ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΑΠΕ Διάρθρωση Εργαστηρίου Παλαιοί Φοιτητές * Τελική Εξέταση Εργαστηρίου 4 Εργαστηριακές Εβδομάδες στο Εξάμηνο Εργαστηριακές Ομάδες ΟΜΑΔΑ Α : ΔΕΥΤΕΡΑ 16:00-19:00 ΟΜΑΔΑ Β : ΤΡΙΤΗ 17:00-20:00 ΟΜΑΔΑ Γ : ΤΕΤΑΡΤΗ 17:00-20:00 ΟΜΑΔΑ Δ : ΠΕΜΠΤΗ 16:00-19:00 ΟΜΑΔΑ Ε : ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 14:00-17:00 Γ. ΒΙΣΚΑΔΟΥΡΟΣ Ι. Φραγκιαδάκης Φ. Μαυροματάκης Διάρθρωση Εργαστηρίου Άσκηση 1 : Μετρήσεις με πυρανόμετρο (Νόμος Lambert) Άσκηση 2 : Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων πυκνότητας ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας Άσκηση 3 : Χαρακτηριστικές I-V ΚΑΙ P V ΦΒ στοιχείου Άσκηση 4 : Μελέτη μικρής ανεμογεννήτριας Τελικός Βαθμός Εργαστηρίου X * Μ.Ο. Ασκήσεων + (1-X)*Τ.Τest X : Συντελεστής που θα αποφασιστεί στο τέλος Δικαίωμα εξέτασης στο Τελικό Test Παρακολούθηση τουλάχιστον το 50% των εργαστηριακών ασκήσεων. (Μέχρι 2 απουσίες) ΚΑΙ Μ.Ο. Ασκήσεων 5.0 Εισαγωγή Διάρθρωση Μαθήματος Ηλιακή Ακτινοβολία Ημερήσια Κίνηση του Ήλιου Συλλέκτες Ημιαγωγοί ΦΒ φαινόμενο ΦΒ σύστημα Ενεργειακοί υπολογισμοί Εφαρμογές : Φωτιστικό εξωτερικού χώρου, Παραθεριστική κατοικία) Αιολικά Συστήματα Άλλες Μορφές Α.Π.Ε. (Υδροηλεκτρικά Συστήματα, Γεωθερμικά Συστήματα, Βιομάζα, κ.α.) 1
Στόχος του μαθήματος Πηγές ηλ. ενέργειας ΑΠΕ Φωτοβολταϊκά Εφαρμογές που απαιτούν ηλεκτρική ενέργεια - Φωτισμός εξωτ. χώρων-δρόμων - Κατοικίες - Άντληση - Αναμεταδότες - Φάροι... ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ - Ηλιακή ακτινοβολία - Συλλέκτες - Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο - Χαρακτηριστικά ΦΒ στοιχείου - πλαισίου - Παραγωγή ηλεκτρ. ενέργειας από ΦΒ συστοιχία - Παραδείγματα μελέτης ΦΒ συστήματος Ενεργειακή κατάσταση παγκοσμίως Νυχτερινός φωτισμός το 2000 Πληθυσμός (Δις) - Ηλ. Ενέργεια (10 3 xtwh/y) 30 25 20 15 10 5 0 Πληθυσμός γης Ετησίως παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια 1980 1990 2000 2010 2020 Έτη Η παγκόσμια ζωή και οικονομία εξαρτάται δραματικά από την χρήση των συμβατικών μορφών ενέργειας. 2009: Το 1/4 του πληθυσμού της γης (1,5 δισ), δεν είχε πρόσβαση στην ηλεκτρική ενέργεια (κυρίως σε Αφρική και Ασία). 2
Νυχτερινός φωτισμός το 2070 Συμβατικές ενεργειακές πηγές Πηγές αποθεμάτων Κάρβουνο Πετρέλαιο (85% ΑΧ 55% ΥΑΧ) Φυσικό αέριο Πυρηνική ενέργεια ~ 6,5% παγκοσμίως Παγκ. εγκατ. ισχύς: 370 GW Γαλλία: 63,5 GW ΑΧ: Αναπτυγμένες Χώρες ΥΑΧ: Υπό Ανάπτυξη Χώρες Ποσοστά παραγόμενης ενέργειας και εγκατεστημένης ισχύος ανά πηγή ενέργειας Τιμές αργού πετρελαίου Ονομαστική Πραγματική $2008 Ρουμανία οι πρώτες πετρελαιοπηγές 3
Κρίσεις του 1973 και του 1979 Τιμές αργού πετρελαίου $16 $40 $3 $12 $0.90 $3.45 Ενέργεια Συμβατικών Καυσίμων Κατανάλωση της ενέργειας, σε ετήσια βάση παγκοσμίως 1 liter gasoline = 32 MJ 1 US gallon gasoline = 121 MJ 1 boe (barell of oil equivalent) = 159 liter = 6.1 GJ = 5.8 million Btu = 1700 kwh 1 metric tonne gasoline = 1356 liter = 43.5 GJ 1 liter diesel = 36.4 MJ 1 US gallon diesel = 130500 Btu 1 metric tonne coal = 27-30 GJ (bituminous/anthracite) = 15-19 GJ (lignite/sub-bituminous) 1 cubic meter natural gas = 35 MJ Πρωτογενής Ενέργεια (EJ) Ηλεκτρικός κινητήρας Κινητήρας βενζίνης Λυχνία κενού Εμπορική αεροπορία Τηλεόραση Μικροτσίπ Πυρηνική ενέργεια Ανανεώσιμες Πυρηνική ενέργεια Φ. αέριο Πετρέλαιο Άνθρακας Exajoule EJ =10 18 joules Ατμομηχανή Βιομάζα 4
Κατανάλωση της ενέργειας, σε ετήσια βάση παγκοσμίως 35000 Άλλο εκατομύρια ΤΙΠ 30000 25000 ΘΗΣ Εν. Καλλιέργειες Αιολική ενέργεια 20000 15000 Υδροηλεκτρικά Πυρηνικά Φ. αέριο 10000 5000 Ηλεκτρική ενέργεια από κάρβουνο και πετρέλαιο Κοινωνικά και περιβαλλοντικά προβλήματα : Μελλοντική ανάπτυξη τρίτου κόσμου Ρύπανση και κλιματικές μεταβολές Οικονομικής και πολιτικής εξάρτησης και ισορροπίας Καταστροφών στην γήινη χλωρίδα και πανίδα Απειλής της ανθρώπινης υγείας Πετρέλαιο Άνθρακας Παραδ. Βιομάζα 0 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 Πηγή: SHELL Εκπομπές ρύπων Παραγωγή και Χρήση Συμβατικών Μορφών Ενέργειας Ταξινόμηση περιβαλλοντικών προβλημάτων κατά την παραγωγή και χρήση των συμβατικών μορφών ενέργειας The carbon footprint of PV systems - assuming a location in southern Europe ranges from 16 to 32 gco2 eq. per kwh compared to between 300 and 1000 g CO2 eq. per kwh when produced from fossil fuels. 5
Παραγωγή και Χρήση Συμβατικών Μορφών Ενέργειας Ενέργεια Ταξινόμηση περιβαλλοντικών προβλημάτων κατά την παραγωγή και χρήση των συμβατικών μορφών ενέργειας Ηλεκτρική ενέργεια από πυρηνικά εργοστάσια 1 liter gasoline = 32 MJ 1 US gallon gasoline = 121 MJ 1 boe (barell of oil equivalent) = 159 liter = 6.1 GJ = 5.8 million Btu = 1700 kwh 1 metric tonne gasoline = 1356 liter = 43.5 GJ 1 liter diesel = 36.4 MJ 1 US gallon diesel = 130500 Btu 1 metric tonne coal = 27-30 GJ (bituminous/anthracite) = 15-19 GJ (lignite/sub-bituminous) 1 cubic meter natural gas = 35 MJ Ηλεκτρική ενέργεια από πυρηνικά εργοστάσια Η πυρηνική ενέργεια δεν είναι ασφαλής 1. Πυρηνικά απόβλητα 2. Πυρηνικά όπλα 3. Τρομοκρατικά χτυπήματα ή Ατυχήματα Η πυρηνική ενέργεια είναι η ακριβότερη μορφή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Δεν παράγει αέρια του θερμοκηπίου (υδρογονάθρακες) Το κυπαρίσσι δίπλα στις «πράσινες» καμινάδες δεν είναι τυχαίο 6
Τα ενεργειακά αποθέματα της Γης είναι πεπερασμένα Ηλιακή ακτινοβολία στη διάρκεια ενός έτους Ουράνιο Φυσικό αέριο Παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας ετησίως Πετρέλαιο Άνθρακας Τα αποθέματα του άνθρακα αναμένεται να διαρκέσουν για περίπου 150 χρόνια. Το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και το Ουράνιο θα εξαντληθούν σε περίπου 40 χρόνια. Ο ήλιος, όμως, θα συνεχίσει να παρέχει ενέργεια για άλλα 5 δις χρόνια. Παρέχει περίπου 2.500 φορές την ποσότητα που καταναλώνουμε κάθε χρόνο! Ήλιος Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Υδατόπτωση Θαλάσσια Κύματα - Ρεύματα Γεωθερμία Βιομάζα Αιολικά συστήματα, 2012: Παγκοσμ.: 282 GW, Ευρώπη: 106 GW Ελλάς: 1,75 GW Ηλιακά - Ηλιοθερμικά - Θερμικά εργοστάσια - ΦΒ συστήματα Οι περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας προέρχονται άμεσα ή έμμεσα από τον ήλιο Ήλιος Ήλιος Άνεμος Ήλιος + Άνεμος Εξάτμιση Ήλιος+Νερό Βλάστηση Γεωθερμία Ενέργεια των κυμάτων και παλίρροιας Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα ΑΠΕ Πλεονεκτήματα Είναι πρακτικά ανεξάντλητες Συμβάλλουν στη μείωση της εξάρτησης από τις συμβατικές πηγές ενέργειας Ενισχύουν την ενεργειακή ανεξαρτησία σε εθνικό επίπεδο Είναι φιλικές προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο Μειονεκτήματα Έχουν χαμηλή πυκνότητα ισχύος και ενέργειας Παρουσιάζουν διακυμάνσεις διαθεσιμότητάς Χαρακτηρίζονται από χαμηλό συντελεστή χρησιμοποίησης, CF. Το κόστος επένδυσης ανά μονάδα εγκατεστημένης ισχύος είναι ακόμη υψηλό. 7
Ηλεκτρική ενέργεια από ΑΠΕ παγκοσμίως (%) Ενεργειακή κατανάλωση στις ΗΠΑ Παγκόσμια κατανάλωση Ενεργειακή Κατανάλωση Ελλάδα Ε.Ε. Συνολική Τελική Κατανάλωση Ενέργειας ανά καύσιμο (σε ΜΤΙΠ) -Εξέλιξη μεταξύ1990 και 2009 Πηγή: Greece 2011, European Commission, DG Energy, A1 June 2011 Πηγές δεδομένων: EC (ESTAT, ECFIN), EEA 8
Υδροηλεκτρική ενέργεια: ενέργεια που παράγεται από την πτώση του νερού των μικρών ή μεγάλων ποταμών, υδρορευμάτων ή πηγών σε υδροτροχούς, με αποτέλεσμα την περιστροφή τους και την παραγωγή μηχανικού ή ηλεκτρικού ρεύματος. Σε ένα υδροηλεκτρικό σταθμό το νερό διοχετεύεται σε καθοδικό αγωγό, αποκτάει κινητική ενέργεια και περιστρέφει ένα υδρόμυλο ή ένα υδροστρόβιλο. ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Χωρίζουμε τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς με βάση: To ύψος πτώσης των υδάτων Τη διαθεσιμότητα της ηλεκτροπαραγωγού μονάδας Το είδος κατασκευής της υδροηλεκτρικής μονάδας Τη ισχύ που μπορούν να παράγουν Ειδικά στην Ελλάδα, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται στους μεγάλους υδροηλεκτρικούς σταθμούς όταν η ισχύς είναι μεγαλύτερη των 10MW και στους μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς όταν η ισχύς είναι μικρότερη των 10MW. 33 Υδατόπτωση Pel el g H Q 34 Παράδειγμα Υπολογίστε την παροχή ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού ισχύος 150kW και συνολικής απόδοσης 85% αν γνωρίζετε ότι η πτώση του νερού γίνεται από ύψος 40m. (Δίνεται ότι η πυκνότητα του νερού είναι 1000 kg/m3 και η επιτάχυνση της βαρύτητας 9.81m/s2). Pel * g * Q * h * n Q Pel 150 *103 0.45m 3 / sec * g * h * n 1000 * 9.81* 0.85 * 40 Το υδροηλεκτρικό εργοστάσιο του Λάδωνα, στην Αρκαδία 9
Πλεονεκτήματα των υδροηλεκτρικών σταθμών: Το φράγμα Itaipu στα σύνορα Παραγουάης και Βραζιλίας. Είναι καθαρή και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας Μπορούν να τεθούν σε λειτουργία αμέσως μόλις ζητηθεί επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια Μέσω των υδροταμιευτήρων μπορούν να ικανοποιηθούν και άλλες ανάγκες, όπως ύδρευση, άδρευση, δημιουργία υγροτόπων κλπ. Μειονεκτήματα των υδροηλεκτρικών σταθμών: Μεγάλο κόστος κατασκευής φραγμάτων και εξοπλισμού των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, καθώς και μεγάλος χρόνος μέχρι την αποπεράτωση του έργου Έντονη περιβαλλοντική αλλοίωση στην περιοχή του ταμιευτήρα ( μετακίνηση πληθυσμών, υποβάθμιση περιοχών, αλλαγή στην χλωρίδα και πανίδα καθώς και στο τοπικό κλίμα). Η διεθνής πρακτική σήμερα προσανατολίζεται στην κατασκευή μικρών φραγμάτων. Το φράγμα Three gorges στην Κίνα. 37 38 Ενέργεια από την θάλασσα Τα τέσσερα σημαντικότερα μεγάλα υδροηλεκτρικά συγκροτήματα στην Ελλάδα είναι: Το συγκρότημα Αχελώου, που περιλαμβάνει τους σταθμούς Κρεμαστών-Καστρακίου-Στράτου(ισχύς 907MW) Το συγκρότημα Αλιάκμονα, που περιλαμβάνει τους σταθμούς Πολυφύτου-Σφηκιάς-Ασωμάτων( ισχύς 789MW) Το συγκρότημα Αράχθου, που περιλαμβάνει τους σταθμούς Πουρναρίου Ι&ΙΙ(ισχύς 333,5MW) Το συγκρότημα Νέστου που περιλαμβάνει τους σταθμούς Θησαυρού-Πλατανοβρύσης( ισχύς 489MW) Η θάλασσα είναι ο μεγαλύτερος ηλιακός συλλέκτης στον πλανήτη (70%) Θερμική ενέργεια (συστήματα κλειστού τύπου: θερμή επιφάνεια θάλασσας εξάτμιση υγρού Στρόβιλος γεννήτρια ηλεκτρ. ενέργεια Μηχανική ενέργεια Σε αντίθεση με τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα, δεν έχει γίνει συστηματική αξιοποίηση των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Σε λειτουργία υπάρχουν 14 μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί. Το μέλλον όμως προβλέπεται... Καθώς έχουν υποβληθεί αιτήσεις για 110 μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς Παλίρροιες (εκμετάλλευση της διαφοράς ύψους λόγω της ανόδου της επιφάνειας της θάλασσας) Κύματα (εκμετάλλευση της ταλάντωσης των κυμάτων συνήθως με χρήση πλωτήρων) 39 10
Ενέργεια παλιρροϊκών κινήσεων και θαλασσίων ρευμάτων Ενέργεια κυμάτων Βαλβίδα εισόδου αέρα Έξοδος αέρα Γεννήτρια Φτερωτή Κατεύθυνση κυμάτων Pelamis (750 kw) Βάθος 50 μέτρα, 2-10 km από την ακτή. Υποθαλάσσια ηλεκτρογεννήτρια Κίνηση ανεμογεννήτριας με συμπίεση του εσωτερικού αέρα στη διάταξη, με αξιοποίηση του κυματισμού. Γεωθερμική ενέργεια ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε εργοστάσια Απευθείας χρήση γεωθερμική ενέργεια ατμός στρόβιλος ηλεκτρ. ενέργεια) θέρμανση νερού μέσω εναλλάκτη θερμότητας, district heating systems, Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας εναλλάκτες εδάφους-αέρος 43 11
Τηλεθέρμανση Ξενώνα Τραϊανούπολης Μορφές γεωθερμικής ενέργειας Γεωθερμία υψηλής ενθαλπίας: Θερμότητα υπόγειων πετρωμάτων & υδάτων θερμοκρασίας > 150 º Γεωθερμία μέσης ενθαλπίας: Θερμότητα υπόγειων πετρωμάτων & υδάτων θερμοκρασίας 90 ºC - 150 ºC Γεωθερμία χαμηλής ενθαλπίας: Θερμότητα υπόγειων πετρωμάτων & υδάτων θερμοκρασίας 25-90 ºC Αβαθής Γεωθερμία: Θερμότητα πετρωμάτων μικρού βάθους και επιφανειακών υδάτων < 25 ºC Τηλεθέρμανση 5 κτιρίων (ξενώνες & κτίριο λουτρών) Θερμοκρασία 550C Θέρμανση με ενδοδαπέδιο σύστημα & παραγωγή ζεστού νερού Γεωθερμική Αντλία Θερμότητας (ΓΑΘ) Θέρμανση/ψύξη και ζεστό νερό χρήσης στα κτίρια με αναστρέψιμη αντλία θερμότητας και με χρήση του υπεδάφους ως πηγή/αποδέκτη θερμότητας Ξήρανση προϊόντων Θερμοκήπια Αναστρέψιμη αντλία θερμότητας θέρμανση/ψύξη Αντλία θερμότητας νερού-νερού Χρήση ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία του ψυκτικού κυκλώματος 12
Γεωθερμική ενέργεια Γεωθερμικός κλιματισμός: Λίγα μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης η θερμοκρασία του εδάφους είναι σταθερή στους 18-20 βαθμούς Κελσίου. Αν εκμεταλλευτούμε τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ υπεδάφους και επιφάνειας, μπορούμε να θερμάνουμε χώρους το χειμώνα και να τους ψύξουμε αντίστοιχα το καλοκαίρι, με τη χρήση μιας γεωθερμικής αντλίας θερμότητας Γεωθερμική γεώτρηση στη Ν. Κεσσάνη (Ν. Ξάνθης) Βιομάζα Η καύση της βιομάζας παράγει περίπου την ίδια ποσότητα CO2 με τα ορυκτά καύσιμα, αλλά η ανάπτυξη νέων φυτών στην θέση αυτών που χρησιμοποιήθηκαν ως βιομάζα διατηρεί την ισορροπία του συστήματος ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΒΙΟΜΑΖΑ - ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ Βιοκαύσιμο Το υγρό ή αέριο καύσιμο το οποίο προορίζεται για μετακίνηση και το οποίο παράγεται από βιομάζα. Βιοαιθανόλη Βιοντίζελ Βιοαέριο Βιομεθανόλη 51 52 13
Παραγωγή βιοκαυσίμων στην Ελλάδα Βιοκαύσιμα 1ης γενιάς: ανήκουν τα βιοκαύσιμα που παράγονται από σπαρτά (πχ. καλαμπόκι) Βιοκαύσιμα 2ης γενιάς:ανήκουν τα βιοκαύσιμα που παράγονται από αγροτικά και δασικά υπολείμματα Πλεονεκτήματα των βιοκαυσίμων Είναι φιλικά προς το περιβάλλον Νέες θέσεις εργασίας στα εργοστάσια παραγωγής βιοκαυσίμων αλλά και νέες θέσεις για τους αγρότες που καλλιεργούν τα φυτά από τα οποία προέρχονται τα βιοκαύσιμα Στην Ελλάδα η παραγωγή και κατανάλωση βιοκαυσίμων βρίσκεται ακόμα σε αρχικό στάδιο αλλά προχωράει με όλο και μεγαλύτερους ρυθμούς. Ακολουθώντας και την Ευρωπαϊκή οδηγία 2003/30/EC έχει φτάσει το ποσοστό των βιοκαυσίμων που υπάρχουν στην ελληνική αγορά στο 5,75% μέχρι το 2010 Μειονεκτήματα των βιοκαυσίμων Αύξηση τιμών στις πρώτες ύλες πχ καλαμπόκι αλλά και ταυτόχρονη αύξηση στις τιμές των προϊόντων που εξαρτώνται από αυτές Πιθανή επιδείνωση της πείνας στις αναπτυσσόμενες χώρες, λόγω αύξησης του κόστους των τροφίμων 53 ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 54 ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 55 Η κινητική ενέργεια του ανέμου κινεί τα πτερύγια τεράστιων ανεμοτουρπίνων, που είναι συνδεδεμένες με ανεμογεννήτριες και παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. 56 14
Πλεονεκτήματα από την Εκμετάλλευση της Αιολικής Ενέργειας: Πλεονεκτήματα από την Εκμετάλλευση της Αιολικής Ενέργειας: Πιο κατανεμημένη και αποκεντρωμένη ενεργειακή παραγωγή. Μειώνονται οι εκπομπές θερμοκηπιακών αερίων σε σχέση με συμβατικές μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ενίσχυση της ασφάλειας του ενεργειακού ανεφοδιασμού. Είναι από τις πιο οικονομικές πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται σήμερα καθώς αφθονεί η διαθέσιμη πηγή, ο άνεμος. Δεν εμποδίζει τις γεωγραφικές τις γεωγραφικές και κτηνοτροφικές δραστηριότητες καθώς το 99% της γης που φιλοξενεί αιολικό πάρκο είναι διαθέσιμο για χρήσεις. Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες είναι πολύ ήσυχες. επίπεδο της έντασης του ήχου σε απόσταση 40 μέτρων από μια ανεμογεννήτρια (50-60 db(a)), είναι αντίστοιχο με την ένταση μιας συζήτησης. 57 58 ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΗΝ ΕΥΡΩΠΗ Μειονεκτήματα Η τεχνολογία της αιολικής ενέργειας απαιτεί μια αρχική επένδυση υψηλότερη από εκείνη των γεννητριών που λειτουργούν με καύση ορυκτών. Ο άνεμος είναι περιοδικά διακοπτόμενος και δεν φυσά πάντα όταν ο ηλεκτρισμός απαιτείται. Τα κατάλληλα σημεία για αιολικά πάρκα συχνά βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές, μακριά από πόλεις όπου χρειάζεται ο ηλεκτρισμός. Τα αιολικά πάρκα μπορεί να συναγωνιστούν άλλες χρήσεις της γης και αυτές οι εναλλακτικές χρήσεις ίσως χαίρουν μεγαλύτερης εκτιμήσεως απ ότι η παραγωγή ηλεκτρισμού. Προβληματισμός για τον θόρυβο που παράγεται από τις λεπίδες του ηλεκτρικού κινητήρα (ρότορα), την αισθητική επίπτωση και τα πουλιά που μερικές φορές έχουν σκοτωθεί καθώς πετούσαν προς τους ηλεκτρικούς κινητήρες. Τα περισσότερα από τα παραπάνω προβλήματα έχουν ήδη λυθεί. 59 60 15
Αιολική ενέργεια Αιολικά πάρκα στη θάλασσα!! Ηλεκτροπαραγωγή από Α/Γ στην ΕΕ -27 για τα έτη 2010-2011 (TWh) Ελλάδα 2011: 13η στην συνολική λίστα της ΕΕ-27 2010: ~ 1,4% του συνόλου της παραγωγής αιολικής ενέργειας στην ΕΕ-27 Το Alpha Ventus είναι το πρώτο παγκόσμια αιολικό πάρκο ανοιχτής θαλάσσης και το προετοιμάζουν οι Γερμανοί στα ανοιχτά της Βόρειας Θάλασσας (45 χιλιόμετρα βόρεια της νήσου Μπόρκουμ). Δεκάδες άλλα παρόμοια, γιγαντιαία πάρκα πρόκειται να ακολουθήσουν ενώ 24 έχουν ήδη εγκριθεί από τους αρμόδιους φορείς. 2011: ~ 1,2% του συνόλου της παραγωγής αιολικής ενέργειας στην ΕΕ-27 Πηγή: EurObserv ER 2012 62 Στην Ελλάδα Αιολική ενέργεια Παρέχονται οικονομικά κίνητρα υπό μορφή κυβερνητικής επιδότησης ή χορηγίας για την πραγματοποίηση επενδύσεων στον τομέα της παραγωγής ηλεκτρισμού από ΑΠΕ. Παγκ.: ~282 GW (2012) Ευρώπη: ~106 GW 1 PΑΓ η ολ ρ S C p υ 3 2 Για μεγάλα εμπορικά αιολικά συστήματα (δυναμικότητας πέραn των 1 ΜW) η επιδότηση γίνεται επί της παραγόμενης KWh. 63 Αιολικό πάρκο στην περιοχή Αχλάδια Σητείας Κρήτης, ισχύος 27,5 MW 16
Αιολική ενέργεια στην Ελλάδα ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικά συστήματα εκδόθηκαν σε πρώτο στάδιο, άδειες συνολικής ισχύος 40000 MW Η αντίσταση από τις τοπικές κοινωνίες για τη δημιουργία των αιολικών πάρκων αποτελεί το βασικότερο εμπόδιο στην ανάπτυξή τους. Κάποιοι αντιδρούν από φόβο στο νέο και άγνωστο! Κάποιοι άλλοι από καθαρά ιδιοτελή ελατήρια : εκμετάλλευση και ανάπτυξη της περιοχής για τουριστικούς σκοπούς! 65 66 Μορφές των ΑΠΕ - Ηλιακή Ενέργεια ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Χαρακτηρίζεται το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο. Τέτοιες είναι το φως ή φωτεινή ενέργεια, η θερμότητα ή θερμική ενέργεια καθώς και διάφορες ακτινοβολίες ή ενέργεια ακτινοβολίας. 16,17 ΜΑΙΟΥ- Ευρωπαϊκή ημέρα Ήλιου. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Μεγάλη ποσότητα. Χαμηλό κόστος Δεν ρυπαίνει το περιβάλλον ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ: Μικρή πυκνότητα ενέργειας( ποσότητα ανά μονάδα επιφάνειας) Πρόβλημα αποθήκευσης ενέργειας σε μεγάλες ποσότητες. Ηλιακή Ενέργεια: αξιοποιείται μέσω διάφορων τεχνολογιών που εκμεταλλεύονται τόσο τη θερμότητα όσο και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα του ήλιου. Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, διακρίνονται σε: Θερμικά Ηλιακά Συστήματα Παθητικά Ηλιακά και Υβριδικά Συστήματα Φωτοβολταϊκά Ηλιακά Συστήματα 67 17
Μορφές των ΑΠΕ Θερμικά Ηλιακά Συστήματα: ακτινοβολία σε θερμότητα μετατρέπουν Ηλιακή Ενέργεια στο παρελθόν την ηλιακή Τα πρώτα ΘΗΣ στις ΗΠΑ Ηλιακός θερμοσίφωνας, Pamona Valley 1911 Ηλιακή θέρμανση πισίνας Η αγορά των ΘΗΣ Ηλιακοί συλλέκτες Η Ελλάδα κατέχει την 6η θέση παγκοσμίως σε απόλυτες τιμές εγκατεστημένης θερμικής ισχύος από θερμικά ηλιακά συστήματα Η Ελλάδα κατέχει τη 3η θέση στην Ευρώπη και την 4η παγκοσμίως στην επιφάνεια συλλεκτών εν λειτουργία, αν αυτή αναχθεί στον πληθυσμό της 18
Μορφές των ΑΠΕ Φωτοβολταϊκή ενέργεια Παθητικά Ηλιακά και Υβριδικά Συστήματα: αφορούν κατάλληλες αρχιτεκτονικές λύσεις και χρήση κατάλληλων δομικών υλικών για τη μεγιστοποίηση της απ' ευθείας εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας για θέρμανση, κλιματισμό ή φωτισμό Φωτοβολταϊκό στοιχείο κρυσταλλικού Πυριτίου Φωτοβολταϊκά - Εφαρμογές Φωτοβολταϊκό πλαίσιο κρυσταλλικού Πυριτίου. Πως λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά συστήματα; Τα φωτοβολταïκά συστήματα: Δεν έχουν μηχανικά μέρη, είναι πιο ελαφριά από τα παραδοσιακά ηλιακά, τοποθετούνται στις οροφές των σπιτιών ή οπουδήποτε θέλουμε να τα τοποθετήσουμε κάτω από τον ήλιο, μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. 76 19
ΦΒ συστήματα Εγκατεστημένη ισχύς μέχρι το 2011 Α.Π.Ε. Στόχοι Λευκής Βίβλου (1997) Παγκοσμίως: 67,4 GWp Ευρώπη: Γερμανία: ΗΠΑ: Ιαπωνία: Ελλάς: 51,4 GWp 24,7 GWp 4,4 GWp 4,9 GWp 0,63 GWp Ποσοστό συμμετοχής των Α.Π.Ε. στην παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια, μέχρι το 2010 και μέχρι το 2020. Ευρωπαϊκή Ένωση: 2010: 22,1% 2020: 33,0% Ελλάς: 2010: 20,1% 2020: 29.0% Ευρωπαϊκή Ένωση Εγκαταστημένη ισχύς ΦΒ συστημάτων Σύγκριση τάσεων με στόχους Λευκής Βίβλου 30000 (MWð) Παρ. κατάσταση Λευκή βίβλος 25000 Εγκατεστημένη Ισχύς ΦΒ 20000 15000 10000 5000 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Έτη 20