ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΚΑΙ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ Γ. Λεουτσάκος Δρ. Μηχ/γος Μηχ/κός Αττικό Μετρό Α.Ε., Αθήνα ΗΜΕΡΙΔΑ ΙΕΝΕ, «ΕΝΕΡΓΕΙΑ & ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ» ΥΜΕ, 28 Μαρτίου 2007
ΧΑΡΤΗΣ ΜΕΤΡΟ ΑΘΗΝΑΣ
Γενικά Η ηλεκτρική κατανάλωση για το 2006 για το εν λειτουργία δίκτυο των γραμμών 2 & 3 του μετρό (μη προσμετρώντας το τμήμα Πλακεντία Αεροδρόμιο) ήταν 87,5 GWh, που αντιστοιχούν σε 10 % περίπου του συνολικού λειτουργικού κόστους της εταιρίας λειτουργίας. Η θέση σε λειτουργία έως το 2010 των επεκτάσεων προς Αιγάλεω, Χαϊδάρι, Ελληνικό, Ανθούπολη, οι τρείς ενδιάμεσοι σταθμοί της γραμμής 3 - Χολαργός Νομισματοκοπείο, Αγ. Παρασκευή καθώς και δύο νέα αμαξοστάσια θα προσθέσουν περίπου άλλες 50 GWh Η κατανάλωση του ΗΣΑΠ γραμμή 1 για το 2006 ήταν περίπου 54 GWh. Η εκτίμηση της κατανάλωσης στο σύνολο του δικτύου μετρό το 2010 θα είναι περίπου 200 GWh ετησίως, Η επέκταση προς Πειραιά και η νέα γραμμή 4 αναμένονται να προσθέσουν άλλες περίπου 95 GWh. Συνεπώς στον χρονικό ορίζοντα της επόμενης δεκαετίας (δηλ. περίπου στο 2017), η ηλεκτρική κατανάλωση θα είναι 300 GWh περίπου ετησίως.
Συστήματα που καταναλώνουν ενέργεια στο δίκτυο του Μετρό (#1) (α) «Κτιριακά» ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα Αερισμός σηράγγων Αερισμός, Θέρμανση και Κλιματισμός (HVAC) Φωτισμός. Ανελκυστήρες. Κυλιόμενες κλίμακες. Αντλιοστάσια Πυρανίχνευση πυρόσβεση
Συστήματα που καταναλώνουν ενέργεια στό δίκτυο του Μετρό (#2) (β) Σιδηροδρομικά συστήματα Σύστημα ισχύος έλξης 750 V DC Σύστημα παροχής βοηθητικής ισχύος 110V DC. Συστήματα αδιάλειπτης παροχής ισχύος (UPS). Σηματοδότηση Ράδιο τηλεπικοινωνίες (TETRA) Αυτόματο Τηλεφωνικό Σύστημα (PABX) Τηλεφωνικό Σύστημα Απευθείας Γραμμής (DLT) Σύστημα ωρολογίων και διανομής χρόνου Κλειστό κύκλωμα τηλεόρασης (CCTV). Σύστημα αναγγελιών (PA) Σύστημα ενδοεπικοινωνίας intercom. Σύστημα ασφαλείας - ελέγχου παραβίασης. Σύστημα πληροφόρησης επιβατών (PIS). Σύστημα συλλογής κομίστρου. Ψηφιακό σύστημα μετάδοσης δεδομένων.
Συστήματα που καταναλώνουν ενέργεια στό δίκτυο του Μετρό (#3) (γ) Αμαξοστάσια Κτιριακά ηλεκτρομηχανολογικά αντλιοστάσια, πυρόσβεση, κλπ) αμαξοστασίων (αερισμός, φωτισμός, Εξοπλισμός συντήρησης (τόρνοι, πρέσσες, δράπανα, γερανογέφυρες, πεπιεσμένος αέρας, κλπ) Τα παραπάνω Ηλεκτρομηχανολογικά και Σιδηροδρομικά συστήματα (α), (β) και (γ) επιτηρούνται και ελέγχονται από τα : Σύστημα PRCS (Τηλεχειρισμού και Ελέγχου Παροχής Ηλεκτρικής Ισχύος). Σύστημα BACS (Αυτοματισμού και Ελέγχου Κτιρίων) και καταναλώνουν ισχύ η οποία παρέχεται από : Σύστημα Παροχής Ισχύος 20kV AC Σύστημα Διανομής Ισχύος Χαμηλής Τάσης (400/230V AC)
Κατανομή κατανάλωσης ανά σύστημα Σύστημα GWh % 1 Σύστημα ισχύος έλξης 750 V DC 47,97 54,8 2 Σύστημα αερισμού σηράγγων - σταθμών και κλιματισμός 19,92 22,8 3 Κυλιόμενες κλίμακες και ανελκυστήρες 10,29 11,8 4 Φωτισμός και ρευματολήπτες 5,09 5,8 5 Ασθενή ρεύματα (συστήματα 10 έως 24) 2,36 2,7 6 Άλλα 1,87 2,1 Σύνολο 87,49 100% 5,8% 2,7% 2,1% Έλξη συρμών 11,8% 22,8% 54,8% Αερισμός σηράγγωνσταθμών Κλίμακες- Ανελκυστήρες Φωτισμός Ασθενή ρεύματα Άλλα
ΓΕΝΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΧΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΣΤΙΣ ΓΡΑΜΜΕΣ 2 & 3 Ανθούπολη Παροχή 20 KV Περιστέρι Ζεύγος Μ/Σ 20 KV / 240 V Αγ. Αντώνιος Υ/Σ 'Ελξης 3.2 MVA Σεπόλια Αττική Σταθμός Λαρίσσης Μεταξουργείο Ομόμοια Πανεπιστήμιο Χαϊδάρι Αιγ'αλεω Ελαιώνας Κεραμεικός Μοναστηράκι Σύνταγμα Ευαγγελισμός Μέγαρο Μουσικής Αμπελόκηποι Πανόρμου Κατεχάκη Εθνική Άμυνα Χολαργός Νομισματοκοπείο Αγ. Παρασκευή Χαλάνδρι Πλακεντία Ακρόπολη Συγγρού-Φίξ Νέος Κόσμος Αγ. Ιωάννης Δάφνη Αγ. Δημήτριος Ηλιούπολη Άλιμος Αργυρούπολη Ελληνικό
Διάγραμμα Ετήσιας Κατανομής Ισχύος Στο Δίκτυο Μετρό 40 35 30 ΙΣΧΥΣ (MW) 25 20 15 10 5 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 ΩΡΕΣ ΑΝΑ ΕΤΟΣ
Μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας #1 1. Έλξη συρμών ( ~ 55 % της ενεργειακής κατανάλωσης) α. Δημιουργία τοπικού ελάχιστου ύψους στην μηκοτομή (έως 10 % εξοικονόμηση ενέργειας) Έδαφος Σταθμός 1 θ Σταθμός 2 Τραίνο Σήραγγα Ενδιάμεσο Φρέαρ β. Ανάκτηση ενέργειας από την πέδη των συρμών (έως 16 % εξοικονόμηση ενέργειας) γ. Λειτουργία με την χρήση ελεύθερης κύλισης των συρμών (έως 15 % εξοικονόμηση ενέργειας) δ. Λειτουργία με περιορισμό στην μέγιστη ένταση ρεύματος κινητήρων συρμών (12-15 % εξοικονόμηση ενέργειας) ε. Χρήση κινητήρων συρμών αυξημένης απόδοσης
Μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας #2 2. Αερισμός σηράγγων και σταθμών κλιματισμός ( ~ 23 % της ενεργειακής κατανάλωσης) α. Μεγιστοποίηση του φυσικού αερισμού σηράγγων και σταθμών με το φαινόμενο του εμβόλου των συρμών (έως 80 % εξοικονόμηση ενέργειας ως προς βεβιασμένο αερισμό) ΕΙΣΟΔΟΙ ΣΤΑΘΜΟΥ ΕΙΣΟΔΟΙ ΣΤΑΘΜΟΥ ΕΙΣΟΔΟΙ ΣΤΑΘΜΟΥ ΦΡΕΑΡ ΦΡΕΑΡ ΦΡΕΑΡ ΦΡΕΑΡ ΦΡΕΑΡ ΦΡΕΑΡ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΧΩΡΟΣ ΕΙΣΙΤΗΡΙΩΝ ΧΩΡΟΣ ΕΙΣΙΤΗΡΙΩΝ ΧΩΡΟΣ ΕΙΣΙΤΗΡΙΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΟ ΦΡΕΑΡ ΕΝΔΙΑΜΕΣΟ ΦΡΕΑΡ ΑΠΟΒΑΘΡΑ ΣΤΑΘΜΟΥ ΑΠΟΒΑΘΡΑ ΣΤΑΘΜΟΥ ΑΠΟΒΑΘΡΑ ΣΤΑΘΜΟΥ β. Αεροδυναμική βελτίωση των φτερωτών των ανεμιστήρων (2-5 % εξοικονόμηση ενέργειας) γ. Λειτουργία με έξυπνα συστήματα αυτομάτου ελέγχου δ. Χρήση κινητήρων ανεμιστήρων αυξημένης απόδοσης
Μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας #3 3. Κυλιόμενες κλίμακες ανελκυστήρες Κυλιόμενες κλίμακες : ~ 10 % της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης Ανελκυστήρες : ~ 2 % της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης Μέτρα μείωσης ενεργειακής κατανάλωσης : α. Χρήση ανάσχεσης λειτουργίας κυλιομένων κλιμάκων σε μηδενικό φορτίο (έως 25 % εξοικονόμηση ενέργειας) β. Χρήση κινητήρων αυξημένης απόδοσης σε κυλιόμενες κλίμακες και ανελκυστήρες
Μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας #4 4. Φωτισμός ( ~ 6 % της ενεργειακής κατανάλωσης) α. Λειτουργία συστημάτων φωτισμού με πολλαπλά κυκλώματα και έξυπνα συστήματα αυτομάτου ελέγχου β. Χρήση λαμπτήρων χαμηλής κατανάλωσης
Εξοικονόμηση ενέργειας Γενικά μέτρα Στα πλαίσια της γενικότερης πολιτικής εξοικονόμησης ενέργειας γίνεται επίσης προσπάθεια εφαρμογής των παρακάτω γενικών μέτρων : α. Χρήση κινητήρων αυξημένης απόδοσης (eff1 κατά CEMEP) σε όσον δυνατόν περισσότερα Η/Μ συστήματα. Απαγόρευση χρήσης κινητήρων eff3. β. Διόρθωση του συντελεστή ισχύος στους Υποσταθμούς Φωτισμού και Βοηθητικής Ισχύος (5-10 % εξοικονόμηση ενέργειας). Διερεύνηση εγκατάστασης φίλτρων σε συσκευές με μη γραμμική αντίσταση για αποφυγή αρμονικών. Χρήση μετασχηματιστών χαμηλών απωλειών γ. Χρήση φυσικού αερίου για θέρμανση στα αμαξοστάσια δ. Προδιαγραφές για εξοικονόμηση ενέργειας στα έργα ε. Προσπάθεια κατασκευής ελαφρύτερων τραίνων
Συμπεράσματα (#1) Το δίκτυο του μετρό αποτελεί έναν μεγάλο καταναλωτή ηλεκτρικής ενέργειας Κατανάλωση 87,5 GWh των εν λειτουργία γραμμών 2 & 3 το 2006, και με μεγάλο φορτίο βάσης, Κατανάλωση 54 GWh της γραμμής 1 ΗΣΑΠ. Εκτιμώμενη κατανάλωση 200 GWh ετησίως το 2010, και 300 GWh ετησίως περίπου το 2017 για το σύνολο του δικτύου καθώς αυτό επεκτείνεται Η έλξη των συρμών, ο αερισμός σηράγγων και σταθμών, οι κυλιόμενες κλίμακες - ανελκυστήρες και ο φωτισμός καταναλώνουν πάνω από το 95 % της συνολικής ενέργειας.
Συμπεράσματα (#2) Για κάθε ένα από τα προαναφερθέντα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα προβλέπονται και έχουν εφαρμοσθεί συγκεκριμένα μέτρα για την εξοικονόμηση ενέργειας που έχουν κυρίως μελετητικό ή λειτουργικό χαρακτήρα, παραπέμπουν στην χρήση νέων υλικών, νέων τεχνολογιών και έξυπνων συστημάτων αυτομάτου ελέγχου. Γενικότερα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας αφορούν την βελτίωση της απόδοσης των διαφόρων κινητήρων που χρησιμοποιούνται, την διόρθωση του συντελεστή ισχύος στους Υποσταθμούς Φωτισμού και Βοηθητικής Ισχύος του δικτύου, την εξάλειψη αρμονικών, την χρήση φυσικού αερίου για θέρμανση στα αμαξοστάσια κλπ. Ήδη εφαρμόζονται αρκετά μέτρα και επιτυγχάνουν σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας στο εν λειτουργία δίκτυο. Περαιτέρω μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης κατά 5-8% είναι εφικτή εάν διατεθούν τα απαιτούμενα κονδύλια για την βελτίωση υπαρχουσών υποδομών.