Ο ρόλος της αντλησιοταμίευσης στη Μεγιστοποίηση της διείσδυσης των ΑΠΕ Δημήτρης Κατσαπρακάκης & Δημήτρης Χρηστάκης Σητεία 22-Σεπτέμβρη-2010 Εργαστήρι Αιολικής Ενέργειας και Σύνθεσης Ενεργειακών Συστηµάτων ΤΕΙ Κρήτης www.wel.gr
Το Ελληνικό Σύστημα Παραγωγής και Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ισχύος
Η Γη είναι ένα νησί Ντία, Κρήτη, Γαύδος, Μυτιλήνη, Κάσος Αη Στράτης Λήμνος Ρόδος Αστυπάλαια Σκύρος.. Ηπειρωτικό Διασυνδεδεμένο Σύστημα
Η σημερινή κατάσταση στα Ελληνικά απομονωμένα νησιωτικά συστήματα Ηλεκτροπαραγωγής Η παραγωγή βασίζεται σε αυτόνομους Θερμοηλεκτρικούς Σταθμούς με καύσιμα το πετρέλαιο κίνησης και το Μαζούτ. Η προστιθέμενη στην Ελλάδα αξία στα καύσιμα και στην ηλεκτροπαραγωγή είναι μικρότερη του 40%. Το ειδικό κόστος της ηλεκτροπαραγωγής είναι πολύ μεγαλύτερο του μέσου κόστους στην Ελλάδα. Στα περισσότερα Ελληνικά νησιά διατίθεται σημαντικό Αιολικό Δυναμικό.
Το ειδικό κόστος ηλεκτροπαραγωγής
Το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας είναι συνάρτηση της διαχείρισης των φυσικών πόρων Η αγοραία ενέργεια είναι μέτρο της ικανότητας συστημάτων να εξυπηρετήσουν ανθρώπινες ανάγκες και να υλοποιήσουν οράματα κοινωνίας και επιβίωσης. Η αγοραία ενέργεια ορίζεται με το μέγεθός της αλλά και με το μέτρο της ποιότητάς της. Το μέτρο της ποιότητας της ισχύος είναι αναγκαίο για την ανάπτυξη της ελεύθερης αγοράς της ενέργειας.
Οι προοπτικές διείσδυσης των ΑΠΕ στα συστήματα ηλεκτροπαραγωγής στην νησιωτική Ελλάδα Αιολική Ενέργεια: Πολύ υψηλό Αιολικό Δυναμικό Δυνατότητα κάλυψης άνω του 100% της ντόπιας ζήτησης ενέργειας Γεωθερμία και Βιομάζα: Σποραδική δυνατότητα κάλυψης της τάξης του 10% της ντόπιας ζήτησης Δυνατότητα συμμετοχής ως μονάδες βάσης Αντλησιοταμίευση: Άριστη γεωμορφολογία για Υβριδικούς Σταθμούς Βασικός ο ρόλος της στην μεγάλη διείσδυση της Αιολικής Ενέργειας. Ηλιακά συστήματα (φωτοβολταϊκά και ηλιοθερμικά) Πολύ μεγάλο ειδικό κόστος παραγωγής Αδοκίμαστες τεχνολογίες για μεγάλης κλίμακας παραγωγή σε βάθος χρόνου. Περιβαλλοντικά μη δόκιμες λύσεις.
Μερικά από τα Συστήματα που μελετήθηκαν στο Εργαστήρι Αιολικής Ενέργειας και Σύνθεσης Ενεργειακών Συστημάτων του ΤΕΙ Κρήτης:
Στοιχεία ζήτησης Ενέργειας και ισχύος Crete Rhodes Lesvos Astypalaia Kasos - Karpathos Annual energy demand (MWh) 2.812.658 742.156 345.136 5.418 6.083 Annual maximum power demand (MW) 560,27 185,39 67,00 1,78 2,00 Reference year 2005 2005 2006 2004 2006
Maximization of wind power penetration with pumped storage system 1. Pw>Ρd Ρd: Pwd=Pd Ph=0 Pth=0 Pp=Pw-PdPd 2. Pw<Ρd Ρd: Pwd=Pw Ph=Pd-PwPw Pth=Pd =Pd-Pw-PhPh Pp=0
Διαστάσεις των Αντλησιοταμιευτήρων Crete Rhodes Lesvos Astypalaia Kasos - Karpathos Head height (m) 800,00 500,00 500,00 400,00 500,00 Penstock length (m) 4.000,00 3.000,00 4.000,00 2.500,00 3.000,00 PSS upper reservoir capacity (10 6. m 3 ) 12,00 7,00 1,50 0,20 0,30 PSS lower reservoir capacity (10 6. m 3 ) 15,00 10,00 2,50 sea sea
Wind parks minimum required power (MW) Hydro turbines minimum required power (MW) Pumps minimum required power (MW) Thermal power plants minimum required total power (MW) Results Crete Rhodes Lesvos Astypalaia Kasos - Karpathos 730,00 230,00 120,00 1,70 2,55 450,00 160,00 70,00 2,00 2,00 560,00 190,00 100,00 2,00 2,50 470,00 160,00 55,00 1,50 2,00 Penstock diameter (m) 5,80 4,80 3,00 0,60 0,50 Geothermal power plant (MW) 0,00 0,00 8,00 0,00 0,00 Biomass power plant (MW) 0,00 0,00 5,00 0,00 0,00
Χρηματοοικονομικά Μεγέθη Crete Rhodes Lesvos Astypalaia Kasos - Karpathos Initial cost (M ) 1.408,43 517,66 321,40 6,62 9,62 Initial cost subsidy (%) 0,00 0,00 30,00 40,00 40,00 Electricity price ( /kwh) Internal rate of return (%) 0,085 0,085 0,20 0,25 0,30 8,47 3,39 15,96 12,04 13,79 Payback period (years) 10,10 14,79 6,14 8,08 6,67 Specific production cost ( /kwh) 0,0549 0,0662 0,0917 0,1121 0,1813
Κατανομή της προέλευσης της ενέργειας
Dynamic security evaluation Examined events: 1. Hydro turbines operation Power 300 demand (MW): 258,20 Power (MW W) 250 Thermal power production (MW): 28,00 200 Hydro turbine Wind parks 150 power production (MW): Wind parks 207,00 100 Hydro turbine power production (MW) 50 0 Load Production Total Hydro turbine nominal synthesis power nominal (MW) power of Wind power penetration (%) on-duty thermal generators Hydro turbine nominal power Thermal power plants Hydro turbine power production (MW): 23,20 Thermal spinning reserve (MW): 0,00 Hydro turbine nominal power (MW): 150,00 Wind power penetration (%): 80,17 Event: Loss of 80 MW of wind parks loss of 80 MW of wind parks
Dynamic security evaluation Hydro turbines operation Loss of 80 MW of wind parks
Power (MW W) Dynamic security evaluation Examined events: 2. Pumps events Total 350 power production (MW): 258,20 300 Thermal power plants power (MW): 68,20 250 Wind power surplus Wind parks power (MW): 190,00 200 Pumps Hydro 150 turbines power (MW): Wind parks 0,00 Thermal generators Spinning 100 reserve (MW): 30,00 50 Wind power surplus (MW): 40,00 0 Pumps power Power demand (MW): Power Total nominal Pumps power 40,00 production power of on- synthesis duty thermal generators Wind parks penetration (%): 74,68 Loss of 40 MW of wind Loss of 40 MW of parks production Event: wind parks
Dynamic security evaluation Pumps operation Loss of 40 MW of wind parks
Photorealistic representation of a PSS in the island of Lesvos
Photorealistic representation of a PSS in the island of Lesvos
PSS in Agios Eystratios
PSS in Kasos Υψοµετρική διαφορά (m) 560,00 Μήκος σωληνώσεων (m) 1.120,00 ιαθέσιµη επιφάνεια για άνω δεξαµενή (m 2 ) Όγκος άνω δεξαµενής (m 3 ) Μέσο βάθος δεξαµενής (m) 125.000,00 400.000,00 3,20
PSS in Rhodes
PSS in Samos Reservoir 1 Reservoir 2 Scenario 1 Reservoir 3 Scenario 2
PSS in Limnos Προτεινόµενη θέση Α:.Π. Άνω δεξαµενή
PSS in Crete
PSS in Diktimountains -Crete
PSS in Idimountain -Crete
Goldisthal (Γερµανία) Hydro turbines power: 1.060 MW Upper reservoir capacity: 12 10 6 m 3 Head height: 300 m
Kannagawa & Kazunogawa (Ιαπωνία)
Okinawa (Ιαπωνία) Hydro turbine power: 32 MW Upper reservoir capacity: 1 10 6 m 3 Head height: 150 m
Dinorwig (Ουαλία) Hydro turbines power: 1.728 MW Upper reservoir capacity: 7 10 6 m 3 Head height: 110 m
Raccoon Mountain (Η.Π.Α.)
Conclusions The R.E.S.in Greek isolated insular systems may reach the 90% of the annual electricity production, with a corresponding thermal power production limitation. R.E.S.penetration in insular systems may be based on the available remarkable wind, geothermal and biomass potential. The proposed power production systems may appear attractive economic features under certain prerequisites: the provision of a subsidy on the investments initial costs the configuration of the produced energy vending price according to the existing electricity production specific cost. The existence of hydro turbines in the system may guarantee the dynamic security of the system.
Ότι δε φτάνεις μοναχός, όλοι μαζί θα βρούμε