ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΙΚΡΩΝ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΓΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΙΚΡΩΝ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΓΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ι.Κ. Καλδέλλης, Β. Κατσίρου, Αιμ. Κονδύλη *, Γ. Κορμπάκης Εργαστήριο Ήπιων Μορφών Ενέργειας & Προστασίας Περιβάλλοντος, ΤΕΙ Πειραιά ( * )Εργαστήριο Αριστοποίησης Παραγωγικών Συστημάτων, Τμήμα Μηχανολογίας, ΤΕΙ Πειραιά Τηλ 1-538137, FAX 1-5381348, e-mail: jkald@teipir.gr, www.sealab.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα αποτελούν έξυπνες, περιβαλλοντικά συμβατές και κατά κανόνα οικονομικά αποδοτικές ενεργειακές επενδύσεις, που συντελούν στην ενεργειακή αποκέντρωση και στην ενίσχυση της κατανεμημένης παραγωγής. Σε αρκετές όμως περιπτώσεις η απειρία σχεδιασμού του έργου, η θελημένη ή αθέλητη υπερεκτίμηση του διαθέσιμου υδάτινου δυναμικού και το υφιστάμενο καθεστώς επιδότησης -με βάση την εγκατεστημένη ονομαστική ισχύ- οδηγούν σε υπερδιαστασιολογημένα έργα, τα οποία πέρα από το αυξημένο τους επενδυτικό κόστος αξιοποιούν πλημμελώς το διαθέσιμο υδάτινο δυναμικό. Για τον περιορισμό αντίστοιχων φαινομένων παρουσιάζεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία διαστασιολόγησης μικρών υδροηλεκτρικών έργων με στόχο τη μεγιστοποίηση της ενεργειακής παραγωγής και την επίτευξη του βέλτιστου οικονομικού αποτελέσματος. Η εργασία ολοκληρώνεται με την ανάλυση πραγματικών εγχώριων εγκαταστάσεων, κάνοντας χρήση μακροχρόνιων μετρήσεων του υδάτινου δυναμικού και χαρακτηριστικών λειτουργίας εμπορικών υδροστροβίλων. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η συμβολή της υδροηλεκτρικής ενέργειας στην κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του ανθρώπου είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς αντιπροσωπεύει περίπου το % της πλανητικής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας [1]. Αντίστοιχα, σε αρκετές χώρες η υδροηλεκτρική ενέργεια αποτελεί τη βασική πηγή ηλεκτροπαραγωγής, συντελώντας στην εξοικονόμηση συμβατικών καυσίμων και περιορίζοντας την ατμοσφαιρική ρύπανση. Στη χώρα μας η υδροηλεκτρική ενέργεια αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό ποσοστό της εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος ( 5%) στο διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό σύστημα, ωστόσο η ποσοστιαία συμμετοχή της στην κάλυψη των εγχώριων ενεργειακών αναγκών περιορίζεται σε μονοψήφια μεγέθη [,3]. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της σταδιακής αλλαγής του νομοθετικού πλαισίου ηλεκτροπαραγωγής και της αντίθεσης των τοπικών κοινωνικών στη δημιουργία μεγάλων υδροηλεκτρικών έργων (π.χ. Μεσοχώρα) η δημιουργία μεγάλων εγκαταστάσεων έχει πρακτικά μηδενισθεί, αφήνοντας ανεκμετάλλευτο σημαντικό ποσοστό του εγχώριου υδάτινου δυναμικού. Αντιθέτως, αξιόλογη δραστηριότητα καταγράφεται στον τομέα των μικρών υδροηλεκτρικών έργων [4]. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα αποτελούν κατά κανόνα έργα μικρής κλίμακας, ενταγμένα στο τοπικό φυσικό περιβάλλον, ενώ απουσιάζουν τα μεγάλα φράγματα και τα εκτεταμένα έργα διαμόρφωσης, με στόχο τη μεγιστοποίηση της αξιοποίησης των διαθέσιμων υδατικών πόρων. Σε αντίθεση με τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα, τα οποία στη χώρα μας χρησιμοποιούνται κυρίως για ρύθμιση ισχύος του ηλεκτρικού δικτύου, τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΕ) λειτουργούν με στόχο τη μεγιστοποίηση της ενεργειακής τους παραγωγής [5]. Αξίζει να σημειωθεί ότι το ισχύον καθεστώς οικονομικής επιδότησης των ΜΥΕ, είτε στα πλαίσια του ΥΠΑΝ (επιχειρησιακά προγράμματα ΕΠΕ, ΕΠΑΝ κ.λπ.) είτε στα πλαίσια του εκάστοτε Αναπτυξιακού Νόμου (π.χ. 399/4), στηρίζεται στην επιδότηση της

εγκατεστημένης ισχύος (π.χ. με 6 έως 8 /kw). Με τον τρόπο αυτό επικροτείται η υπερδιαστασιολόγηση των υποψήφιων εγκαταστάσεων, αγνοώντας στην ουσία την ανάγκη για υψηλή και μακροχρόνια ενεργειακή παραγωγή [6,7]. Στα πλαίσια αυτά η παρούσα εργασία επιχειρεί να παρουσιάσει μια ολοκληρωμένη και εύχρηστη μεθοδολογία υπολογισμού της μέγιστης ενεργειακής παραγωγής υποψήφιων εγκαταστάσεων, συντελώντας με τον τρόπο αυτό στη βέλτιστη διαστασιολόγηση ΜΥΕ. Τα αποτελέσματα εφαρμογής επιβεβαιώνουν τις δυνατότητες της προτεινόμενης μεθόδου.. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΕ Τα χαρακτηριστικά ενεργειακά μεγέθη ενός ΜΥΕ περιλαμβάνουν [8,9] το γεωδαιτικό ύψος "h" και τη διαθέσιμη παροχή "" της υποψήφιας προς αξιοποίηση θέσης εγκατάστασης. Πιο συγκεκριμένα, το γεωδαιτικό ύψος εξαρτάται από τη στάθμη της άνω "z 1 " και της κάτω "z " δεξαμενής-λίμνης, η οποία σε ορισμένες περιπτώσεις επηρεάζεται από τη διακινούμενη παροχή, δηλαδή: h = z 1 z (1) ενώ ισχύει ότι: zi = zi () i=1, () Αντίστοιχα, η αποδιδόμενη ισχύς μιας υδροηλεκτρικής εγκατάστασης δίνεται ως: N = η el η ρ g H (3) όπου "η el " ο ηλεκτρικός βαθμός απόδοσης της χρησιμοποιούμενης ηλεκτρογεννήτριας και "η" ο αντίστοιχος βαθμός απόδοσης του υδροστροβίλου. Επίσης με "ρ" συμβολίζεται η πυκνότητα του εργαζόμενου μέσου (νερού) και με "g" η επιτάχυνση της βαρύτητας. Τέλος, με "H" αναφέρεται το καθαρό θετικό ύψος λειτουργίας του υδροστροβίλου, το οποίο δίνεται ως: H = h 1 ζ = h ( 1 q ) ζ (4) όπου με "ζ" συμβολίζεται ο αντίστοιχος συντελεστής απωλειών (γραμμικών και συγκεντρωμένων) του αγωγού προσαγωγής (πτώσης) του νερού προς τον υδροστρόβιλο και " " η αντίστοιχη παροχή αναφοράς (συνήθως χρησιμοποιείται η παροχή σχεδιασμούονομαστική παροχή του υδροστροβίλου ως παροχή αναφοράς). Για διευκόλυνση των υπολογισμών εισάγεται η αδιάστατη παροχή της εγκατάστασης "q" βάσει της: q = / (5) Ολοκληρώνοντας τη συνοπτική αυτή παρουσίαση [5,8] των βασικών παραμέτρων που προσδιορίζουν την αποδιδόμενη ισχύ ενός ΜΥΕ πρέπει να προστεθεί ότι και ο βαθμός απόδοσης του υδροστροβίλου (Υ/Σ) εξαρτάται από τη διακινούμενη παροχή, ενώ σε αρκετές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται (εκτός των διαγραμμάτων η=η() των κατασκευαστών) και κατάλληλες αναλυτικές σχέσεις [1] ικανοποιητικής ακρίβειας, δηλαδή: ( α q + β q + γ ) = η [ 1 α ( 1 q ) β ( q) ] η = η( ) = η 1 ο ο (6)

όπου "η ο " ο βαθμός απόδοσης του Υ/Σ στο ονομαστικό σημείο λειτουργίας του. Τέλος, θα πρέπει να ληφθεί υπόψιν και το εύρος παροχής λειτουργίας της εγκατάστασης (q min q q max ). Με αντικατάσταση των εξισώσεων (1), (), (4),(5) και (6) στην εξίσωση (3) προκύπτει ότι η αποδιδόμενη ισχύς της εγκατάστασης, πέραν των τοπογραφικών παραμέτρων της περιοχής εγκατάστασης και της απόδοσης της χρησιμοποιούμενης ηλεκτρικής γεννήτριας, εξαρτάται κυρίως από την παροχή της εγκατάστασης, δηλαδή: [ 1 α (1 q ) β (1 q ] q q N = N 1 ζ ) 1 ζ (7) Η ονομαστική ισχύς "N " του Υ/Σ δίνεται ως: N el el ( ) = η ρ g η H = η ρ g η h 1 ζ (8) Για τον προσδιορισμό της ενεργειακής παραγωγής ενός ΜΥΕ για χρονικό διάστημα "Δt", χρησιμοποιείται η σχέση: t +Δt t +Δt [ 1 α (1 q ) β (1 q ] 1 ζ q E ( Δt) = N( t) dt = N ) q dt 1 ζ t t (9) από την οποία προκύπτει η προφανής εξάρτηση της ενεργειακής παραγωγής από τη χρονική διακύμανση της παροχής "(t)" ή "q(t)" καθώς και από τις διαστάσεις του Υ/Σ "Ν ο ". Συνεπώς, για τον υπολογισμό της ετήσιας ενεργειακής παραγωγής μιας εγκατάστασης απαιτείται αφενός ο προσδιορισμός των παραμέτρων "α" και "β" που καθορίζουν το βαθμό απόδοσης του εν χρήσει Υ/Σ, καθώς και του συντελεστή απωλειών "ζ" του αγωγού προσαγωγής, αφετέρου να καθορισθεί το μέγεθος "Ν ο " και τα όρια λειτουργίας του Υ/Σ. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί ότι εάν όπως προαναφέρθηκε "q min " και "q max " είναι τα όρια λειτουργία του Υ/Σ, ισχύει η ακόλουθη εξίσωση αποδιδόμενης ισχύος, δηλαδή:, για q qmin N = N( q), εξίσωση (7), για q N, για qmax q min q q max (1) 3. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΥΔΑΤΙΝΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ Βασική παράμετρος η οποία καθορίζει την επιτυχία υλοποίησης ενός ΜΥΕ είναι η αξιόπιστη γνώση-πρόβλεψη του υδάτινου δυναμικού της υποψήφιας περιοχής, λαμβάνοντας υπόψιν και τη μακρόχρονη λειτουργία του έργου [5,11]. Στα πλαίσια αυτά διενεργούνται εκτεταμένες υδρολογικές και γεωλογικές έρευνες [8,9], καταγράφεται και αναλύεται η εξέλιξη των βροχοπτώσεων στην ευρύτερη περιοχή, ενώ ιδιαίτερη σημασία αποδίδεται στη μέτρηση της παροχής του ύδατος στην υποψήφια θέση. Κατά κανόνα καταγράφονται ημερήσιες ή μηνιαίες τιμές για χρονικό διάστημα τουλάχιστον πέντε (5) και κατά κανόνα δέκα (1) ή περισσότερων ετών, οι οποίες στη συνέχεια ταξινομούνται ώστε να δημιουργηθεί η αντίστοιχη καμπύλη διάρκειας, βλέπε σχήμα 1. Πιο συγκεκριμένα, η καμπύλη διάρκειας προσδιορίζει το ποσοστό του χρονικού διαστήματος μελέτης (π.χ. το ποσοστό του έτους) για το οποίο η παροχή της υδατόπτωσης ξεπερνά μια καθορισμένη τιμή. Πλέον εύχρηστο για ακριβείς αναλυτικούς υπολογισμούς θεωρείται το αντίστοιχο διάγραμμα πυκνότητας πιθανότητας (σχήμα ), το οποίο περιγράφει το ποσοστό (ή την πιθανότητα "p")

του χρόνου μελέτης κατά το οποίο η παροχή της υδατόπτωσης κυμαίνεται μεταξύ δεδομένων ορίων, π.χ. " i " και " i+1 ", οπότε και θα ισχύει: ΜΑΚΡΟΧΡΟΝΙΑ ΚΑΜΠΥΛΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΔΙΑΝΟΜΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ 1% 1,%,9% ΠΟΣΟΣΤΙΑΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ 1% 8% 6% 4% % ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ,8%,7%,6%,5%,4%,3%,%,1% % 5 1 15 5 3 35 4 45 5,% 4 6 8 1 1 14 16 18 4 6 8 3 3 34 36 38 4 4 44 ΠΑΡΟΧΗ (m 3 /s) ΠΑΡΟΧΗ (m 3 /s) Σχήμα 1: Τυπική καμπύλη διάρκειας παροχής Σχήμα : Πυκνότητα πιθανότητας παροχής i + 1 p ( 1) = f ( ) d (11) i i+ i Να σημειωθεί ότι στα πλαίσια αυτά ισχύει επίσης ότι: max f ( ) d = f ( ) d = 1. (1) min Με βάση τα παραπάνω η ενεργειακή παραγωγή ενός ΜΥΕ μπορεί τελικά να προσδιορισθεί [4,7] ως: E( Δt) = N Δ ω Δt (13) όπου με "Δ" συμβολίζεται η μέση ετήσια τεχνική διαθεσιμότητα της εγκατάστασης, ενώ το "ω" αναφέρεται ως μέσος συντελεστής ισχύος της εγκατάστασης, ο οποίος ορίζεται ως: max Ν( ) ω = f ( ) d (14) N min και πρακτικά προσδιορίζει το ισοδύναμο ποσοστό των ωρών του διαστήματος μελέτης "Δt" κατά το οποίο η εγκατάσταση πρέπει να λειτουργεί σε πλήρες φορτίο ώστε να παράγει την τελικά (μεταβλητή στο χρόνο) αποδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια. 4. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΥΕ Η ανάλυση της παραγράφου 3 εφαρμόζεται στη συνέχεια για ένα μικρό υδροηλεκτρικό έργο στην περιοχή της Μακεδονίας. Για την υπό μελέτη εγκατάσταση διατίθενται μηνιαίες παροχές για περίοδο είκοσι () ετών, βλέπε και σχήματα (1) και (), ενώ το αντίστοιχο γεωδαιτικό ύψος δεν υπερβαίνει τα 6 μέτρα (h 6m). Από την επεξεργασία των διαθέσιμων στοιχείων [11] προκύπτει ότι η μέση μακροχρόνια παροχή της εγκατάστασης κυμαίνεται μεταξύ 9m 3 /sec και 11m 3 /sec (στην περίπτωση συνυπολογισμού και ακραίωνπλημμυρικών παροχών). Λόγω του χαμηλού διαθέσιμου ύψους και της σχετικά υψηλής διαθέσιμης παροχής επιλέγεται [5,8] η εγκατάσταση υδροστροβίλων τύπου "Kaplan" (αξονικής ροής).

ΕΤΗΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΦΟΡΤΙΟΥ ΜΥΕ 6 1,4 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (MWh) 5 4 3 1 CF 1, 1,8,6,4, 1 3 4 5 6 7 8 9 1 ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΥΔΡΟΣΤΡΟΒΙΛΟΥ (MW) 1 3 4 5 6 7 8 9 1 ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΥΔΡΟΣΤΡΟΒΙΛΟΥ (MW) Σχήμα 3: Μεταβολή ενεργειακής παραγωγής με το μέγεθος της εγκατάστασης Σχήμα 4: Μεταβολή συντελεστή φορτίου με το μέγεθος της εγκατάστασης Για τον καθορισμό του μεγέθους του ΜΥΕ εξετάζονται όλες οι περιπτώσεις ονομαστικής ισχύος μεταξύ του 1MW και των 1MW. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης της παραγράφου 3 συνοψίζονται αρχικά στα σχήματα 3 και 4. Πιο συγκεκριμένα είναι προφανές ότι σε κάθε περίπτωση επιτυγχάνεται υψηλή αξιοποίηση του διαθέσιμου δυναμικού, καθώς εξασφαλίζεται αφενός αυξανόμενη ετήσια ενεργειακή παραγωγή αφετέρου ιδιαίτερα υψηλός συντελεστής φορτίου (σε κάθε περίπτωση μεγαλύτερος του 6%). 4 ΕΤΗΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΥΔΡΟΣΤΡΟΒΙΛΩΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ (MWh) 35 3 5 15 1 5 1x.5MW 1x5MW 1x1MW 5 1 15 5 3 35 4 45 5 ΠΑΡΟΧΗ (m 3 /s) Σχήμα 5: Μεταβολή της ενεργειακής παραγωγής συναρτήσει του μεγέθους του ΜΥΕ Στην προσπάθεια μεγιστοποίησης της ενεργειακής παραγωγής παρατηρείται (σχήμα 3) μείωση του ρυθμού αύξησης της ετήσιας παραγωγής με την αύξηση της ονομαστικής ισχύος της εγκατάστασης, η οποία φαίνεται ότι πρακτικά σταθεροποιείται για τιμές που ξεπερνούν τα 1MW. Αντίστοιχα, καταγράφεται (σχήμα 4) μια αργή αρχικά μείωση του συντελεστή φορτίου του ΜΥΕ, η οποία μετά τα 5MW επιταχύνεται για να σταθεροποιηθεί τελικά στα επίπεδα του 6%. Στα πλαίσια αυτά πρέπει να τονισθεί ότι η αύξηση της ενεργειακής παραγωγής είναι μόλις % για αύξηση της ονομαστικής ισχύος από 5MW στα 1MW, εκ των οποίων μόλις το 4.5% αντιστοιχεί σε αύξηση ισχύος από 8MW σε 1MW. Αντίθετα, καταγράφεται σχεδόν γραμμική αύξηση της ενεργειακής παραγωγής μεταξύ του 1MW και των 4MW. Για την καλύτερη κατανόηση της ανάλυσης, στο σχήμα 5 παρουσιάζεται η αναμενόμενη κατανομή της ετήσιας ενεργειακής παραγωγής συναρτήσει της παροχής της εγκατάστασης

(λαμβάνοντας υπόψιν και την αντίστοιχη πυκνότητα πιθανότητας του σχήματος ) για τρεις αντιπροσωπευτικές εγκαταστάσεις ονομαστικής ισχύος.5mw, 5MW και 1MW. 6 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙ ΑΡΙΘΜΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΩΝ ΕΤΗΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ (MWh) 58 56 54 5 5 48 46 44 4 1MW 5MW 4 1 3 4 ΑΡΙΘΜΟΣ ΥΔΡΟΣΤΡΟΒΙΛΩΝ 5 Σχήμα 6: Επίδραση του αριθμού των στροβίλων στην ενεργειακή παραγωγή του ΜΥΕ Από την επεξεργασία των στοιχείων του σχήματος 5 προκύπτει κατ αρχήν ότι το 5% περίπου της ενεργειακής παραγωγής επιτυγχάνεται για παροχές έως 15m 3 /s, τουλάχιστον για τις μικρότερες εγκαταστάσεις. Η διαφοροποίηση της ενεργειακής παραγωγής εντοπίζεται κυρίως στις μεγάλες παροχές, όπου η κάθε εγκατάσταση αποδίδει τη μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύ (βλέπε και εξίσωση (1)) και συνεπώς πλεονεκτούν εκ των πραγμάτων οι μεγαλύτερες μονάδες. Αντιθέτως, σε χαμηλές παροχές (οι οποίες όμως στη συγκεκριμένη εφαρμογή είναι ιδιαίτερα περιορισμένες, σχήμα ) λειτουργούν μόνο οι μικρές εγκαταστάσεις, δεδομένου ότι οι μεγάλοι υδροστρόβιλοι αντιμετωπίζουν προβλήματα μη ασφαλούς λειτουργίας [8,9,1]. Ακολούθως, διερευνάται η βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης της εγκατάστασης σε περίπτωση χρησιμοποίησης περισσότερων του ενός υδροστροβίλων. Για πληρέστερη διερεύνηση του θέματος επιλέγεται η κάλυψη ονομαστικής ισχύος 5MW χρησιμοποιώντας τρεις αντιπροσωπευτικούς συνδυασμούς (1x5MW, x.5mw και 5x1MW), καθώς και 1MW χρησιμοποιώντας τυποποιημένες μονάδες των (1x1MW, x5mw και 4x.5MW). Τα αποτελέσματα της ενεργειακής βελτιστοποίησης συνοψίζονται (βλέπε και σχήμα 6) ως εξής: Για την εγκατάσταση των 5MW η αξιοποίηση περισσότερων υδροστροβίλων δεν επιφέρει αξιόλογα ενεργειακά κέρδη σε σχέση με τη χρήση ενός υδροστροβίλου 5MW, δηλαδή υπολογίζεται αύξηση ενεργειακής παραγωγής κατά.5% και.% αντίστοιχα. Αντίθετα, η χρήση δύο υδροστροβίλων των 5MW έναντι ενός των 1MW αυξάνει την ετήσια ενεργειακή παραγωγή κατά περίπου 6%, ενώ η λύση των 4x.5ΜW δεν επηρεάζει περαιτέρω την αναμενόμενη ετήσια παραγωγή. Συνυπολογίζοντας το αυξημένο κόστος εγκατάστασης και συντήρησης περισσότερων του ενός υδροστροβίλων σε αντιδιαστολή με την αυξημένη τεχνική διαθεσιμότητα και ευελιξία των περισσότερων μονάδων είναι προφανές ότι στην παρούσα περίπτωση δεν δικαιολογείται η χρήση περισσότερων του ενός υδροστροβίλου, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που η επιλεχθείσα ονομαστική ισχύς δεν ξεπερνά τα 5MW. Το συμπέρασμα αυτό ενισχύεται από το γεγονός ότι η συγκεκριμένη υπό μελέτη περίπτωση δεν διακινεί συχνά χαμηλές παροχές (σχήματα 1 και ), ώστε να ευνοείται η χρήση περισσότερων και μικρότερων μονάδων έναντι αυτής ενός μεγαλύτερου υδροστροβίλου.

5. ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Στη συνέχεια επιχειρείται η αξιολόγηση των παραπάνω αποτελεσμάτων υπό το πρίσμα του επιδιωκόμενου στόχου. Στα πλαίσια αυτά είναι αναμενόμενη η (έστω και περιορισμένη μετά από ένα μέγεθος και πάνω) αύξηση της ενεργειακής παραγωγής με την αύξηση του μεγέθους του προς εγκατάσταση υδροστροβίλου. Συνεπώς, εάν αγνοηθεί ο παράγοντας κόστος ή θεωρηθεί ως ικανοποιητική επιλογή η ενεργειακή παραγωγή με κόστος παραγόμενης kwh μικρότερο μιας προκαθορισμένης τιμής (π.χ..3 /kwh), η χρήση στροβίλου 1MW μεγιστοποιεί την ετήσια ενεργειακή παραγωγή, σχήμα 3, έστω και αν περιορίζεται σημαντικά ο βαθμός αξιοποίησης της εγκατάστασης, σχήμα 4. Στην περίπτωση δε αυτή αξιόλογη βελτίωση της ενεργειακής παραγωγής θα επιτευχθεί εφόσον χρησιμοποιηθούν δύο υδροστρόβιλοι των 5MW έναντι ενός των 1MW. ΚΟΣΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΠΟ ΜΥΕ ΚΟΣΤΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Eur/MWh) 14, 1, 1, 8, 6, 4,, ΧΩΡΙΣ ΕΠΙΔΟΤΗΣΗ ΕΠΙΔΟΤΗΣΗ ΒΑΣΕΙ ΕΠΑΝ, 4 6 8 1 ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΜΥΕ (MW) 1 Σχήμα 7: Επίδραση αρχικού κόστους της επένδυσης στην επιλογή του βέλτιστου μεγέθους ενός ΜΥΕ Όμως, επειδή ο παράγοντας κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι δυνατόν να παραληφθεί, είναι σαφώς πιο ρεαλιστικός ο συνυπολογισμός του κόστους της παραγόμενης ενέργειας και η επιδίωξη ελαχιστοποίησης του εν λόγω κόστους [7,1]. Στην περίπτωση αυτή, για μια αρχική αξιολόγηση των διαθέσιμων ενεργειακών επιλογών λαμβάνεται υπόψιν το αρχικό κόστος του ΜΥΕ (βλέπε για περισσότερες λεπτομέρειες [5,7,8]), δεδομένου ότι το κόστος συντήρησης μιας αντίστοιχης εγκατάστασης είναι σχετικά περιορισμένο και δεν υπερβαίνει σε ετήσια βάση το 1% του αρχικού κεφαλαίου. Επιπλέον, θα πρέπει να ληφθεί υπόψιν και η επιδότηση ανάλογων φιλικών προς το περιβάλλον επενδύσεων, που σύμφωνα με τις τελευταίες προκηρύξεις του ΕΠΑΝ αντιστοιχεί στο 4% του αρχικού κεφαλαίου για αρχικό κόστος που δεν ξεπερνά τα 15 /kw. Τα αποτελέσματα της σχετικά απλοποιημένης οικονομικής αξιολόγησης συνοψίζονται (για εικοσιπενταετή λειτουργία) στο σχήμα 7, βάσει του οποίου το ελάχιστο κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας για το υπό μελέτη ΜΥΕ εντοπίζεται στην περιοχή ονομαστικής ισχύος μεταξύ των.5mw και 4MW στην περίπτωση απουσίας επιδότησης, ενώ για το ισχύον καθεστώς επιδότησης η περιοχή ελάχιστου κόστους παραγωγής μετατοπίζεται προς την περιοχή των 3MW έως 5MW.

6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία παρουσιάσθηκε μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία προσδιορισμού της ενεργειακής παραγωγής ενός ΜΥΕ, με στόχο τη βέλτιστη αξιοποίηση του διαθέσιμου υδάτινου δυναμικού. Από την ανάλυση των διαθέσιμων στοιχείων προκύπτει αρχικά η ισχυρή οικονομική ελκυστικότητα αντίστοιχων επενδύσεων, δεδομένου ότι το εκτιμώμενο κόστος ηλεκτροπαραγωγής υπολείπεται σημαντικά αυτού των θερμικών μονάδων. Ακολούθως, είναι σημαντικό να τονισθεί ότι η αναπτυχθείσα μεθοδολογία παρέχει τη δυνατότητα βέλτιστης αξιοποίησης του διαθέσιμου υδάτινου δυναμικού, εφόσον καθορισθούν τα αντίστοιχα κριτήρια αριστοποίησης, δηλαδή η μεγιστοποίηση της ενεργειακής παραγωγής σε συνδυασμό με ένα άνω όριο κόστους ή η ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής ή τέλος η μεγιστοποίηση των εσόδων της επένδυσης. Σε κάθε περίπτωση επιτυγχάνεται η προσέγγιση της άριστης λύσης, ενώ σημαντική είναι η επίδραση της επιδότησης εκ μέρους της Πολιτείας του αρχικού κόστους της εγκατάστασης στο μέγεθος του βέλτιστου ΜΥΕ. Συνοψίζοντας, είναι προφανές ότι τα ΜΥΕ αποτελούν μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα ενεργειακή επιλογή για την κάλυψη μέρους των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας μας με σαφώς ανταγωνιστικό κόστος παραγωγής και με ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Είναι συνεπώς απαραίτητη η ενθάρρυνση αντίστοιχων επενδύσεων και η εξάλειψη των υφιστάμενων έως σήμερα -τεχνητών κατά κανόνα- εμποδίων που επιβραδύνουν ή και αναστέλλουν την αξιοποίηση μεγάλου αριθμού περιπτώσεων στη χώρα μας. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Paish O., "Small hydr pwer: technlgy and current status. Renewable and Sustainable Energy Reviews", Vl.6, pp.537-556,.. Eurpean Cmmissin, "Current Situatin and Perspectives f Small Hydr in Greece", Wrkshp Prceedings n "New and Imprved Small Hydrpwer Technlgies fr the Balkan Peninsula Market", Athens, 1999. 3. Κορμπάκης Γ., Καλδέλλης Ι., "Παρούσα Κατάσταση-Προοπτικές Μικρών Υδροηλεκτρικών στη Χώρα μας", Περιοδικό "Τεχνικά", Τεύχος 171, σελ.57-6, 1. 4. Καλδέλλης Ι.Κ, Βλάχου Δ., "Ενεργειακή Αξιοποίηση Εγχώριων Υδάτινων Πόρων Παρούσα Κατάσταση, Δυνατότητες, Προοπτικές Βιωσιμότητας", 7 ο Εθνικό Συνέδριο IΗΤ, Τόμος Α', σελ.19-116, Νοέμβριος-, Πάτρα,. 5. Καλδέλλης Ι.Κ., Καββαδίας Κ.Α., "Υπολογιστικές Εφαρμογές Ήπιων Μορφών Ενέργειας: Αιολική Ενέργεια-Μικρά Υδροηλεκτρικά", Εκδόσεις Αθ. Σταμούλη, Αθήνα, 5. 6. Γεωργακέλλος Δ., "Χρηματοοικονομική Ανάλυση και Αξιολόγηση Οικονομικής Απόδοσης Μικρού Υδροηλεκτρικού Σταθμού", 7 ο Εθνικό Συνέδριο IΗΤ, Τόμος Β', σελ.135-143, Νοέμβριος-, Πάτρα,. 7. Kaldellis J.K., Vlachu D.S., Krbakis G., "Techn-Ecnmic Evaluatin f Small Hydr Pwer Plants in Greece: A Cmplete Sensitivity Analysis", Energy Plicy Jurnal, Vl.33/15, pp.1969-1985, 5. 8. Παπαντώνης Δ., "Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα", Εκδ. Συμεών, Αθήνα, 1. 9. Fritz J., "Small and Mini Hydrpwer Systems", Mc Graw-Hill C, New Yrk, 1984. 1. Vrs N., Kiranudis C., Marulis Z., "Shrt-cut design f small hydrelectric plants", Renewable Energy, Vl.19, pp.545-563,. 11. Καλδέλλης Ι.Κ., Καββαδίας Κ.Α., "Εργαστηριακές Εφαρμογές Ήπιων Μορφών Ενέργειας", Εκδ. Αθ. Σταμούλης, Αθήνα,. 1. Karlis A., Papadpuls D., "A systematic assessment f the technical feasibility and ecnmic viability f small hydrelectric system installatins", Renewable Energy, Vl., pp.53-6,.