Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση Πρόγραμμα Δια Βίου Μάθησης ΑΕΙ για την Επικαιροποίηση Γνώσεων Αποφοίτων ΑΕΙ: Σύγχρονες Εξελίξεις στις Θαλάσσιες Κατασκευές Α.Π.Θ. Πολυτεχνείο Κρήτης Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη: 4.3 Λακάκης Κωνσταντίνος Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Α.Π.Θ. Email: lakakis@civil.auth.gr
Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή 2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης 3. 4. Αποτελέσματα 5. Συμπεράσματα
1. Εισαγωγή Η εφαρμογή των τεχνολογιών των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η προώθηση της πράσινης ενέργειας έχουν διεθνώς αναγνωριστεί ως ένας τρόπος προς την ανεξαρτησία από συμβατικές πηγές ενέργειας. Οι πηγές ανανεώσιμης ενέργειας εμφανίζουν πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα και διαφορετικές επιπτώσεις στο φυσικό και ανθρωπογενές περιβάλλον κατά την διάρκεια ζωής των έργων. Μια από τις πιο διαδεδομένες και ραγδαία αναπτυσσόμενες πηγές ενέργειας είναι η αιολική ενέργεια ενώ υπάρχει έντονη τάση για τη θαλάσσια αιολική ενέργεια. Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη:
1. Εισαγωγή Κόστος Επιπτώσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον Οπτική και ακουστική όχληση Εφικτή χωρική επέκτασης Θαλάσσια Αιολικά πάρκα Χερσαία Αιολικά πάρκα - + - + + - + - Τα θαλάσσια αιολικά πάρκα έχουν μεγαλύτερη αποδοτικότητα και παραγωγή ενέργειας καθώς εκμεταλλεύονται μεγαλύτερο αιολικό δυναμικό το οποίο εντοπίζεται στους ωκεανούς λόγω έλλειψης ορεινών όγκων
1. Εισαγωγή Φωτογραφική αποτύπωση του πάρκου από το λιμάνι Klagshamn της Σουηδίας το Μάιο του 2007, πηγή: Vattenfall, (2009), Lillgrund Wind Farm Visual effects (http://www.vattenfall.com/en/file/lillgrund_wind_farm Visual 8459710.pdf) pdf)
1. Εισαγωγή Παραγωγή ενέργειας από θαλάσσια αιολικά πάρκα (MW) έως το 2015 Germany 11% 31% United Kingdom Sweeden 4% Holland 4% Spain 4% Norway 5% Finland 8% 24% Belgium 9% Others Οι Ευρωπαϊκές χώρες κάνουν σημαντική προσπάθεια για ραγδαία ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας αναγνωρίζοντας τα πλεονεκτήματα και τη σημαντικότητα της χρήσης της καθαρής ενέργειας επενδύοντας σημαντικά χρηματικά ποσά για την κατασκευή τους
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Ηνωμένο Βασίλειο Μέσο μέγιστο βάθος: Θαλάσσια Αιολικά Πάρκα: 2010: 25m 2013: 30m 14 σε λειτουργία Συνολική παραγωγή ενέργειας από 9 σχεδιάζονται για ΘΑΠ (MW) κατασκευή 8000 43 σε αρχικό σχεδιασμό Τροφοδοτούν σπίτια ετησίως: 7000 2011 > 800.000 6000 2013 > 2.000.000 5000 2015 > 3.500.000 4000 Μείωση εκπομπών ρύπων: 2011 > 2.000.000 tn CO 3000 2 & 40.000 tn SO 2 2000 1341 861 2013 > 4.000.000 tn CO 2 1000 404 404 & 100.000 000 tn SO 4 4 4 64 124 214 304 2 0 2015 > 7.000.000 tn CO 2 & 160.000 tn SO 2 In operation Consent Authorised Consent Application Submited 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Ηνωμένο Βασίλειο Θαλάσσιο Αιολικό Πάρκο Thanet, πηγή: http://www.impactlab.net/2010/09/23/worldsbiggest-offshore-wind-farm-to-be-switched-on/ Χάρτης 2, Χωροθέτηση Θαλάσσιου Αιολικού Πάρκου Thanet, πηγή: http://www.4coffshore.com/offshorewind/ Απέχει: 11 χλμ από την ακτογραμμή του Kent & 11,5 χλμ από την κοντινότερη κατοικημένη περιοχή. Έκταση: 35 km 2. Μέση ταχύτητα ανέμου περιοχής: 10.06 m/s. Θαλάσσιο βάθος: 14-23 μ.
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Δανία Θαλάσσια Αιολικά Πάρκα: 13 κατασκευάζονται 3 εγκρίθηκαν Παραγωγή ενέργειας / χρόνο: 2011: >800 MW 1.400 2013: >1300 MW 1.200 Τροφοδοτούν σπίτια 1.000 ετησίως: 2011 > 500.000 800 2013 > 720.000 600 Μείωση εκπομπών ρύπων: 400 2011 > 1.000.000 tn CO 2 & 22.000 tn SO 2 200 2013 > 1.500.000 000 tn 0 CO 2 & 35.000 tn SO 2 Μέσο μέγιστο βάθος: 2011: 12m 2013: 30m Συνολική παραγωγή ενέργειας από ΘΑΠ (MW) In Operation 50 5 10 Consent authorised
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Δανία Απέχει: 86χλμ 8,6 από την ακτογραμμή Έκταση: 34 χλμ 2 Θαλάσσιο βάθος: 6 12μ. Ταχύτητα ανέμου: 12 m/s. Αποτελείται: 90 Α/Γ Συνολική παραγωγή: γή 207MW Χάρτης 3, Χωροθέτηση θαλάσσιου πάρκου Rödsand II στην ευρύτερη περιοχή, πηγή: http://www.4coffshore.com /offshorewind/ Θαλάσσιο Αιολικό Πάρκο Rödsand II, πηγή: http://www.eon.dk/templates/eon2dynamic1_1_1.aspx?i d=63462&epslanguage=dk
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Γερμανία Θαλάσσια Αιολικά Πάρκα: Μέσο μέγιστο βάθος: 13 σε λειτουργία 2009: 5m 2010: 30m 2011: 41m 4 κατασκευάζονται Συνολική παραγωγή ενέργειας από 51 υποβλήθηκαν ΘΑΠ (MW) In Operation Consent Authorised Consent Application Submited 27 σε αρχικό σχεδιασμό 10.000 Τροφοδοτούν σπίτια 9.000 ετησίως: 8.000 2010 > 40.000 7.000 2011 > 264.000 6.000 2020 -> 5.000.000 5.000 Μείωση εκπομπών ρύπων: 4.000 2010 > 500.000 tn CO 2 3.000 & 10.000 tn SO 2 2.000 2015 > 8.500.000 tn 1.000 5 5 8 8 13 13 73 CO 2 & 200.000000 tn SO 2 0 2020 > 10.000.000 tn CO 2 & 250.000 tn SO 2
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Γερμανία Χάρτης 4, Χωροθέτηση Θαλάσσιου Αιολικού Πάρκου Alpha Ventus, πηγή: http://www.4coffshore.com/offshorewind/ Θαλάσσιο Αιολικό Πάρκο Alpha Vantus, πηγή: The building of an Offshore Wind Farm Απέχει 56 χλμ από τις γερμανικές ακτές Θαλάσσιο βάθος: 30 μ Ταχύτητα ανέμου περιοχής: 12,6 km/h Αποτελείται: 12 Α/Γ Συνολική παραγωγή: 60 MW
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Σουηδία Μέσο μέγιστο βάθος: Θαλάσσια Αιολικά Πάρκα: 2009: 14m 2010: 22m 2011: 39m 5 σε λειτουργία 4 αδειοδοτήθηκαν Συνολική παραγωγή ενέργειας από 5 αναμένουν έγκριση ΘΑΠ (MW) 4 σε αρχικό σχεδιασμό 3500 3000 Μείωση εκπομπών ρύπων: 2500 2011 > 200.000 tn CO 2 & 4.000 tn SO 2000 2 2015 > 1.300.000 tn 1500 CO 2 & 30.000 tn SO 2 2 2 1000 500 0 In Operation Consent Authorised Consent Application Submited
2. Ευρωπαϊκές μελέτες περίπτωσης Σουηδία Χάρτης 5, Χωροθέτηση Θαλάσσιου Θαλάσσιο Αιολικό Πάρκο Lillgrund πηγή: Αιολικού Πάρκου Lillgrund, πηγή: ΑΒΒ, Vattenfall, Lillgrund Wind Farm «The largest offshore wind farm in Sweden Cable solution for Lillgrund offshore wind farm» Απέχει: 7 χιλιόμετρα από τις ακτές της Σουηδίας, κοντά στην πόλη Μάλμο Ταχύτητα ανέμου: 8 10m/sec. Θαλάσσιο βάθος: 4 10m. Αποτελείται: 48 Α/Γ Ετήσια παραγωγή: 350GW
3. Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη: Η αιολική ενέργεια στην Ελλάδα έχει τις περισσότερες προοπτικές ανάπτυξης απ ότι στην ση Ευρώπη καθώς σε πολλές περιοχές το αιολικό δυναμικό > 8 m/sec Χάρτης 1, Υπεράκτιο Αιολικό Δυναμικό στον ευρωπαϊκό χώρο, πηγή: Χαβιαρόπουλος Π., Ρώσσης Κ. (2009), Υπεράκτιοι Αιολικοί Σταθμοί (www.iene.gr/energyweek09/articlefiles/ea/2ndsession/2_k_rossis.pdf)
3. Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη: Αν και στην Ευρώπη η κατασκευή ΘΑΠ έχει επεκταθεί ιδιαίτερα στην Ελλάδα βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο. Έως σήμερα έγιναν 39 προτάσεις χωροθέτησης θαλάσσιων αιολικών πάρκων: o 29 βρίσκονται στο στάδιο αρχικού σχεδιασμού o 10 ακυρώθηκαν
3. Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη: Συστηματική μεθοδολογία Εργαλεία και Μέθοδοι Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) Πολυκριτηριακή διαδικασία λήψης αποφάσεων Διερεύνηση περιοχών χωροθέτησης θαλάσσιων αιολικών πάρκων
3. Προοπτικές Ανάπτυξης στην Ελλάδα Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη: Διαδικασία Παράκτιες και νησιωτικές περιοχές Φάση 1: Φάση 2: Απόκλιση Αξιολόγηση > 6m/sec Μη προστατευόμενες περιοχές < 30m βάθος Στόχος Βέλτιστη χωροθέτηση θαλάσσιων αιολικών πάρκων Κριτήρια Μέση ταχύτητα ανέμου Απόσταση από προστατευόμενες περιοχές Βάθος θάλασσας Συνδεσιμότητα με το δίκτυο ηλεκτρισμού Εναλλακτικά Όλες οι περιοχές που δεν αποκλείστη καν στην 1 η φάση
4.1 Αποτελέσματα Φάση Απόκλισης (Φ1) 1 ο κριτήριο: Ταχύτητα ανέμου > 6m/sec
4.1 Αποτελέσματα Φάση Απόκλισης (Φ1) 2 ο κριτήριο: Προστατευόμενες περιοχές
4.1 Αποτελέσματα Φάση Απόκλισης (Φ1) 3 ο κριτήριο: Θαλάσσιο βάθος < 30μ. Το κόστος εγκατάστασης αυξάνεται όσο αυξάνεται το βάθος της θάλασσας καθώς και σε μεγάλα βάθη δεν υπάρχει η τεχνολογική εμπειρία. Βάθος θάλασσας < 30m Η οικονομικότερη λύση με τη μγ μεγαλύτερη τεχνολογική εμπειρία αποτελεί το βάθος των 30μ. Αν και περιορίζει σημαντικά την περιοχή. Η χωροθέτηση σε μέσα βάθη έως και 50μ. παρουσιάζει μεγαλύτερες τεχνολογικές δυσκολίες χωρίς να είναι ανέφικτη. Η τεχνολογία για χωροθέτηση σε βάθη >50μ. βρίσκεται στο στάδιο ανάπτυξης.
Θαλάσσια Αιολική Ενέργεια στην Ευρώπη: Προοπτικές ανάπτυξης στην Ελλάδα 4.1 Αποτελέσματα Φάση Απόκλισης (Φ1) Υποψήφιες περιοχές
4.1 Αποτελέσματα Φάση Απόκλισης (Φ1) Υποψήφιες περιοχές 1. Αλεξανδρούπολη 2. Σαμοθράκη 3. Λήμνος 4. Σκύρος 5. Εύβοια (ΝΑ) 6. Άνδρος 7. Αμοργός 8. Ίος 9. Νάξος 10.Πάρος 11.Μύκονος 12. Σύρος 13. Κύθηρα 14. Θήρα 15. Ανάφη 16. Κρήτη (ΒΑ) 17. Ρόδος 18. Κως 19. Σάμος 20. Κάρπαθος 21. Κεφαλονιά (Δ) 22. Κέρκυρα (ΒΔ)
4.2. Αποτελέσματα Φάση Αξιολόγησης (Φ2) Πραγματοποιήθηκαν 2 συγκρίσεις κατά ζεύγος ζύ (pairwise i comparison): 1. Σύγκριση κατά ζεύγος με κριτήρια αξιολόγησης: Μέση ταχύτητα ανέμου Απόσταση από προστατευόμενες περιοχές Βάθος θάλασσας Συνδεσιμότητα με το δίκτυο ηλεκτρισμού 2. Σύγκριση κατά ζεύγος μεταξύ των υποψήφιων περιοχών για κάθε κριτήριο επιλογής Το λογισμικό Expert Choice χρησιμοποιήθηκε σαν εργαλείο ποιοτικής αξιολόγησης. Στο πρώτο επίπεδο αξιολόγησης, στα κριτήρια δόθηκαν συντελεστές βαρύτητας σε σχέση με τη σημαντικότητά η τους για τον τελικό στόχο.
4.2. Αποτελέσματα Φάση Αξιολόγησης (Φ2) Πίνακας 1: Μεταδεδομένα από τα κριτήρια αξιολόγησης Κριτήρια Τύπος Περιγραφή Μονάδα Μέτρησης Μέση ταχύτητα Ποσοτικό Μέση ταχύτητα ανέμου m/sec ανέμου Εγγύτητα σε προστατευόμενες Ποσοτικό Απόσταση από τις προστατευόμενες περιοχές περιοχές Βάθος θάλασσας Ποσοτικό Απόσταση από το βυθό στην επιφάνεια της θάλασσας Συνδεσιμότητα με Ποιοτικό Εφικτή σύνδεση με το το δίκτυο υπάρχον δίκτυο ηλεκτρισμού ηλεκτρισμού km m Δύσκολα Μέτρια Εύκολα
4.2. Αποτελέσματα Φάση Αξιολόγησης (Φ2) Ιεράρχηση Κριτηρίων με σύγκριση κατά ζεύγος μέσω του Expert Choice
4.2. Αποτελέσματα Φάση Αξιολόγησης (Φ2) Ιεράρχηση υποψήφιων περιοχών με σύγκριση κατά ζεύγος μέσω του Expert Choice
4.2. Αποτελέσματα Φάση Αξιολόγησης (Φ2) Ιεράρχηση των κριτηρίων αξιολόγησης και των επιλεχθέντων περιοχών
4.2. Αποτελέσματα Φάση Αξιολόγησης (Φ2) Πίνακας ας 2: Στατιστικά Σα των επιλεχθέντων περιοχών Περιοχή χωροθέτησης Περιοχή (km 2 ) Min max βάθος θάλασσας (m) Απόσταση από την ακτή (km) Σενάριο 1 Σενάριο 2 Σενάριο 3 1.5 MW 3MW 3.6 MW Κάρπαθος 32.87 0-30 0.0-3.5 745 451 319 Σκύρος 174.77 0-30 0.0-6.00 60 3963 2397 1696 7 Αριθμός Κέρκυρα 14.91 0-30 0.0-12.0 Α/Γ 338 205 145 Αλεξανδρούπ 0.42 0-5 0.0 10 6 4 ολη Αμοργός 75.27 0-30 0.0-8.0 1707 1033 730 Πάρος 31.43 0-15 0.0-6.19 713 431 305 Ανάφη 13.65 0-30 0.0 00 310 187 132 Ίος 62.84 0-30 0.0-10.10 1425 862 610 Άνδρος 70.44 0-30 0.0-3.17 1597 966 684 Σαμοθράκη 279.8 1 0-30 0.0-16.41 6345 3838 2716
5. Συμπεράσματα Η ταχύτητα του ανέμου και το βάθος της θάλασσας στην Ελλάδα παρέχουν σημαντικές δυνατότητες εκμετάλλευσης αιολικής ενέργειας αναπτύσσοντας θαλάσσια αιολικά πάρκα. Μέσω αυτής της αρχικής μελέτης, οι 10 βέλτιστες περιοχές για χωροθέτηση θαλάσσιων αιολικών πάρκων: Έχουν επαρκή επιφάνεια > 740km 2 Μπορούν να καλύψουν ένα σημαντικό αριθμό Α/Γ καλύπτοντας τις ενεργειακές ανάγκες της περιοχής Απόσταση Α/Γ από την ακτή > 15km Θαλάσσιο βάθος < 5m -30m
5. Συμπεράσματα Απαιτείται περεταίρω ανάλυση για την τελική απόφαση των βέλτιστων περιοχών όπως και των τεχνικών χαρακτηριστικών των θαλάσσιων αιολικών πάρκων Πριν από την χωροθέτηση οι παρακάτω δραστηριότητες θα πρέπει οπωσδήποτε να ληφθούν υπόψη: Διαδρομές πλοίων Δεδομένα για την τουριστική ανάπτυξη Εποχιακή ενεργειακή ζήτηση
6. Βιβλιογραφία 1. Σουριανός Ε. (2011), Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας: Η περίπτωση των Θαλάσσιων Αιολικών Πάρκων, Ερευνητική Εργασία, Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας και Ανάπτυξης, Α.Π.Θ. 2. Ishizaka A. and Labib A. (2009), Analytic Hierarchy Process and Expert Choice: Benefits and Limitations, ORInsight, 22(4), 201 220. 3. Kainulainen T., Leskinen P., Korhonen P., Haara A. and Hujala T. (2007) A statistical approach to assessing interval scale preferences in discrete choice problems, Journal of the Operational Research Society, 60(2), 252-258. 4. Karanikolas N., Kyriakou K., Sourianos E., Vagiona D. (2011), Offshore Wind Power in Europe: Perspectives of development in Greece, 12th International Conference on Environmental Science and Technology(CEST), Rhodes island, Greece, 8-10 June 2011. p.851-858 5. Miller T. and Spoolman S. (2009), Living in the environment, Cengage Learning, Canada 6. Wind turbines and windfarms database URL: http://www.thewindpower.net 7. 4C Offshore URL: http://www.4coffshore.com/windfarms/