«Επισκόπηση Μελετών που σχετίζονται με τις ΑΠΕ, Εξοικονόμηση Ενέργειας και Κλιματική Αλλαγή στην Κύπρο» Review of existing studies related with RES, Energy Efficiency and Climate Change in Cyprus Photo: Ιωάννης Ατταλίδης, Ioannis Attalides Ιούνιος 2012 June 2012
Πρόλογος Η έκθεση αυτή ετοιμάστηκε από το και στόχο έχει την επισκόπηση μελετών/ερευνών που πραγματοποιήθηκαν στην Κύπρο και σχετίζονται με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, την Εξοικονόμηση Ενέργειας και την Κλιματική αλλαγή. Τα στοιχεία που παρατίθενται σε αυτή την έκθεση είναι περιλήψεις των πρωτότυπων εργασιών των συγγραφέων, των μελετητών ή των ερευνητών. Θερμές ευχαριστίες σε όλους όσους ανταποκρίθηκαν και συνεργάστηκαν με το Ενεργειακό Γραφείο και έχουν αποστείλει τις εργασίες/ μελέτες/έρευνες τους για την ετοιμασία της παρούσας έκθεσης. Preface This report was prepared by the and was intended to review studies / projects/research that carried out in Cyprus related to renewable energy, energy efficiency and climate change. The data presented in this report are summaries of original papers of the authors or researchers. Acknowledgments: to all who have responded and provided their work / studies / surveys for the preparation of this Report. 1
Περιεχόμενα Contents Οι Επιπτώσεις της Κλιματικής Αλλαγής στην Κύπρο και Μέτρα Προσαρμογής (Climate Change Impacts in Cyprus Impacts and Adaptation Policies) Ετήσια έκθεση 2010 Αρχής Ηλεκτρισμού Κύπρου (Annual Report of the Electricity Authority) Application of infrared thermography for the determination of the overall heat transfer coefficient (U Value) in building envelopes Grid Connected Hybrid Energy System for a Typical Home in Cyprus Generation dispatch of the future hybrid renewable power system in a deregulated energy market environment An Optimal Hybrid Energy System for a Typical Home in Cyprus Εθνική Στρατηγική για την Αειφόρο Ανάπτυξη (National Strategy on Sustainable Development) Αιολική Ενέργεια: Προοπτικές και Δυνατότητες (Wind Energy: Prospects and Potential) Efficient Hybrid Optimization Solution for the Economic Dispatch with Nonsmooth Cost Function Heuristic solution for the nonconvex dispatch of generation in power systems with high wind power share Dispatch Challenges in Isolated Power Systems with Large Wind Penetration: the Cyprus Power System Case Αλληλεπίδραση δομημένου περιβάλλοντος και αστικού μικροκλίματος Κατηγοριοποίηση κτιρίων στην Κύπρο με βάση την ενεργειακή τους απόδοση (Classification of buildings in Cyprus based on their energy performance) Αποθήκευση ενέργειας (Energy Storage) Parametric cost benefit analysis for the installation of photovoltaic parks in the island of Cyprus. Πειραματική διερεύνηση αλληλεπίδρασης δομημένου περιβάλλοντος και αστικού μικροκλίματος σε ανομοιογενείς γεωμετρίες κτιρίων 2
Why Go Offshore? Μακροχρόνια πρόβλεψη της κατανάλωσης ηλεκτρισμού στην Κύπρο: Η επίδραση των κλιματικών αλλαγών The experience from constructing the first Solar Air Conditioning project in Cyprus Grid connected Hybrid Energy System for a Typical Home in Cyprus Μελέτη αναφορικά με το Εθνικό Σχέδιο Δράσης για τη βιομάζα στην Κύπρο (National Biomass Action Plan) Πρόταση για Δωρεάν ΦΒ στους Δημότες (Proposal for Free PVs for Citizens) e learning lessons on Renewable Energy issues (sources, technologies, policies and processes, investments) enhanced with examination session. Developing programs, proposals and guidelines that will contribute to optimum utilization of renewables PROJECT APOLLON ΥΠΟΜΝΗΜΑ ΣΕΑΠΕΚ ΓΙΑ ΤΙΣ ΑΠΕ ΣΤΗΝ ΚΥΠΡΟ (REPORT OF SEAPEK ON RES IN CYPRUS) Overview of current and future energy storage technologies for electric power applications Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας στην Κύπρο. Μια γενική επισκόπηση των διαθέσιμων επιλογών Energy efficient residential design approaches in Cyprus. The case of Neoptolemos Michaelides Assessment of human comfort conditions in educational buildings in Cyprus CHP potential in Cyprus Performance assessment of different Photovoltaic systems under identical field conditions of high irradiation Impact of wind power installations on the operation of the Cyprus power system using probabilistic analysis Promotion of renewable distributed generation technologies in the Mediterranean region The DISTRES project 3
Διερεύνηση δυναμικού αξιοποίησης ενεργειακών καλλιεργειών στην Κύπρο (Energy Crops Potential in Cyprus) Energy efficiency of hotels in Cyprus: Case study analysis Αξιοποίηση στερεών οικιακών αποβλήτων για σκοπούς ανάκτησης ενέργειας με την ταυτόχρονη συνεισφορά στη μείωση εκπομπών αέριων του θερμοκηπίου MAXIMIZATION OF THE PENETRATION OF RES IN ISLANDS Green electricity production by a grid connected H 2 /fuel cell in Cyprus Impact of High Wind Penetration on the Reliability and Security of the Power System of Cyprus The Challenges of Climate Change and Opportunities for Solar Energy Production in the Eastern Mediterranean Utilisation of Olive Husk in energy sector in Cyprus Technological developments in renewable energy sources and the role of the Electricity Authority of Cyprus Power Quality Survey throughout the Distribution Network in the Presence of Photovoltaic Systems Energy Situation in Cyprus Research projects of the EFM Laboratory Utilization of Biomass for Energy Production by Direct Burning in Cyprus Μακροχρόνια πρόβλεψη της κατανάλωσης ηλεκτρισμού στην Κύπρο: Σενάρια και αβεβαιότητες Recovery and recycling of materials in residential and commercial / industrial sectors in Cyprus TSO Cyprus Studies List of Projects/Studies of the Cyprus University of Technology Life Cycle Assessment (LCA) as a Decision Support Tool (DST) for the eco production of olive oil 4
ΘΕΜΑ: Οι Επιπτώσεις της Κλιματικής Αλλαγής στην Κύπρο και Μέτρα Προσαρμογής ΠΗΓΗ: Δρ Ελπίδα Σιούκρη & Δρ Θεόδωρος Ζαχαριάδης, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: Μάρτιος 2012 Η έκθεση αυτή περιέχει μια σύντομη επισκόπηση της βιβλιογραφίας των γεγονότων της κλιματικής αλλαγής σε παγκόσμιο επίπεδο και προβλέψεις για την Ευρώπη, τη Μεσόγειο και τη Κύπρο μέχρι το τέλος του 21ου αιώνα. Υπογραμμίζει τις κύριες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, εστιάζει σε συγκεκριμένα αποτελέσματα για την Κύπρο και παρέχει συστάσεις για την εθνική στρατηγική και μέτρα προσαρμογής. Βάση της έκθεσης, ηη Κύπρος αναμένεται να επηρεαστεί σαφώς αρνητικά από την αλλαγή του κλίματος κατά τις επόμενες δεκαετίες, με σημαντικές αυξήσεις θερμοκρασίας και μείωση των επιπέδων βροχοπτώσεων. Στο εν λόγω άρθρο καταγράφονται οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στην Κύπρο και τα μέτρα προσαρμογής που πρέπει να αναληφθούν. Αναμενόμενες επιπτώσεις: - Ξηρασία - Αύξηση της στάθμης της θάλασσας - Μείωση γεωργικής και κτηνοτροφικής παραγωγής - Αύξηση της ενεργειακής κατανάλωσης - Μείωση βιοποικιλότητας - Προβλήματα υγείας - Μείωση τουριστικού ρεύματος Η έκθεση καταλήγει με ένα λεπτομερή κατάλογο των μέτρων προσαρμογής που πρέπει να ληφθούν ανά τομέα. Οι δημόσιες αρχές πρέπει να θέσουν σαφείς προτεραιότητες και να εφαρμόσουν καλά σχεδιασμένες πολιτικές, προκειμένου να μετριαστούν οι αρνητικές επιπτώσεις (περιγράφονται στην έκθεση). Μέσα από το άρθρο διαφαίνεται ότι επιβάλλεται συστηματική παρακολούθηση της εξέλιξης διάφορων φυσικών μεγεθών για την έγκαιρη αποτροπή σοβαρών συνεπειών στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον. Απαιτείται προσεκτικός σχεδιασμός με ιεράρχηση των πιθανών μέτρων προσαρμογής, ενημέρωση των πολιτών, φορολόγηση των δραστηριοτήτων που προκαλούν ρύπανση ή την εξάντληση των φυσικών πόρων και χρήση των εσόδων της φορολόγησης αυτής για περιβαλλοντικούς σκοπούς και αποζημιώσεις από επερχόμενες ζημιές λόγω κλιματικών μεταβολών. 5
SUBJECT: Climate Change Impacts in Cyprus Impacts and Adaptation Policies SOURCE: Dr Elpida Sioukri and Dr Theodoros Zachariades, Cyprus University of Technology DATE: March 2012 This report provides a brief literature review of climate change facts and projections globally, for Europe, Mediterranean and Cyprus until the end of the 21st century. It highlights the main climate change impacts, focuses on specific effects on Cyprus and presents recommendations on national adaptation strategy and measures. Cyprus is located in a hot spot and is projected to face significant temperature increases and decline in precipitation levels. Cyprus is expected to be clearly affected negatively by climate change in the coming decades. In this study the effects of climate change in Cyprus are recorded and the adaptation measures that must be taken. Expected impacts: Drought Sea level increase Reduction of agricultural and livestock production Increasing energy consumption Reduction of biodiversity Health problems Reduction of tourist arrivals This report ends with a detailed list of adaptation measures by sector. Public authorities need to set clear priorities and implement well designed policies in order to mitigate the main adverse impacts outlined in the report. Through this article is recommended that a systematic monitoring of the evolution of various physical quantities for early prevention of serious effects on human health and on environment. In addition, requires careful planning by prioritizing of possible adaptation measures, public information, taxation on polluting activities or on depletion of natural resources and use this tax income for environmental purposes and compensation from damages due to climate change. Contact information: Dr. Theodoros Zachariadis Dept. of Environmental Science and Technology Cyprus University of Technology Tel. +357 25002304, Fax +357 25002667 E mail: t.zachariadis@cut.ac.cy 6
ΘΕΜΑ: Ετήσια έκθεση 2010 Αρχής Ηλεκτρισμού Κύπρου ΠΗΓΗ: Αρχή Ηλεκτρισμού Κύπρου ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2011 Η ετήσια έκθεση για το 2010 που πραγματοποιήθηκε από τη Αρχή Ηλεκτρισμού Κύπρου (Α.Η.Κ) περιλαμβάνει κάποια συνοπτικά στοιχεία της παραγωγής και της πώλησης του ηλεκτρικού ρεύματος. Το αναπτυξιακό πρόγραμμα της Α.Η.Κ περιλαμβάνει πολιτική που στοχεύει σε υψηλά επίπεδα ασφάλειας και αξιοπιστίας στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη την προβλεπόμενη αύξηση στη ζήτηση φορτίου. Περιλαμβάνονται επίσης, πληροφορίες σχετικά με τους τρεις ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς: Σταθμός Βασιλικού, Σταθμός Δεκέλειας και ο Σταθμός Μονής. Ακολούθως, αναφέρονται εργασίες που βρίσκονται υπό κατασκευή και διάφορες μελέτες. Η Α.Η.Κ δημιούργησε Κέντρο Εξυπηρέτησης Πελατών με σκοπό την εξυπηρέτηση και πληροφόρηση του κοινού με γρήγορο και αποτελεσματικό τρόπο. Γίνεται επίσης αναφορά στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ), καθώς η ΑΗΚ, ως ο κύριος παραγωγός και προμηθευτής της ηλεκτρικής ενέργειας στην Κύπρο, δε θα μπορούσε να απουσιάσει και να μη συμβάλει ενεργά στην όλη προσπάθεια, ώστε να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις της Ευρωπαϊκής Κοινότητας. Η Αρχή Ηλεκτρισμού ασχολήθηκε και με τον καθορισμό της στρατηγικής για την εισαγωγή Φυσικού Αερίου στην Κύπρο και τις ανάγκες των νέων μονάδων. Περιλαμβάνει ακόμη, μια σύντομη περιγραφή των πέντε ερευνητικών προγραμμάτων στα οποία συμμετέχει η ΑΗΚ: το EU DEEP, το CACHET, το ΥΔΡΟΓΟΝΟ, το Η2/ΚΥΨΕΛΕΣ και το ΚΟΡΟΝΑ. SUBJECT: EAC Annual Report 2010 SOURCE: Electricity Authority of Cyprus DATE: 2011 The annual report for 2010 conducted by the Electricity Authority of Cyprus (EAC) includes some details about the production of electricity in Cyprus. The development program of EAC includes policy that aims at high levels of safety and security in electricity supply, taking into consideration the expected increase in load demand. It also includes information about three power stations: Vasilikos, Dhekelia and Moni. Also the planned works which are under construction and several studies are presented. The EAC has created Customer Service Centre in order to inform the public quickly and efficiently. 7
Also referred the issue on Renewable Energy Sources (RES), where the EAC, is the leading producer and supplier of electricity in Cyprus, has to contribute actively in the whole effort to fulfill the requirements of the European Community. The Electricity Authority was also involved in the determination of strategy for the introduction of Natural Gas in Cyprus and the needs of new units. The report includes a short description of the five research projects where the EAC participates: The EU DEEP, the CACHET, the ΥΔΡΟΓΟΝΟ, the Η 2 /ΚΥΨΈΛΕΣ and the ΚΟΡΟΝΑ. 8
ΘΕΜΑ: Application of infrared thermography for the determination of the overall heat transfer coefficient (U Value) in building envelopes ΠΗΓΗ: Paris A. Fokaides, Soteris A. Kalogirou ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2011 Στον παρόν άρθρο προσδιορίστηκε ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας με τη χρήση υπέρυθρης θερμογραφίας. Οι μετρήσεις που λήφθηκαν επικυρώθηκαν βάση των μετρήσεων που έγιναν με τη βοήθεια θερμό υγρόμετρου το καλοκαίρι και τον χειμώνα και τα θεωρητικά αποτελέσματα του σχετικού προτύπου ΕΝ. Παρατηρήθηκε το γεγονός μή σταθερών φαινομένων μεταφοράς θερμότητας στο κέλυφος του κτιρίου και έτσι η εφαρμοσιμότητα αυτής της μεθόδου είναι υπό συζήτηση. Μια ακριβέστερη επικύρωση της προτεινόμενης τεχνικής πραγματοποιήθηκε επίσης με τη χρήση της ροόμετρου θερμότητας. Το ποσοστό απόκλισης μεταξύ των μετρήσεων και των θεωρητικών αποτελεσμάτων κυμάνθηκε στο 10 20%. Στο τέλος, έγινε μία ανάλυση ευαισθησίας, προκειμένου να καθοριστούν οι σημαντικότερες παράμετροι που ενδέχεται να έχουν σημαντική επίδραση στη ακρίβεια των μετρήσεων. SUBJECT: Application of infrared thermography for the determination of the overall heat transfer coefficient (U Value) in building envelopes SOURCE: Paris A. Fokaides, Soteris A. Kalogirou DATE: 2011 In this paper the results of the determination of the overall heat transfer coefficient (U Value) with the use of IR thermography for building envelopes are presented. The obtained U Values are validated by means of measurements performed with the use of a thermohygrometer for two seasons (summer and winter), as well as with the notional results provided by the relevant EN standard. Issues related to the applicability of the method due to the non steady heat transfer phenomena observed at building shells are also discussed. A more precise validation of the proposed technique was also performed with the use of heat flux meters. The percentage absolute deviation between the notional and the measured U Values for IR thermography is found to be in an acceptable level, in the range of 10 20%. Finally, a sensitivity analysis is conducted in order to define the most important parameters which may have a significant influence on the measurement accuracy. 9
ΘΕΜΑ: Grid Connected Hybrid Energy System for a Typical Home in Cyprus ΠΗΓΗ: S. Chakrabarti and E. Kyriakides, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Cyprus. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Η εργασία αυτή μελετά τη δυνατότητα σύνδεσης ενός υβριδικού ενεργειακού συστήματος για ένα τυπικό σπίτι στη Κύπρο με το ηλεκτρικό δίκτυο παροχής. Η μέση ωριαία ενεργειακή κατανάλωση ενός νοικοκυριού κατά τη διάρκεια μιας ημέρας υπολογίζεται από μετρήσεις που πάρθηκαν για ορισμένο χρονικό διάστημα (μερικές ημέρες) και χρησιμοποιούνται σε αυτήν την μελέτη για να αντιπροσωπευθεί το ηλεκτρικό φορτίο κατανάλωσης. Διάφορες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως φωτοβολταικά, μικρές ανεμογεννήτριες, κυψέλες καυσίμων και οι μπαταρίες θεωρούνται ως πιθανές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Το Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER version 2.2 beta) χρησιμοποιείται ως εργαλείο ταξινόμησης και βελτιστοποίησης. Η εργασία αυτή προτείνει τον πιο οικονομικό, αποδοτικό συνδυασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε μια πιθανή σύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο παροχής, λαμβάνοντας υπόψη τις τρέχουσες τιμές του απαιτούμενου εξοπλισμού. The paper studies the feasibility of a grid connected hybrid energy system for a typical home in Cyprus. The average hourly power consumption in a household over a day is obtained from measurements over a few days and used in this study to represent the load. Various renewable energy sources, such as PV arrays, a small wind turbine, fuel cells, and batteries are considered as potential sources of electricity. The Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER version 2.2 beta) is used as a sizing and optimization tool. The paper suggests the most cost effective combination of renewable energy sources in the presence of grid connection, taking into consideration the current prices of the required equipment. 10
ΘΕΜΑ: Generation dispatch of the future hybrid renewable power system in a deregulated energy market environment ΠΗΓΗ: Irina Ciornei and Elias Kyriakides ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Τα συστήματα ηλεκτρικής παραγωγής ενέργειας εξελίσσονται σε υβριδικά συστήματα παραγωγής, περιλαμβάνοντας τις ανανεώσιμες και τις συμβατικές τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας. Η υδροηλεκτρική παραγωγή ενέργειας έχει ενσωματωθεί για τα καλά σε αυτό το μίγμα παραγωγής, αλλά άλλες ανανεώσιμες τεχνολογίες όπως η παραγωγή αιολικής ενέργειας ακόμα αντιμετωπίζουν προκλήσεις στην ένταξή τους στο ηλεκτρικό σύστημα, όπως προβλήματα ασφαλείας και κατανομής φορτίων. Η αιολική ενέργεια έχει προκαλέσει το ενδιαφέρον πρόσφατα λόγω των δυνατοτήτων που προσφέρει στη μείωση των εκπομπών του CO 2 και στη μείωση της εξάρτησης από τα συμβατικά (ορυκτά) καύσιμα. Σε αυτή την εργασία διατυπώνεται ένα διπλό ερώτημα που αφορά το οικονομικό και το πρόβλημα κατανομής από την διείσδυση της αιολικής ενέργειας. Μια περίπλοκη εξίσωση χρησιμοποιείται για να απεικονίσει την κατανομή φορτίων στο δίκτυο παροχής σε σχέση με τη διείσδυση της αιολικής ενέργειας και το κόστος της. Ένας τροποποιημένος αλγόριθμος (Modified Paretodifferential Evolution algorithm, MPDE) εφαρμόζεται για να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ του κόστους και των απαιτήσεων για ασφάλεια, συμπεριλαμβανομένης μιας περίπλοκης λειτουργίας (εξίσωση) που απεικονίζει το αισιόδοξο, ουδέτερο και απαισιόδοξο σενάριο κατανομής του φορτίου στο δίκτυο παροχής από αιολική ενέργεια. Αναφέρονται και αναλύονται αριθμητικές προσομοιώσεις συμπεριλαμβανομένης της sensitivity analysis, οι οποίες βασίζονται στο τροποποιημένο IEEE 30 bus test system. Power generation systems are transitioning into hybrid power generation systems, comprising renewable and traditional generation technologies. Hydro generation has been well integrated into the generation mix, but new variable renewable technologies such as wind power generation still face challenges in their optimal integration into the power system, such as security concerns and optimal dispatch decisions. Wind energy has drawn much attention recently due to its potential benefits in the reduction of emissions and in the reduction of the dependency on fossil fuels. In this paper, a dual objective economic dispatch problem considering wind penetration is formulated. A quadratic fuzzy membership function is used to reflect the dispatcher's attitude toward the wind penetration and wind power cost. A Modified Paretodifferential Evolution algorithm (MPDE) is applied to achieve a compromise between economic and security requirements, including a fuzzy function that reflects the dispatcher's optimistic, neutral, or pessimistic attitude toward wind power penetration. Numerical simulations including sensitivity analysis are reported and analyzed based on a modified IEEE 30 bus test system. 11
ΘΕΜΑ: An Optimal Hybrid Energy System for a Typical Home in Cyprus ΠΗΓΗ: Saikat Chakrabarti, Member, IEEE, and Elias Kyriakides, Member, IEEE ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 : Η εργασία αυτή μελετά ένα αριθμό από διαφορετικά είδη πηγών ενέργειας, τα οποία είναι διαθέσιμα και έχουν εφαρμογή σε ένα τυπικό σπίτι στην Κύπρο και βρίσκει τον καλύτερο συνδυασμό όσο αφορά το κόστος απόδοση αυτών των πηγών ενέργειας συνδεδεμένα με το δίκτυο. Διάφορες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως φωτοβολταϊκά, μικρές ανεμογεννήτριες, κυψέλες καυσίμων και οι μπαταρίες θεωρούνται ως πιθανές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Το Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER version 2.67 beta), χρησιμοποιείται ως εργαλείο ταξινόμησης και βελτιστοποίησης. Λαμβάνοντας υπόψη τη μεταβολή της ταχύτητας του ανέμου σε ολόκληρο το νησί της Κύπρου αλλά και την τρέχουσα τάση μείωσης του κόστους στον εξοπλισμό που σχετίζονται με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, πραγματοποιείται μια ανάλυση ευαισθησίας (sensitivity analysis), που αφορά τη μεταβολή στην ταχύτητα του ανέμου και το κόστος του σχετικού εξοπλισμού. Η εργασία αυτή προτείνει τον πιο αποδοτικό συνδυασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με το δίκτυο παροχής, λαμβάνοντας υπόψη τις τρέχουσες τιμές του απαιτούμενου εξοπλισμού και τη διαθέσιμη κρατική επιδότηση. The paper studies a number of different types of energy sources available and applicable in a typical home in Cyprus and finds an optimal cost effective combination of such energy sources in the presence of grid connection. Various renewable energy sources such as PV arrays, small wind turbine, fuel cells and batteries are considered as potential sources of electricity in this study. The Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER version 2.67 beta) is used as a sizing and optimization tool. Keeping in mind the variation of wind speed across the island of Cyprus, and the current trend of falling prices of equipments related to renewable energy sources, a sensitivity analysis is performed with respect to varying wind speed and equipment costs. The paper suggests the most cost effective combination of renewable energy sources in the presence of grid connection, taking into consideration the current prices of the required equipments and the available government subsidy. 12
ΘΕΜΑ: Εθνική Στρατηγική για την Αειφόρο Ανάπτυξη ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Η παρούσα έκθεση περιέχει όλα τα κεφάλαια που σχετίζονται με την Στρατηγική για την αειφόρο ανάπτυξη. Χαρακτηρίζεται από μία γενική επισκόπηση γύρω από το θέμα της ενεργειακής κατανάλωσης στην Κύπρο. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι κύριοι τομείς της ενεργειακής ζήτησης που εντοπίζονται στην Κύπρο και οι τελικοί χρήστες, καθώς επίσης και η συνολική παροχή ενέργειας, οι εκπομπές αερίων αλλά και κλιματολογικά δεδομένα. Το ενεργειακό σύστημα της Κύπρου χαρακτηρίζεται από την σχεδόν ολοκληρωτική εξάρτησή του από τα διάφορα είδη εισαγόμενων ορυκτών καυσίμων (πετρέλαιο, βενζίνη κλπ) (98%). Η συνεισφορά των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.) στο συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο αντιστοιχεί σε ποσοστό του 2% το οποίο προέρχεται κυρίως από την αξιοποίηση παθητικών ηλιακών συστημάτων (ηλιακοί θερμοσίφωνες) για τη θέρμανση νερού. Η αιολική ενέργεια, οι διάφορες μορφές βιομάζας και το υδροδυναμικό δεν έχουν αξιοποιηθεί ακόμη στη χώρα. Σημειώνεται επίσης, ότι η κατανάλωση ενέργειας παρουσιάζει ποσοστό αύξησης της τάξης του 7% τα τελευταία χρόνια. Ο τομέας των μεταφορών αποτελεί τον κύριο καταναλωτή ενέργειας στην Κύπρο με ποσοστό 46% της συνολικής κατανάλωσης. Το ποσοστό του βιομηχανικού τομέα ανέρχεται στο 21%, ενώ το ποσοστό του οικιακού και τριτογενή τομέα κυμαίνεται στο 17%. Ακολούθως, αναφέρονται πληροφορίες για την παραγωγή και διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας στο νησί. Η ηλεκτροπαραγωγή επαφίεται εντελώς στα εισαγόμενα καύσιμα, κυρίως το μαζούτ. Ο οικιακός τομέας είναι ένας από τους τομείς της ενεργειακής ζήτησης. Αναφέρεται ότι από όλα τα καύσιμα, ο ηλεκτρισμός κατέχει το μεγαλύτερο ποσοστό (43%), ενώ το μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας καταναλώνεται για θέρμανση χώρων. Η θέρμανση χώρων καλύπτεται από την καύση πετρελαίου ντίζελ σε ποσοστό 60%, ενώ για ψύξη χρησιμοποιούνται κυρίως κλιματιστικά συστήματα. Όσον αφορά τον τουριστικό τομέα, η θέρμανση χώρων είναι αυτή που και πάλι κατέχει το μεγαλύτερο ποσοστό στην κατανάλωση ενέργειας. Η θέρμανση και η ψύξη των χώρων γίνεται συνήθως με συστήματα κλιματισμού. Στο βιομηχανικό τομέα, το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας καταναλώνεται από τις τσιμεντοβιομηχανίες (50%) και τις βιομηχανίες τροφίμων (22%). Στον τομέα των μεταφορών, τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μία αυξητική τάση στο εν λόγω ποσοστό, κυρίως λόγω της αύξησης της κατανάλωσης ενέργειας από τον τομέα οδικών μεταφορών. Ο αριθμός των ιδιωτικών οχημάτων ακολουθεί μία διαρκή αύξηση τα τελευταία χρόνια, η οποία παρατηρείται μέσα από διαγράμματα της παρούσας εργασίας. 13
SUBJECT: National Strategy for Sustainable Development DATE: 2010 This study contains all the chapters for Sustainable Development as well as chapters about climate change and energy. An overview on the topic of energy consumption in Cyprus is given as well as the emissions and climatic data. It also presents the main energy demand sectors are identified in Cyprus and the total energy supply. The energy system of Cyprus is characterized by the almost total dependence 96% on various types of imported fossil fuels (oil, gasoline, etc.). The contribution of Renewable Energy Sources (RES) in the overall energy balance is equivalent to 2% which comes mainly from the use of passive solar systems for heating water. The wind, the various forms of biomass and hydrodynamic not yet being exploited in the country. Also, is noted that energy consumption has a growth rate of around 7% recent years. The transport sector is the main energy consumer in Cyprus with 46% of total consumption. The rate of the industrial sector accounts to 21%, while the residential and tertiary sector to 17%. Subsequently, it includes information on the production and distribution of electricity on the island. The power is depend on imported fuels, mainly fuel oil. The residential sector is one of the areas of energy demand. It indicated that from all fuels, electricity has the largest proportion (43%), while the largest proportion of energy consumed for heating. Heating is covered by burning diesel by 60%, while for cooling is used air conditioning systems. Regarding the tourism sector, heating has the largest rates of energy consumption. The heating and cooling are usually done by air conditioning systems. In the industrial sector, the largest amount of energy consumed by cement (50%) and food industries (22%). In the transport sector in recent years is observing an upward trend in this rate, mainly due to increased energy consumption by road transport. The number of private vehicles follows a constant growth in recent years and this occurs through the diagrams of this paper. 14
ΘΕΜΑ: Αιολική Ενέργεια: Προοπτικές και Δυνατότητες ΠΗΓΗ: Δρ Ηλία Κυριακίδη ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Αυτό το άρθρο αναφέρει την ανάγκη για απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα και στοχεύει συγκεκριμένα στην περιγραφή της αιολικής ενέργειας. Επιγραμματικά γίνεται αναφορά : Στον τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τις ανεμογεννήτριες Στα τεχνικά προβλήματα τα οποία εμποδίζουν την χρήση της αιολικής ενέργειας στα συστήματα παραγωγής ηλεκτρισμού. Στα ευαίσθητα ζητήματα που αφορούν το τομέα της αιολικής ενέργειας (περιβαλλοντικά προβλήματα, θέσεις και αντιθέσεις), Στις προοπτικές της αιολικής ενέργειας SUBJECT: Wind Energy: Prospects & Potential SOURCE: Dr Elias Kyriakides DATE: 2010 This article deals with the need for security of supply and less imports of fossil fuels and specifically aims at the description of wind energy. In brief the paper describes: How electricity produced from wind turbines The technical problems that prevent of the use of wind energy in electricity generation systems. Sensitive issues related to wind energy (environmental issues, positions and oppositions) The prospects of wind energy 15
ΘΕΜΑ: Efficient Hybrid Optimization Solution for the Economic Dispatch with Nonsmooth Cost Function ΠΗΓΗ: Irina Ciornei and Elias Kyriakides ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 This paper proposes a novel global optimization technique to solve the nonconvex economic load dispatch (NCELD) problem. The foraging strategy of the pachycondyla apicalis ant (API) is hybridized with a genetic algorithm (GA) strategy to incorporate key features of both API and GA and form a relatively simple but robust algorithm, entitled GAAPI. The novel algorithm proposed in this paper combines the downhill behavior of API (a key characteristic of optimization algorithms) and a good spreading in the solution space of the GA search strategy (a guarantee to avoid being trapped in local optima). The feasibility of the proposed method is tested for three different test systems having different size and complexity. The results are calculated in terms of solution quality and computational efficiency; it is shown that the proposed GAAPI is capable of obtaining highly robust, quality solutions in a reasonable computational time. 16
ΘΕΜΑ: Heuristic solution for the nonconvex dispatch of generation in power systems with high wind power share ΠΗΓΗ: Irina Ciornei, Student Member, IEEE, and Elias Kyriakides, Member, IEEE ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Η αιολική ενέργεια έχει τραβήξει το ενδιαφέρον πρόσφατα λόγω της ανταγωνιστικότητάς της σε σύγκριση με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, των δυνατοτήτων που προσφέρει στη μείωση των εκπομπών του CO 2, αλλά και στη μείωση της εξάρτησης από τα συμβατικά καύσιμα. Σε αυτή την εργασία διατυπώνεται μια στοχευόμενη οικονομική μορφοποίηση η οποία προτείνει να ενσωματωθούν οι επιπτώσεις της διακύμανσης της ηλεκτροπαραγωγής από την αιολική ενέργεια on the ramp rate limits constraints. Ο σκοπός αυτής της μεθόδου είναι να περιορίσει την πιθανότητα ηλεκτροπαραγωγής σε περιόδους με μειωμένες απαιτήσεις φορτίου, που οφείλεται στην μεταβλητότητα του αιολικού δυναμικού. Επίσης να παρουσιάσει πιο ρεαλιστικά τις συνθήκες που επικρατούν στα ηλεκτρικά συστήματα και το κόστος των σύγχρονων θερμικών μονάδων με τις πολλαπλές βαλβίδες. Το πρόβλημα είναι σύνθετο και περίπλοκο. Τα αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένης και της ανάλυσης ευαισθησίας (sensitivity analysis), αναφέρονται και συζητούνται με βάση το τροποποιημένο πειραματικό σύστημα IEEE 30 bus test. Wind energy has drawn much attention recently due to its competitiveness compared to other renewable sources of energy, as well as its high benefits to the reduction of emissions and to the reduction of the dependency on fossil fuels. In this paper, a stochastic economic dispatch formulation is proposed to incorporate the impact of the variability of wind generation on the ramp rate limits constraints. The purpose of this method is to limit the probability of generation plus reserve not meeting the load due to the aggregated variability of the wind generation and the load demand. To better represent the conditions in real power systems, the cost of modern thermal units with multiple valves is considered. The problem is nonconvex and complex; therefore, a hybrid heuristic solution method is used. Numerical results, including sensitivity analysis, are reported and discussed based on a modified IEEE 30 bus test system. 17
ΘΕΜΑ: Dispatch Challenges in Isolated Power Systems with Large Wind Penetration: the Cyprus Power System Case ΠΗΓΗ: Irina Ciornei, Elias Kyriakides ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Ο στόχος της εργασίας αυτής είναι να υποδείξει την τεχνική εφαρμογή και τα σχετικά κόστη και οφέλη που σχετίζονται με την εγκατάσταση και τη λειτουργία ενός αξιοσημείωτου αριθμού αιολικών πάρκων στην Κύπρος στο προσεχές μέλλον (έτος 2011). Καθώς το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής στην Κύπρο είναι ένα μικρό απομονωμένο σύστημα (χωρίς διασυνδέσεις), και επειδή η αδράνεια του συστήματος σε απομονωμένα συστήματα είναι χαμηλή, σε περίπτωση διακύμανσης του δυναμικού παραγωγής, το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής θα αντιμετωπίσει άμεσες προκλήσεις. Ως εκ τούτου, η μελέτη αποσκοπεί στον προσδιορισμό των προκλήσεων που θα αντιμετωπίσει το σύστημα, όταν αυξηθεί το μερίδιό της ηλεκτρικής ενέργειας που θα προέρχεται από διαφορετικές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και θα αποτελούν μέρος του ηλεκτρικού ενεργειακού συστήματος του νησιού. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με το WILMAR Planning Tool που έχει το πλεονέκτημα της αντιμετώπισης των στοχαστικών μεταβλητών όπως η παραγωγή αιολικής ενέργειας. Πάρθηκαν πραγματικές μετρήσεις της ταχύτητας του ανέμου από δυο αντιπροσωπευτικές περιόδους ενός έτους (καλοκαίρι φορτίο αιχμής και άνοιξη εκτός περιόδου αιχμής), και χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία χρονοσειρών, για να εκφράσουν την πιθανή παραγωγή αιολικής ενέργειας στις προαναφερόμενες περιόδους. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται αφορούν τη σύγκριση δυο υποθέσεων, η μια χωρίς την παραγωγή αιολικής ενέργειας και μια κατά την οποία η παραγωγή αιολικής ενέργειας αποτελεί μέρος στην ευρύτερη παραγωγή ηλεκτρική ενέργειας (του μίγματος παραγωγής). Επιπλέον τονίζονται οι προκλήσεις που θα αντιμετωπίσει το ενεργειακό σύστημα και τα οφέλη που θα αποκομίσει. The objective of this work is to address the technical feasibility and the relative costs and benefits associated with the installation and operation of a significant amount of wind power farms in Cyprus in the near future (year 2011). The power system of Cyprus is a small isolated power system (with no interconnections), and as the system inertia in isolated systems is lower, the frequency change will be faster if load or generation changes. Therefore, the study aims at determining the challenges the system will face when increased shares of electricity sourced from variable renewable energy will be part of the island s power system. The study was carried out using the public version of WILMAR Planning Tool that has the advantage of dealing with stochastic variables such as wind power production. Real measurements of wind speed during a period of two representative periods of the year (summer peak load and spring off peak load) are used to create time series of probable wind power production in the above mentioned periods. The results are presented as a comparison of the case without wind generation and for the case when wind generation is part of the generation mix, emphasizing the challenges and advantages the system will face. 18
ΘΕΜΑ: Αλληλεπίδραση δομημένου περιβάλλοντος και αστικού μικροκλίματος ΠΗΓΗ: Π.Α Φωκαίδης, Μ. Νεοφύτου Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 2010 Η θερμική άνεση και η ενεργειακή απόδοση των πόλεων καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από την κλιματολογία του αστικού περιβάλλοντος, η οποία με τη σειρά της επηρεάζεται αναδραστικά από την θερμορευστομηχανική του δομημένου περιβάλλοντος και ειδικά από τα φαινόμενα μεταφοράς στην ατμόσφαιρα. Κλασσικό παράδειγμα αυτής της αλληλεπίδρασης αποτελεί το φαινόμενο της αστικής θερμονησίδας, όπου οι ενεργειακές απορροές της αστικής δραστηριότητας επιδρούν άμεσα στο μικροκλίμα της πόλης, με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας το βράδυ και η μείωση του θερμομετρικού εύρους. Η αλληλεπίδραση αυτή συνίσταται κυρίως σε δυο βασικές παραμέτρους: Α) Στην ενεργειακή απόδοση του δομημένου περιβάλλοντος και κυρίως στα φαινόμενα μετάδοσης θερμότητας στο περιβάλλον μέσω ακτινοβολίας. Β)Στο κτιριακό ανάγλυφο και στην δυνατότητα ενίσχυσης φαινόμενων εξαερισμού (ventilation) του αστικού περιβάλλοντος μέσω της επιλογής βέλτιστων γεωμετριών. Η εργασία αυτή προσεγγίζει κυρίως το επίπεδο του εξαερισμού του αστικού περιβάλλοντος μέσα από μετρήσεις σε εργαστηριακή κλίμακα με τη χρήση της μεθόδου Ταχυμέτρησης Εικόνας Σωματιδίων (Particle Image Velocimetry PIV) σε μοντέλο αστικού πλέγματος σε υδραυλικό κανάλι. Παράλληλα επιχειρείται μία εμπεριστατωμένη βιβλιογραφική αναφορά στην ερευνητική πρόοδο στον τομέα της μελέτης της αλληλεπίδρασης του κτιριακού περιβάλλοντος και του μικροκλίματος των πόλεων. Η ιδιαιτερότητα της συγκεκριμένης δημοσίευσης προκύπτει επίσης από το γεγονός ότι σε αυτή παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα της πρώτης εφαρμογής Ταχυμέτρησης Εικόνας Σωματιδίων (Particle Image Velocimetry PIV) στο κυπριακό ερευνητικό χώρο. 19