Διαχείριση Υδατικών Πόρων - Νερό και Ενέργεια

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΠΜΣ Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων Διαχείριση Υδατικών Πόρων - Παρουσίαση: Αλέξανδρος Θ. Γκιόκας Πολ. Μηχανικός ΕΜΠ al.gkiokas@gmail.com

2 Διάρθρωση ρ παρουσίασης Εισαγωγή (Βασικές έννοιες, ενεργειακό πρόβλημα, ΑΠΕ, υφιστάμενη κατάσταση) ΑΠΕ (Υφιστάμενη κατάσταση, θεσμικό πλαίσιο) (Παραγωγή, αποθήκευση, κατανάλωση)

3 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) Εισαγωγή ΑΠΕ Οδηγία 2001/77 «νοούνται ως οι μη ορυκτές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (αιολική, ηλιακή και γεωθερμική ενέργεια, ενέργεια κυμάτων, παλιρροϊκή ενέργεια, υδραυλική ενέργεια, βιομάζα, αέρια εκλυόμενα από χώρους υγειονομικής ταφής, από εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού και βιοαέρια)» ΣΤΟΧΟΣ για την Ελλάδα.: Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ σε ποσοστό 20,1% επί της ακαθάριστης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, έως το 2010.

4 Τυπικό Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας Εισαγωγή ΑΠΕ Εικόνα 1: Τυπικό σύστημα παραγωγής και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (ΡΑΕ 2003)

5 Χρήση των ΑΠΕ στον Ελληνικό Χώρο Λιγνίτης Πετρέλαιο Φυσικό Αέριο Υ/Η Αιολικά Βιομάζα ΑΠΕ Υφιστάμενη κατάσταση «Κυριαρχία» Λιγνίτη στον Ελληνικό Χώρο h GW Εμφάνιση Φυσικού Αερίου Σχήμα 1: Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ανά τύπο πρώτης ύλης (ΥΠΑΝ 2007)

6 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) ΑΠΕ Υφιστάμενη κατάσταση Πίνακας 1 Παραγωγή γή ηλεκτρικής ενέργειας ανά πρώτη ύλη / τεχνολογία το 2006 (ΥΠΑΝ 2007) Καύσιμο Σύνολο Καθαρής Παραγωγής(GWh) Ποσοστό % Αιολικά 1688 Βιομάζα 92 Υδροηλεκτρικά 6745 Φυσικό Αέριο Πετρέλαιο 8042 Λιγνίτης Σύνολο ,02 0,16 12,08 18,13 14,40 52,21 100

7 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) ΑΠΕ Επίτευξη στόχου 2010 Πίνακας 2: Απαιτήσεις εγκατάστασης μονάδων ΑΠΕ στον Ελληνικό χώρο για την επίτευξη του στόχου της οδηγίας 2001/77 (ΥΠΑΝ 2005)

8 Σχέση Νερού - Ενέργειας Εισαγωγή

9 Υδροηλεκτρική ρ Ενέργεια Παραγωγή Ενέργειας Η υδροηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από τη μετατροπή της δυναμικής ενέργειας του νερού (στάθμη δεξαμενής) σε κινητική (ροή στροβιλισμού στην τουρμπίνα) και εν συνεχεία σε ηλεκτρική ενέργεια. Καθώς τα πτερύγια της τουρμπίνας περιστρέφονται, περιστρέφουν τους μαγνήτες της γεννήτριας γύρω από επαγωγικά πηνία, θέτοντας σε κίνηση ηλεκτρόνια και δημιουργώντας έτσι εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα. Το παραγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα διανέμεται μέσω ηλεκτρικού δικτύου. Πηγή: kastor.kas.sch.gr/energy1/alternative/hydropower.htm sch htm

10 Υδροηλεκτρική ρ Ενέργεια Παραγωγή Ενέργειας Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Άμεση θέση σε λειτουργία. Εξαιρετική συμβολή σε περιόδους αιχμής ζήτησης. Υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και συμβάλλει στην περιβαλλοντική αειφορία. Δυνατότητα αξιοποίησης των ταμιευτήρων και για άλλους σκοπούς (άρδευση, ύδρευση, ανάσχεση χειμάρρων, υγρότοποι, αθλητισμός κλπ) Μεγάλο κόστος κατασκευής Μεγάλη διάρκεια υλοποίησης των έργων Περιβαλλοντική αλλοίωση υφιστάμενης περιοχής (αλλαγές χρήσεων γης, μετακινήσεις πληθυσμών, φερτές ύλες κλπ) Ενδεχόμενη προβληματική λειτουργία σε περιόδους ξηρασίας (Λύση: Σταθμοί άντλησης ταμίευσης)

11 Υδροηλεκτρικά ρ Έργα Παραγωγή Ενέργειας Μεγάλα Υδροηλεκτρικά έργα Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα Αποθήκευση νερού σε ταμιευτήρα, με στόχο την αύξηση της διαφοράς υδραυλικού ύψους και κατ επέκταση της δυναμικής ενέργειας. Ισχύς>30 MW Εκμετάλλευση της ροής νερού σε υδραυλικό αγωγό με φυσική κλίση. Ισχύς: 1MW-30MW

12 Μικρά Υδροηλεκτρικά ρ Έργα Παραγωγή Ενέργειας Ισχύς: 1MW-30MW ΔΗ Εκμετάλλευση της φυσικής ροής του ποταμού. Μικρό έργο αξιοποίησης της κλίσης και της διαφοράς υψομέτρου ΔΗ Εικ.1 - Άποψη Μικρού υδροηλεκτρικού έργου (ΡΑΕ 2003)

13 Μεγάλα Υδροηλεκτρικά ρ Έργα Παραγωγή Ενέργειας Ισχύς>30 MW ΔΗ I = ρgqh Φ n Όπου: Ι= παραγόμενη ισχύς Q= παροχή που διοχετεύεται Στον στρόβιλο του σταθμού H Φ = ΔΗ απώλειες n=βαθμός απόδοσης Εικ.2 Διάταξη υδροηλεκτρικού έργου

14 Ιστορία της Υδροηλεκτρικής ρ Ενέργειας Παραγωγή Ενέργειας Χρονική Περίοδος Έργα / Δράσεις 1950 Ίδρυση της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού (ΔΕΗ) Σήμερα Κατασκευάστηκαν 8 Μεγάλοι Υδροηλεκτρικοί Σταθμοί, συνολικής εγκατεστημένης ισχύος MW (Άγρας, Λάδωνας, Λούρος, Ταυρωπός/Πλαστήρας, Κρεμαστά, Καστράκι, Εδεσσαίος & Πολύφυτο), μεταξύ αυτών και οι 3 μεγαλύτεροι (Κρεμαστά-Καστράκι-Πολύφυτο) Δημιουργία ΥΗΣ ισχύος 437,2 MW στη θέση «Κρεμαστά». Πρόκειται για το μεγαλύτερο έργο της χώρας με ταμιευτήρα χωρητικότητας 3,3 *10 9 m 3. Κατασκευάστηκαν 11 υδροηλεκτρικοί σταθμοί (8 μεγάλοι & 3 μικροί), συνολικής εγκατεστημένης ισχύος περίπου MW (Πουρνάρι I & II, Σφηκιά, Ασώματα, Στράτος I & II, Πηγές Αώου, Θησαυρός, Πλατανόβρυση, ΜΥΗΣ Γκιώνας, ΜΥΗΣ Μακρυχωρίου, ΜΥΗΣ Σμοκόβου). ) Ολική εγκατεστημένη ισχύς = 3.060MW Μέση ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας = GWh 10% της ολικής μέσης ετήσιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

15 Υδροηλεκτρική ρ Ενέργεια - Αποθήκευση Αποθήκευση Ενέργειας Ταμιευτήρας Σφηκιών Εικ.3 - Άποψη ΥΗΣ στη θέση Σφηκιά Ταμιευτήρας Ασωμάτων Αντιστρεπτός σταθμός άντλησης ταμίευσης Σύστημα 2 ταμιευτήρων Αφού το νερό εξέλθει από τον υψηλότερο ταμιευτήρα και διέλθει από τους υδροστροβίλους (παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια), συνεχίζει τη ροή προς δεύτερο ταμιευτήρα (χαμηλότερου υψομέτρου) ) Κατά τη διάρκεια της νύχτας, όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις είναι μικρότερες, ενεργοποιούνται οι στρόβιλοι με αντίστροφη λειτουργία, πλέον, αντλούν μέρος του νερού του χαμηλότερου ταμιευτήρα και το οδηγούν στον υψηλότερο.

16 Υδροηλεκτρική ρ Ενέργεια - Αποθήκευση Αποθήκευση Ενέργειας Ο ΥΗΣ«Σφηκιάς» ήταν ο πρώτος σταθμός άντλησης αποθήκευσης, που κατασκευάσθηκε στην Ελλάδα (έναρξη λειτουργίας: 1985). O ΥΗΣ βρίσκεται κατάντη του ΥΗΣ Πολυφύτου,, σε απόσταση 25 Km από τη Βέροια και η ισχύς του είναι 315 MW. Κατά την αναστρεπτή λειτουργία, ο σταθμός αντλεί τα νερά του ταμιευτήρα Ασωμάτων και τα οδηγεί στον ταμιευτήρα Σφηκιάς. Το 1997 κατασκευάσθηκε και δεύτερος αντιστρεπτός σταθμός άντλησης - ταμίευσης στη θέση «Θησαυρός» του ποταμού Νέστου. Ο σταθμός ισχύος 384 MW, κατά την αντιστρεπτή λειτουργία του αντλεί τα νερά του ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης και τα οδηγεί στον ταμιευτήρα Θησαυρού.

17 Υδραυλικά έργα Κατανάλωση ενέργειας Κατανάλωση Ενέργειας Άντληση & Μεταφορά Νερού Μονάδες Αφαλάτωσης Χαρακτηριστικό παράδειγμα η άντληση νερού από τον ταμιευτήρα Υλίκης που τροφοδοτεί την Αθήνα. Επιβεβλημένη κατά τη διάρκεια πτωχών υδρολογικά περιόδων Κατά τη διάρκεια του υδρολογικού έτους για την άντληση hm3 δαπανήθηκαν Πολυβάθμια εκτόνωση) Πολυβάθμια εξάτμιση Εξάτμιση με επανασυμπίεση ατμών Ηλιακή απόσταξη Αντίστροφη ώσμωση

18 Μονάδες αφάλάτωσης Κατανάλωση Ενέργειας Μέθοδος Νερό τροφοδοσίας Κατανάλωση Πολυβάθμια εκτόνωση (MSF) Θαλασσινό Θερμική kwh/m 3 Ηλεκτρική 4-6 kwh/m 3 Πολυβάθμια ξάτμιση (MED) Θαλασσινό Θερμική kwh/m 3 Ηλεκτρική kwh/m 3 Εξάτμιση με επανασυμπίεση ατμών (MVC) Ηλιακή απόσταξη (SD) Θαλασσινό Ηλεκτρική 8-15 kwh/m 3 Υφάλμυρο Ηλεκτρική kwh/m 3 Αντίστροφη ώσμωση Θαλασσινό Ηλεκτρική 3-15 kwh/m 3 (Θ) Υφάλμυρο Ηλεκτρική kwh/m 3 (Υ)

19 Αναφορές ΟΔΗΓΙΑ 2001/77/ΕΚ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΚΟΙΝΟΒΟΥΛΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ της 27ης Σεπτεμβρίου 2001 για την προαγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές στην εσωτερική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Μιζάν, Α. (2006). Μεγιστοποιώντας τα Οφέλη της Υδροηλεκτρικής Ενέργειας Επισκόπηση της Ελληνικής Υδροηλεκτρικής Ενέργειας. HYDRO 2006, Porto Carras. ΡΑΕ (2003). ΈΚΘΕΣΗ ΤΗΣ ΡΑΕ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙ ΑΣ (ΑΠΕ). Τζεν, Ε. (2001). Μέθοδοι Αφαλάτωσης Συγκριτική Αξιολόγηση και Εφαρμογές στα Νησιά του Αιγαίου. Συμπόσιο Αιγαίο Νερό Βιώσιμη Ανάπτυξη ΥΠΑΝ (2005). 3η Εθνική Έκθεση για το Επίπεδο Διείσδυσης της Ανανεώσιμης Ενέργειας το Αθήνα ΥΠΑΝ (2007). 1η Έκθεση για το μακροχρόνιο σχεδιασμό της Ελλάδας Αθήνα 2007.

20 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΠΜΣ Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων Ευχαριστώ για την Προσοχή σας