστερη δομή αυτή την στιγμή είναι η ύπαρξη μεγάλων κεντρικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οι οποίοι διασυνδέονται με τους καταναλωτές, ώστε να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες. Τα χαρακτηριστικά ενός τέτοιου συστήματος έχουν αναλυθεί εκτενώς στην διεθνή βιβλιογραφία. Η άνοδος του βιοτικού επιπέδου του παγκόσμιου πληθυσμού είχε ως κύριο αποτέλεσμα την βιομηχανική επανάσταση και κατ' επέκταση εξάπλωση της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόλα αυτά, αυτή η ανάπτυξη σε κοινωνικό και οικονομικό επίπεδο που επέφερε η χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας είχε και ως αποτέλεσμα μια σειρά αρνητικών επιπτώσεων σε άλλους τομείς. Οι κυρίαρχες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα, τα οποία παράγονται σε λίγες χώρες, και των οποίων ο έλεγχος της εκμετάλλευσης και διάθεσης έχει αποτελέσει και αποτελεί τον κύριο λόγο συγκρούσεων και αντιπαραθέσεων τόσο στις χώρες παραγωγής όσο και στις χώρες διάθεσης. Συνεπώς η σύνδεση των οικονομικών δραστηριοτήτων μιας κοινωνίας με την παραγωγή και εκμετάλλευση της ηλεκτρικής ενέργειας έχει οδηγήσει πολλές οικονομίες στην ενεργειακή εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα (Πετρέλαιο, Φυσικό Αέριο, Πυρηνικά καύσιμα κ.α.). "Ενα ακόμα αποτέλεσμα της εξάρτησης των κοινωνιών από τη χρήση των ορυκτών καυσίμων είναι και η μείωση της ενεργειακής ασφάλειας (η διασφάλιση αποθεμάτων καυσίμου για την παραγωγή ενέργειας). Ιδιαίτερο σημαντικό πρόβλημα στην χρήση των ορυκτών καυσίμων και εν προκειμένω στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από αυτά, είναι η σημαντική υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Σε αυτά τα εντεινόμενα προβλήματα γίνεται προσπάθεια να δοθούν λύσεις τόσο σε τεχνολογικό όσο και σε οργανωτικό επίπεδο.

5 Τα τελευταία χρόνια έχει εισαχθεί ένα νέο μοντέλο οργάνωσης της ηλεκτροπαραγωγής με την χρήση διαφόρων τεχνολογιών το οποίο ονομάζεται Κατανεμημένη Παραγωγή (ΚΠ). Το συγκεκριμένο μοντέλο έρχεται σε αντιδιαστολή με την υπάρχουσα κατάσταση αφού τοποθετεί την ηλεκτροπαραγωγή κοντά στο φορτίο της ηλεκτρικής κατανάλωσης. Αυτό που επιτυγχάνεται με την ΚΠ, είναι να ελαχιστοποιούνται οι απώλειες στην μεταφορά και διανομή του ρεύματος. Τόσο η επιλογή χρήσης νέων ή μη τεχνολογιών όσο και η οργάνωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για ένα συγκεκριμένο τόπο εφαρμογής, μπορεί πλέον να αποτιμάται σε λειτουργικό, οικονομικό και περιβαλλοντικό επίπεδο κατά ένα μεγάλο μέρος, με την χρήση εργαλείων μοντελοποίησης ενεργειακών συστημάτων. H εξαγωγή συμπερασμάτων απαιτεί την ορθή αποτύπωση των διαφόρων παραμέτρων οι οποίες συνθέτουν το εξεταζόμενο πεδίο εφαρμογής, καθώς και την αξιολόγηση των μελλοντικών διαφοροποιήσεων που τυχόν Θα υπάρξουν. Οι βασικές αυτές παράμετροι είναι οι ενεργειακές ανάγκες, η εποχική τους διακύμανση, οι υπάρχουσες υποδομές στην μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, οι ενεργειακοί πόροι, που είναι ή υπάρχει η δυνατότητα να γίνουν εκμεταλλεύσιμες, τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά μίας περιοχής και η δυνατότητα διασύνδεσής της με άλλα ηλεκτροπαραγωγά συστήματα άλλων περιοχών. Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός νέου, ολοκληρωμένου μοντέλου σχεδιασμού ηλεκτροπαραγωγής ενεργειακής νησίδας με στοιχειά ΚΠ που θα ενσωματώνει και Θα αποτιμά τις τεχνικές, περιβαλλοντικές, κοινωνικές και οικονομικές διαστάσεις. Το μοντέλο αυτό Θα εφαρμοστεί στην περίπτωση του ηλεκτρικού δικτύου διανομής και μεταφοράς της Λέσβου. Αρχικά αναπτύσσεται η βιβλιογραφική έρευνα η οποία διερευνά: Την ΚΠ, πως ορίζεται, ποιες τεχνολογίες την απαρτίζουν, ποιά είναι τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα της Τα δίκτυα μεταφοράς και διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και το πως επηρεάζονται από την ΚΠ.

6 Τον ελληνικό ενεργειακό τομέα με κύριο στόχο την ανάδειξη της διάρθρωσής του, των ενεργειακών αναγκών και των προβλημάτων που αντιμετωπίζει με απώτερο στόχο την ανάδειξη των λύσεων που μπορεί να προσφέρει η ΚΠ. Την Νομοθεσία των ΑΠΕ όπως ισχύει στον Ελλαδικό χώρο αλλά και στην Ευρωπαϊκή "Ενωση Τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της ηλεκτροπαραγωγής 'Επειτα περιγράφεται και αναπτύσσεται το μοντέλο περιβαλλοντικής και τεχνοοικονομικής βελτιστοποίησης της ηλεκτροπαραγωγής με την χρήση ΚΠ. Αρχικά περιγράφεται πως Θα πρέπει να λειτουργεί το μοντέλο αυτό, και μετά επιλέγεται το πεδίο εφαρμογής. Αναπτύσσονται τα δεδομένα τα οποία συλλέχθηκαν και εισήχθηκαν στο μοντέλο ώστε να ολοκληρωθεί η προσομοίωση στο μοντέλο HOMER. Τέλος, γίνεται η ανάπτυξη των σεναρίων βάσει των οποίων αποτιμάται, τόσο η υπάρχουσα κατάσταση στο ενεργειακό σύστημα όσο και η βιωσιμότητα των προτεινόμενων λύσεων. Στην υπό διερεύνηση εφαρμογή η προσομοίωση αναπτύσσεται σε δύο πλαίσια. Στο πρώτο αποτιμώνται οι επιπτώσεις που έχει η αύξηση της διείσδυσης της ΚΠ στο ενεργειακό σύστημα και στο δεύτερο τα αποτελέσματα από την μείωση των απωλειών του δικτύου με την χρήση ΚΠ. Στην συνέχεια, γίνεται παρουσίαση και ανάλυση των αποτελεσμάτων του μοντέλου, τόσο για το πρώτο πλαίσιο που αναπτύχτηκε όσο και για το δεύτερο. Επίσης παρουσιάζονται οι υποθέσεις που έχουν γίνει για την ολοκλήρωση του δεύτερου πλαισίου της προσομοίωσης. Τέλος αναπτύσσονται τα συμπεράσματα της εφαρμογής και οι δυνατότητες οι οποίες υπάρχουν για την περαιτέρω βελτιστοποίηση της απόδοσης και λειτουργίας του ενεργειακού συστήματος της Λέσβου.

Σχετικά έγγραφα

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2015-2016 Προτεινόμενο Θέμα: [1] Ανάλυση της μόνιμης και της μεταβατικής κατάστασης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας με το λογισμικό PSAT Για