ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ. Αιολική ενέργεια

Transcript

1 ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Αιολική ενέργεια 2o Μάθημα Σημειώσεις: Επ. Καθηγητής Ε. Αμανατίδης Επ. Καθηγητής Δ. Κουζούδης

2 Ένα παράδειγμα - μικρό αιολικό πάρκο

3 Περιοχή Ν. Εύβοια, Δήμος Κατσαρωνίου

4 Τοποθεσία Σπάτα-Μπούρλαρι 3 MW 3 MW

5 Επιπλέον Πλεονεκτήματα Aντιπροσωπεία σε απόσταση 70km, για άμεση προμήθεια ανταλλακτικών. Ηδη υπάρχον δίκτυο της ΔΕΗ. Αρκετά φαρδύς δρόμος για τη μεταφορά των φτερών.

6 WeatherHawk Wireless Weather Station Ύψος Ιστού 60m Καταγραφή ταχύτητας, διεύθυνσης και ριπών ανέμου ανά 30min Ασύρματη επικοινωνία και καταχώριση των στοιχείων σε βάση δεδομένων

7 Καμπύλη Ταχύτητας Ανέμου 2008 Μέση Ετήσια Ταχύτητα Ανέμου: 9,77 m/s

8 Καμπύλη Ταχύτητας Ανέμου 2009 Μέση Ετήσια Ταχύτητα Ανέμου: 9,39 m/s

9 Καμπύλη Ταχύτητας Ανέμου 2010 Μέση Ετήσια Ταχύτητα Ανέμου: 8,88 m/s

10 Καμπύλη Ταχύτητας Ανέμου 2011 Μέση Ετήσια Ταχύτητα Ανέμου: m/s

11 Οι ανεμογεννήτριες χαρακτηρίζονται από την ενέργεια που παράγουν. 1 kg : ένα πακέτο ζάχαρης Βάρος 10 Ν. Για να το ανεβάσουμε σε πάγκο 1 m, ενέργεια 10 J Εάν το ανεβάσουμε σε ένα sec, ισχύς 10 W Εάν το ανεβάσουμε σε 1 ημέρα (~ s π.χ. μυρμήγκια), ισχύς 0.1 mw 3000 W Πλυντήριο ρούχων, Πλυντήριο πιάτων 1000 W Ηλεκτρικό σίδερο, Ηλεκτρική σκούπα, Καφετιέρα 200 W Υπολογιστής, μεγάλοι λαμπτήρες, Ισχύς = Ενέργεια / χρόνο Ενέργεια = Ισχύς χρόνο, μονάδα ΔΕΗ κιλοβατώρα = 1 kw h 1 kw h = 3.6 MJ

12 Ανεμογεννήτρια 3.0 ΜW (περίπου 500 οικίες/μw) Αξιοπιστία στην αγορά Υψος πυλώνα 112m Ασύγχρονου τύπου γεννήτρια Υδραυλικό pitch Ηλεκτρικό Yaw 44% απόδοση σε ταχύτητες κοντά στις μέσες τιμές ταχυτήτων

13 Τεχνικά Χαρακτηριστικά Δεδομένα λειτουργίας Ισχύς 3,000 kw Ελάχιστη ταχύτητα ανέμου 3 m/s Αναμενόμενη ταχύτητα ανέμου 12 m/s Μέγιστη ταχύτητα ανέμου 25 m/s Μέγιστο ύψος 1,500 m Θερμοσιακό εύρος -20 C to 40 C Ηχορύπανση 7 m/s 100 db(a) 8 m/s db(a) 10 m/s db(a) Διαστάσεις Διάμετρος ρότορα 110 m Επιφάνεια σάρωσης m² db ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 50 Ψυγείο 60 Συζήτηση 70 Ντους 75 Ηλ. σκούπα 80 Ξυπνητήρι 85 Φορτηγό 90 Μηχ. γκαζόν 100 Δίκυκλο 105 Ηλ. πριόνι 110 Συναυλία 125 Σκάσιμο μπαλονιού 130 Κοινό σταδίου 140 Αεροσκάφος

14 Ηχορύπανση db ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 50 Ψυγείο 60 Συζήτηση 70 Ντους 75 Ηλ. σκούπα 80 Ξυπνητήρι 85 Φορτηγό 90 Μηχ. γκαζόν 100 Δίκυκλο 105 Ηλ. πριόνι 110 Συναυλία 125 Σκάσιμο μπαλονιού 130 Κοινό σταδίου 140 Αεροσκάφος

15 Ισχύς (kw) Καμπύλη Ισχύος-Ταχύτητας Ανέμου Ταχύτητα ανέμου (m/s)

16 Αντικατάσταση γεννήτριας

17 Αντικατάσταση Γραναζιού Αντικατάσταση ανεμοδείκτη

18 Κοστολόγηση του Έργου Ενοικίαση έκτασης 2,000 m2 Τιμή 700 /έτος Διαμόρφωση οικοπέδου, εσκαφή και μπετόν αρμέ για βάσεις πυλώνων 130,000 Αγορά, στήσιμο και μεταφορά πυλώνων 245,000 Αγορά 2 ανεμογεννητριών Vestas V-112 3,0 MW και έξοδα μεταφοράς 4,950,000 Καλωδιώσεις, ασφάλειες, πίνακες και διακόπτες SF Μετεωρολογικός ιστός WeatherHawk Εσκαφές και φρεάτια για γραμμή προς υποσταθμό ΔΕΗ 40,000 Διάνοιξη δρόμου 17,250 Αμοιβή Μηχανικού για μελέτη και επίβλεψη 17,000 ΣΥΝΟΛΟ 5,500,500

19 Τρέχουσα Κατάσταση στον Ελληνικό Χώρο 1550 MW εγκατεστημένα μέχρι το τέλος του 2011

20 Λίγα για τον Αέρα (το καύσιμο)

21 Ισχύς (kw) Ισχύς αυξάνει με την τρίτη δύναμη της ταχύτητας του ανέμου. Ωφέλιμη παραγωγή 10 m/s (μέσος όρος) ή 5 μποφόρ Εσκεμμένος περιορισμός της ταχύτητας της φτερωτής για αποφυγή ζημιάς Πιθανή διακοπή λειτουργίας Ταχύτητα ανέμου (m/s)

22 Ισχύς αυξάνει με την τρίτη δύναμη της ταχύτητας του ανέμου. Ωφέλιμη παραγωγή 10 m/s (μέσος όρος) ή 5 μποφόρ Απαγορευτικό απόπλου Μποφόρ m/s km/h < < < < < < < < < < < < > 32.7 >118 Μικρή απόδοση Ωφέλιμη λειτουργία Ωφέλιμη λειτουργία Οριακή λειτουργία Πιθανή ζημιά

23 Ριπές του Ανέμου Ορίζεται ως η ξαφνική και μικρής διάρκειας (~20 sec) αύξηση της ταχύτητας του ανέμου. Η ταχύτητα του ανέμου μετά το πέρας της ριπής επανέρχεται στα προηγούμενα επίπεδα Εμπειρικός κανόνας: Η ριπή συνήθως ξεπερνά τα +9 m/sec από τα συνήθη επίπεδα Καθορίζει την κόπωση της πτερωτής της ανεμογεννήτριας Αν οι ριπές διαρκέσουν περισσότερο από 30 sec θα πρέπει να υπάρχει πρόβλεψη η αιολική μηχανή να τεθεί εκτός λειτουργίας

24 f(%) Δυστυχώς ο αέρας είναι στατιστικής φύσης. Κατανομή Weibull f v = k c v c k e v c k και c παράμετροι που προσδιορίζονται από τα δεδομένα Π.χ. υπολογιστής κατανομής k 14 Σύγκριση Πειράματος-Θεωρίας Ταχύτητα Ανέμου (m/sec)

25 Ευτυχώς υπάρχει ένας σύμμαχος, το ύψος (αλλά και η απόσταση από την ακτή για παράκτιες ανεμογεννήτριες)

26 Τύποι ανεμογεννητριών

27 Οριζόντιου άξονα - Κατακόρυφου άξονα

28 Κατακόρυφου άξονα H-rotor Darrieus Savonius

29 Προσανατολισμός: προσήνεμα - υπήνεμα έχει επικρατήσει ο πρώτος

30 Ενός πτερυγίου Δυο πτερυγίων Τριών πτερυγίων Πολλαπλών πτερυγίων Αποδεικνύεται ότι όσο λιγότερα πτερύγια έχουμε τόσο πιο αποτελεσματική είναι η ανεμογεννήτρια (για την ίδια επιφάνεια) Η μια πτερυγίων δεν είναι ζυγισμένη και σε μεγάλες γωνιακές ταχύτητες μπορεί να καταστραφεί Η δυο πτερυγίων δεν είναι οπτικώς αποδεκτή (για αισθητικούς λόγους) Επομένως τα τρία πτερύγια είναι η ιδανική λύση. Τα πολλαπλά πτερύγια συνήθως απαντούται σε αντλίες νερού (όπου απαιτείται μεγάλη αρχική ροπή για την εκκίνηση του μοτέρ.

31 Αύξηση των διαστάσεων οδηγεί σε αύξηση της ισχύος

32 Παλαιότερα οι βάσεις αποτελούνταν από δικτυώματα, τώρα από μονούς στύλους

33 Παράκτιες ανεμογεννήτριες