Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µέσω ηλιακών πύργων 13 ο ΕΘΝΙΚΟ ΣΥΝΕ ΡΙΟ «Ενέργεια και Ανάπτυξη 2008» ΙΕΝΕ, Ίδρυµα Ευγενίδου, Αθήνα, 12/13.11.2008 ρ. Σπύρος Χ. Αλεξόπουλος Aachen University of Applied Sciences (AcUAS)/ Solar-Institut Jülich (SIJ)
Περιεχόµενα οµιλίας Ηλιοθερµικές συγκεντρωτικές τεχνολογίες Η τεχνολογία του ηλιακού πύργου ΗλιακοίπύργοιστηνΕ.Ε. Ηλιακός πύργος Jülich Υβριδικό σύστηµα Πλεονεκτήµατα της τεχνολογίας του ηλιακού πύργου για την Ελλάδα υναµικό ηλιοθερµικών συγκεντρωτικών συστηµάτων της Ελλάδας Συµπεράσµατα
Παραβολικοί συλλέκτες σκάφης (PSA) Ηλιακός πύργος (SNL) καθρέφτες Fresnel (Solarmundo) Παραβολικός δίσκος (SBP) Ηλιοθερµικές συγκεντρωτικές τεχνολογίες Ηλιακή καπνοδόχος (Ισπανία)
Παραβολικοί συλλέκτες σκάφης Ηλιακός πύργος Περιγραφή συγκέντρωση ηλιακής συγκέντρωση ηλιακής ενέργειας σε σωλήνες ενέργειας σε αποδέκτη Θερµοκρασία λειτουργίας ~ 350 400 C > 550 C Απόδοση 14-16 % 15 18 % Μέγεθος µονάδας 30 MW e - 200 MW e 10 MW e - 100 MW e Κόστος ενέργειας (2008) 0,221 /kwh 0,251 /kwh Κόστος ενέργειας (2020) 0,05-0,08 /kwh 0,04-0,08 /kwh Πλεονεκτήµατα αποδεδειγµένη τεχνολογία υψηλές θερµοκρασίες Ηλιοθερµικές συγκεντρωτικές τεχνολογίες
Μονάδα Τρέχουσα Κατάσταση Ισχύς Αποδέκτης / Μέσο µεταφοράς / Μέγιστη Θερµοκρασία Συµβατικός κύκλος Αποθήκευση PS10 PS20 Solar Tres STJ σε λειτουργία υπό κατασκευή υπό σχεδιασµό υπό κατασκευή Ηλιακοί πύργοι στην Ε.Ε. 10 MW e 20 MW e 17 MWe 1,5 MW e σωλήνας νερό/ατµός 257 C σωλήνας νερό/ατµός 257 C σωλήνας ρευστό αλάτι 565 C πορώδης αέρας 680 C ατµός ατµός ρευστό αλάτι πορώδη υλικά
Χαρακτηριστικά στοιχεία: Mέγιστη Ηλεκτρική Ισχύς: 10 MW e Ηλιοστατικό πεδίο 74.880 m 2 Υψος πύργου Αποθήκευση θερµότητας 100 m 50 min Εξοικονόµηση 16.000 τόνοι CO 2 Παραγωγή ενέργειας Έκταση γης 20 GWh/a 55 ha Ηλιακός πύργος PS10
Μονάδα Τρέχουσα Κατάσταση Ισχύς Αποδέκτης / Μέσο µεταφοράς / Μέγιστη Θερµοκρασία Συµβατικός κύκλος Αποθήκευση PS10 PS20 Solar Tres STJ σε λειτουργία υπό κατασκευή υπό σχεδιασµό υπό κατασκευή Ηλιακοί πύργοι στην Ε.Ε. 10 MW e 20 MW e 17 MWe 1,5 MW e σωλήνας νερό/ατµός 257 C σωλήνας νερό/ατµός 257 C σωλήνας ρευστό αλάτι 565 C πορώδης αέρας 680 C ατµός ατµός ρευστό αλάτι πορώδη υλικά
Χαρακτηριστικά στοιχεία: Mέγιστη Ηλεκτρική Ισχύς: αποδέκτης 17 MW e Ηλιοστατικό πεδίο 264.825 m 2 Υψος πύργου ίκτυο ηλ. ρεύµατος θερµικός συσσωρευτής turbine ατµοστρόβιλος / generator µε γεννήτρια λέβητας κρύος συσσωρευτής cold Αποθήκευση θερµότητας storage condenser συµπηκνωτής 120 m 15 h Συµβατική Καύση 15% Παραγωγή ενέργειας Έκταση γης Ηλιοστατικό solar fieldπεδίο 105 GWh/a 142 ha Ηλιακός πύργος Solar Tres Πηγή: Sener, Madrid, 2005
Μονάδα Τρέχουσα Κατάσταση Ισχύς Αποδέκτης / Μέσο µεταφοράς / Μέγιστη Θερµοκρασία Συµβατικός κύκλος Αποθήκευση PS10 PS20 Solar Tres STJ σε λειτουργία υπό κατασκευή υπό σχεδιασµό υπό κατασκευή Ηλιακοί πύργοι στην Ε.Ε. 10 MW e 20 MW e 17 MWe 1,5 MW e σωλήνας νερό/ατµός 257 C σωλήνας νερό/ατµός 257 C σωλήνας ρευστό αλάτι 565 C πορώδης αέρας 680 C ατµός ατµός ρευστό αλάτι πορώδη υλικά
Περιγραφή λειτουργίας ηλιακού πύργου αποδέκτης ζεστός αέρας (680 C; 1 bar) αέρας λέβητας ατµός (480 C; 26 bar) συγκεντρωτική ηλιακή ακτινοβολία θερµικός συσσωρευτής ατµοστρόβιλος µε γεννήτρια ~ Ηλιοστατικό πεδίο συµπιεστής συµπιεστής επανακυκλοφορία αέρα (120 C; 1 bar) συµπηκνωτής Συγκεντρωτικό σύστηµα Ηλιακό κύκλωµα Κύκλος ζεστού αέρα Κύκλος Συµβατικός νερού- κύκλος Ηλιακός πύργος Jülich
Χαρακτηριστικά στοιχεία: Mέγιστη Ηλεκτρική Ισχύς: 1,5 MW e Ηλιακή ακτινοβολία / DNI 800 kwh/m 2 a Παραγωγή ενέργειας 1000 MWh/a Αριθµός ωρών λειτουργίας 1000 h Έκταση γης 18 ha Ύψος πύργου 60 µ. Ηλιοστατικό πεδίο περίπου 18.000 m 2 Ηλιακός πύργος Jülich
Κατασκευάστρια εταιρεία: Kraftanlagen München (ΚΑΜ) διαθέτει αποκλειστική άδεια για την κατασκευή του δέκτη Παραγωγός ηλ. ενέργειας: Πόλη του Jülich Μελέτες, Αναλύσεις: Solar Institut Jülich (SIJ) Έρευνα: German Aerospace Center DLR & SIJ Ηλιακός πύργος Jülich
υβριδικό σύστηµα µε καυστήρα υβριδικό σύστηµα µε αεριοστρόβιλο αποδέκτης αποδέκτης καυστήρας ζεστός αέρας 680 C θερµικός συσσωρευτής θερµικός συσσωρευτής ζεστός αέρας 680 C αεριοστρόβιλος Fuel καύσιµο ατµός ατµοστρόβιλος ατµός µε γεννήτρια ατµοστρόβιλος µε γεννήτρια Ηλιοστατικό πεδίο κρύος αέρας 120 C Ηλιοστατικό πεδίο κρύος αέρας 120 C Υβριδικό σύστηµα
Υψηλός αριθµός ωρών λειτουργίας σε συνδυασµό µε o υβριδικά συστήµατα (πάνω από 8000 h) o θερµικούς συσσωρευτές Παραγωγή ηλ. ρεύµατος σε µηδιασυνδεδεµένα συστήµατα Υψηλότερο δυναµικό εξοικονόµησης κόστους Υψηλότερος βαθµός απόδοσης για µεγάλες µονάδες o υψηλές θερµοκρασίες o χρήση συµβατικού κύκλου Πλεονεκτήµατα ηλιακού πύργου για την Ελλάδα
Μείωση της εκποµπής διοξειδίου του άνθρακα Καµία επιβάρυνση του ηλιοστατικού πεδίου σε καλλιέργειες (λαχανικά) ήβοσκοτόπια Φιλικότητα προς το περιβάλλον Υψηλή αξιοπιστία o Περισσότερα τµήµατα του εργοστασίου από συµβατικούς κύκλους Τοποθέτηση µονάδων και σε µηπεδινάεδάφη Πλεονεκτήµατα ηλιακού πύργου για την Ελλάδα
Ενεργειακό δυναµικό [TWh/y] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1800 1900 Τεχνικό υναµικό - Ελλάδα 2000 2100 2200 2300 2400 2500 DNI [kwh/m²a] Παράκτιο υναµικό - Ελλάδα (20 m a. s. l.) 2600 2700 2800 > 2800 υναµικό παραγωγής ενέργειας µε ηλιοθερµικά DNI [kwh/m²/y] Ενεργειακό δυναµικό [TWh/y] 14 12 10 8 6 4 2 0 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 DNI [kwh/m²a] 2600 2700 2800 > 2800 H/E Ελλάδα 2007: 56132 GWh Οικονοµικό υναµικό: 4000 GWh 7 % υναµικό ηλιοθερµικών συγκεντρωτικών συστηµάτων Τεχνικό δυναµικό: 44 TWh/y (DNI > 1800 kwh/m²/y) Οικονοµικό δυναµικό: 4 TWh/y (DNI > 2000 kwh/m²/y) Ζήτηση ενέργειας 2000: 50 TWh/y Ζήτηση ενέργειας 2050: 56 TWh/y (Σενάριο CG/HE) οκιµαστικά 2050: 3.5 TWh/y (Σενάριο CG/HE) Παράκτιο δυναµικό: 0 TWh/y (< 20 m a. s. l.) Ζήτηση νερού 2050: < 1TWh/y (Ενέργεια για αφαλάτωση) Πηγή: DLR
ΗΠΑ 27 % Ισπανία Μέση Ανατολή Κίνα Μεξικό ηλ. ισχύς έτος σε MW Βραζιλία Αλγερία Ινδία Αυστραλία 58 % Πηγή: BCG Analysis 2006 Μελέτη αγοράς ηλιοθερµικών συγκεντρωτικών συστηµάτων
Εκτιµάται ότι µε βάσηταδεδοµένα της µελέτης, οι προοπτικές της τεχνολογίας του ηλιακού πύργου στην Ελλάδα είναι θετικές Ο ηλιακός πύργος µπορεί να συµβάλει στην επίτευξη του στόχου 20-20-20 για την Ελλάδα καθώς: o έχει την δυνατότητα παραγωγής ηλ. ρεύµατος σε µη διασυνδεδεµένα συστήµατα o επιτυγχάνει σε συνδυασµό µε υβριδικά συστήµατα υψηλό αριθµό ωρώνλειτουργίας o διαθέτει υψηλό τεχνικό δυναµικό o δεν επιβαρύνει τις γεωργικές καλλιέργειες ή την κτηνοτροφία o µειώνει τις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα Συµπεράσµατα
Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!