ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ Διπλωματική Εργασία Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση σύγχρονων συστημάτων παραγωγής Εισηγητής: Καφετζής Δημήτριος Επιβλέπων: Δρ. Ζαφειριάδης Κων/νος Eντεταλμένος Επικ. Καθηγητής Χίος, Οκτώβριος 2009 1
2009 Δημήτριος Καφετζής Η έγκριση της διπλωματικής εργασίας από το Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου δεν υποδηλώνει αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα (Ν. 5343/32 αρ. 202 παρ. 2). 2
Εγκρίθηκε από τα Μέλη της Τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής: Πρώτος Εξεταστής (Επιβλέπων) Δρ. Κων/νος Ζαφειριάδης Καθηγητής, Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης, Πανεπιστήμιο Αιγαίου Δεύτερος Εξεταστής Δρ. Ιωάννης Μίνης Καθηγητής, Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης, Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τρίτος Εξεταστής Δρ. Σπυρίδων Γκολφινόπουλος Καθηγητής, Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης, Πανεπιστήμιο Αιγαίου 3
Ευχαριστίες Πρώτα απ όλα, θέλω να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα της διπλωματικής εργασίας μου, Καθηγητή κ. Κων/νο Ζαφειριάδη για την πολύτιμη βοήθεια και καθοδήγησή της κατά τη διάρκεια της διπλωματικής μου εργασίας μου. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα υπόλοιπα μέλη της εξεταστικής επιτροπής της διπλωματικής εργασίας μου, Καθηγητές κκ.ιωάννη Μίνη και Σπυρίδων Γκολφινόπουλο για την προσεκτική ανάγνωση της και για τις πολύτιμες υποδείξεις τους. Ευχαριστώ τους Χιώτες και Χιώτισσες φίλους(ες) μου και ιδιαίτερα π. Παντελεήμων Βώλο καθώς και τους φίλους που απέκτησα στα όμορφα Καρδάμηλα για την ηθική υποστήριξή τους και την βοήθεια τους όλα αυτά τα χρόνια που έζησα στο νησί του ανέμου και των αρωμάτων. Επίσης, ευχαριστώ την εταιρεία Μεταλλοδομή και ιδιαίτερα τον κ Ιωάννη Χουλιάρα, εταιρεία στην οποία προσφέρω τις υπηρεσίες μου, για την κατανόησή του καθώς και την εμπιστοσύνη που έδειξε στο προσωπό μου και στην ιδιότητα μου ως μελλοντικός Μηχανικός Οικονομίας και Διοίκησης, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια των τελευταίων μηνών της προσπάθειάς μου. Πάνω απ όλα, είμαι ευγνώμων στην μητέρα μου Φιλοθέη Καφετζή για την ολόψυχη αγάπη και υποστήριξή της όλα αυτά τα χρόνια και στον πατέρα μου Γεράσιμο Καφετζη για την υπόσχεση που του είχα δώσει. Αφιερώνω αυτή την εργασία στην μητέρα μου και σε όσους σέβονται τον πλανήτη Γη. Δημήτρης Καφετζής 4
Περιεχόμενα Ευχαριστίες... 4 Περιεχόμενα... 5 Κατάλογος Σχημάτων... 8 Κατάλογος Πινάκων... 11 Περίληψη... 12 Κεφάλαιο 1: Το Ενεργειακό πρόβλημα... 15 1.1 Εισαγωγή... 15 1.2 Ενεργειακό ισοζύγιο στην Ευρώπη και την Ελλάδα - Διείσδυση Ανανεώσιμων πηγών Ενέργειαςκαι Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στην Ελλάδα... 16 1.2.1 Ενεργειακό Ισοζύγιο... 16 1.2.2 Παραγωγή Ηλεκτρικής Ηνέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. 20 1.3 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου... 24 1.4 Το πρωτόκολλο του Κιότο... 26 Κεφάλαιο 2: Αιολική Ενέργεια... 29 2.1 Εισαγωγή... 29 2.2 Αιολικό δυναμικό Ιστορική εξέλιξη Υφιστάμενη κατάσταση... 31 2.3 Τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση της αιολικής ενέργειας... 40 2.3.1 Ανεμογεννήτριες Οριζοντίου Άξονα... 40 2.3.2 Ανεμογεννήτριες Καθέτου Άξονα... 44 2.4 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα αξιοποίησης της αιολικής ενέργειας... 47 Κεφάλαιο 3: Γεωθερμική Ενέργεια... 50 3.1 Εισαγωγή... 50 3.2 Γεωθερμικό δυναμικό Ιστορική εξέλιξη Υφιστάμενη κατάσταση... 54 3.3 Τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση της γεωθερμίας... 57 3.4 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα αξιοποίησης της γεωθερμικής ενέργειας.. 62 Κεφάλαιο 4: Μικρά Υδροηλεκτρικά έργα... 67 4.1 Εισαγωγή... 67 5
4.2 Υδροδυναμικό Ιστορική εξέλιξη Υφιστάμενη κατάσταση... 69 4.3 Τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από Μικρά Υδροηλεκτρικά έργα... 70 4.4 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα αξιοποίησης της γεωθερμικής ενέργειας.. 76 Κεφάλαιο 5: Ηλιακή Ενέργεια... 79 5.1 Εισαγωγή... 79 5.2 Ηλιακό δυναμικό Ιστορική εξέλιξη Υφιστάμενη κατάσταση... 80 5.3 Τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση της ηλιακής ενέργειας... 83 5.3.1 Φωτοβολταϊκά Συστήματα... 83 5.3.2 Παραβολικά Κοίλα... 86 5.3.3 Συστήματα Δίσκου/Μηχανής... 87 5.3.4 Συστήματα Πύργου Ηλιακής Ισχύος... 88 5.4 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας... 89 Κεφάλαιο 6: Βιοενέργεια (Βιομάζα)... 92 6.1 Εισαγωγή... 92 6.2 Δυναμικό βιομάζας Ιστορική εξέλιξη Υφιστάμενη κατάσταση... 94 6.3 Τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση της βιομάζας... 97 6.3.1 Άμεση Καύση... 98 6.3.2 Συν-καύση... 100 6.3.3 Αεριοποίηση... 100 6.3.4 Πυρόλυση... 101 6.3.5 Ζύμωση... 102 6.3.6 Αναερόβια Χώνευση... 102 6.4 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα αξιοποίησης της βιομάζας... 103 Κεφάλαιο 7: Συγκριτική Μελέτη Διαθέσιμων Τεχνολογιών Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας από ΑΠΕ... 107 7.1 Τεχνοοικονομική ανάλυση... 107 7.1.1 Εξωτερικό Κόστος... 113 7.1.2 Ασυνεχής Λειτουργία (intermittent)... 117 7.1.3 Κόστος Κεφαλαίου Επένδυσης και Παράγοντας Δυναμικότητας... 120 6
7.2 Περιβαλλοντική θεώρηση κόστους... 127 Συμπεράσματα... 130 Βιβλιογραφία... 136 Ελληνική... 139 Διεθνή... 140 Ιστοσελίδες... 141 7
Κατάλογος Σχημάτων Σχήμα 1.1. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα το 2006... 20 Σχήμα 1.2. Αθροιστική ισχύς σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που εγκαθίστανται με χρήση ΑΠΕ... 21 Σχήμα 1.3. Διαδικασία δημιουργίας φαινομένου του θερμοκηπίου... 24 Σχήμα 1.4. Ποσοστιαία επίπτωση των ανθρωπογενών εκπομπών αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου με την πάροδο του χρόνου... 25 Σχήμα 2.1: Μέση ετήσια κατανομή της ισχύς του ανέμου παγκοσμίως σε απόσταση 10 m από το έδαφος... 32 Σχήμα 2.2: Συνολική εγκαταστημένη Ευρωπαϊκή και Παγκόσμια δυναμικότητα αιολικής ισχύος τα τελευταία 15 χρόνια (σε GW).... 33 Σχήμα 2.3: Εξέλιξη του μέσου μεγέθους και της ισχύoς των ανεμογεννητριών που εισήχθησαν στην αγορά την τελευταία 25ετία.... 34 Σχήμα 2.4. Εκτιμήσεις προβλέψεις χρήσης της αιολικής ενέργειας προς παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για την προσεχή δεκαετία... 35 Σχήμα 2.5. Δυναμικό αιολικής ενέργειας στον ελληνικό χώρο... 36 Σχήμα 2.6. Εγκατεστημένη αιολική ισχύς στο τέλος του 2005... 39 Σχήμα 2.7. Α/Γ οριζοντίου άξονα... 41 Σχήμα 2.8. Σχηματική παράσταση χώρου μηχανικών μερών (άτρακτος) μιας τυπικής Α/Γ οριζοντίου άξονα (Νacelle - Vestas 3 MW)... 44 Σχήμα 2.9. Α/Γ καθέτου άξονα τύπου Darrieus... 45 Σχήμα 3.1. Σχηματική αναπαράσταση ενός ιδανικού γεωθερμικού συστήματος.... 52 Σχήμα 3.2. Πρότυπο (μοντέλο) ενός γεωθερμικού συστήματος... 53 Σχήμα 3.3. Η μηχανή που χρησιμοποιήθηκε στο Larderello το 1904 κατά την πρώτη πειραματική απόπειρα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμικό ατμό.... 55 Σχήμα 3.4. Γραφική απεικόνιση γεωθερμικής μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με διάθεση του ατμού απευθείας στην ατμόσφαιρα.... 58 8
Σχήμα 3.5. Γραφική απεικόνιση γεωθερμικής μονάδας ηλεκτρικής ενέργειας με συμπυκνωτές.... 59 Σχήμα 3.6. Γραφική απεικόνιση γεωθερμικής μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με δυαδικό κύκλο... 60 Σχήμα 3.7. Γραφική απεικόνιση μιας γεω-θερμικής μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με κύκλο Kalina στην πόλη Husavik της Ισλανδίας.... 62 Σχήμα 4.1. Γραφική απεικόνιση ΜΥΗΕ παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας... 67 Σχήμα 4.2. Εξέλιξη της παγκόσμια παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας την τελευταία 30ετία... 70 Σχήμα 4.3. Εγκαταστημένη ισχύς μικρών υδροηλεκτρικών έργων στην Ε.Ε των 25 για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για το έτος 2004... 71 Σχήμα 4.4. Μικρής κλίμακας Υδροηλεκτρικό Έργο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας... 73 Σχήμα 4.5. Εύρος εφαρμογών υδροστροβίλων σε σχέση με την παροχή λειτουργίας και την υψομετρική διαφορά... 75 Σχήμα 5.1. Σχηματικός κύκλος ηλιακής ακτινοβολίας... 80 Σχήμα 5.2. Ηλιακό Δυναμικό της Ελλάδος... 81 Σχήμα 5.3. Νέου τύπου πολυμερή Φ/Β στοιχεία... 84 Σχήμα 5.4. Το φωτοβολταϊκό πάρκο των 20 MW της εταιρίας City-Solar-Gruppe στην πόλη Beneixama της Ισπανίας... 85 Σχήμα 5.5. Τυπικά Συστήματα α) Παραβολικών Κοίλων και β) Πύργου ηλιακής ισχύος.... 86 Σχήμα 6.1. Σχηματική αναπαράσταση του ενεργειακού κύκλου της βιομάζας... 93 Σχήμα 6.2.Γεωγραφική κατανομή διαθέσιμων ποσοτήτων αγροτικών υπολειμμάτων στην Ελλάδα... 95 Σχήμα 6.3. Τυπική μονάδα άμεσης καύσης βιομάζας προς παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας... 99 Σχήμα 6.4. Μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από συλλογή βιοαέριου ΧΥΤΑ... 103 9
Σχήμα 6.5. Συνολικός κύκλος του άνθρακα... 104 Σχήμα 7.1. Διαχρονική εξέλιξη και εκτιμήσεις του εξισορροπημένου κόστους της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από διάφορες ΑΠΕ... 110 Σχήμα 7.2. Εξωτερικό Κόστος Μονάδας Παραγόµενης Ηλεκτρικής Ενέργειας από ΑΠΕ, & Συµβατικές Πηγές Ενέργειας... 115 Σχήμα 7.3. Σύγκριση Επιπέδου Προβλεψιµότητας Διαθεσιµότητας ΑΠΕ & Επιπέδου Αποτελεσµατικότητας Διαχείρισης Ενεργειακών Αναγκών. 118 Σχήμα 7.4. Κόστος Κεφαλαίου Επένδυσης ανά Μονάδα Ηλεκτρικής Ισχύς (US$/kWh) για ΑΠΕ, & Συµβατικές Πηγές Ενέργειας... 120 Σχήμα 7.5. Μέσος Παράγοντας Δυναµικότητας για Εγκαταστάσεις Ενεργειακής Εκµετάλλευσης ΑΠΕ & Συµβατικών Πηγών Ενέργειας... 121 Σχήμα 7.6. Μεταβλητότητα τεχνικό-οικονομικών κριτηρίων σχεδιασμού τυπικών μονάδων ΑΠΕ παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας α) Πύργος ηλιακής ισχύος (30 MW) και β) ΜΥΗΕ (3 MW).... 125 Σχήμα 7.7. Μεταβλητότητα τεχνικό-οικονομικών κριτηρίων σχεδιασμού τυπικών μονάδων ΑΠΕ παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας α) A/Γ (2.5 MW) και β) Γεωθερμικής μονάδας (1 MW)... 126 Σχήμα 7.8. Σύγκριση των μέσων εκπομπών κύκλου ζωής του CO 2 από ΑΠΕ και συμβατικές πηγές ενέργειας... 128 10
Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 1.1. Ενεργειακά στοιχεία για την ΕΕ-25 το 2005... 18 Πίνακας 1.2. Εκτίμηση εν δυνάμει παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ κατά το έτος 2010... 23 Πίνακας 1.3. Αυξο-μειώσεις εκπομπών αερίων θερμοκηπίου για διάφορες χώρες της Ε.Ε σύμφωνα με τις δεσμεύσεις του Πρωτοκόλλου του Κιότο... 27 Πίνακας 2.1. Μετρήσεις αιολικού δυναμικού σε διάφορες περιοχές στην Ελλάδα... 37 Πίνακας 2.2. Τυπικές διαμορφώσεις ηλεκτρικού μέρους ανεμογεννητριών... 69 Πίνακας 2.3. Κυριότερα πλεονεκτήµατα-μειονεκτήματα Α/Γ τύπου κάθετου άξονα... 45 Πίνακας 3.1. Εγκατεστημένη γεωθερμική ηλεκτρική ισχύς σε παγκόσμια κλίμακα, από το 1990 έως το 2005 (ανά πενταετία) και στις αρχές του 2007... 56 Πίνακας 3.2. Εκπομπές επιβλαβών αερίων από διάφορες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας... 65 Πίνακας 4.1. Κατηγορίες εγκαταστάσεων Υδροηλεκτρικής Ενέργειας... 43 Πίνακας 6.1. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα στη Ελλάδα... 96 Πίνακας 7.1. Εκτίμηση εξισορροπημένου κόστους λειτουργίας και συντήρησης Συμβατικών και ΑΠΕ για το έτος 2016... 112 Πίνακας 7.2. Τεχνο-οικονομικά χαρακτηριστικά 4 μονάδων παραγωγής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ... 124 Πίνακας 7.3. Εκτίμηση επι μέρους περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα... 129 11
Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση μιας όσο το δυνατόν ολοκληρωμένης τεχνοοικονομικής ανάλυσης (απεικόνισης) του ενεργειακού κλάδου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση σύγχρονων συστημάτων παραγωγής. Για τον λόγο αυτό αναλύεται διεξοδικά ο κλάδος των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), η τεχνολογία και τα οφέλη χρήσης των επί μέρους μορφών ήπιας ενέργειας (αιολική, γεωθερμική, μικρά υδροηλεκτρικά έργα, ηλιακή και αξιοποίηση βιομάζας) που απαντώνται στην χώρα μας καθώς επίσης συνοψίζονται τα κυριότερα πλεονεκτήματα-μειονεκτήματά τους. Σκοπός είναι να αναδειχθούν οι Ανανεώσιμες πηγές Ενέργειας ως καθαρές τεχνολογίες με υψηλές προοπτικές στην μελλοντική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και με ιδιαίτερη συμβολή στην αντιμετώπιση των μεγάλων σύγχρονων ενεργειακών κρίσεων των οποίων τα αποτελέσματα εντοπίζονται κυρίως σε οικονομικό, κοινωνικό και περιβαλλοντικό επίπεδο. Επιπλέον αναδεικνύεται η άμεση ανάγκη να διεισδύσουν όσο το δυνατόν περισσότερο αυτές οι τεχνολογίες στην χώρα μας και να αποτελέσουν αναπόσταστο μέρος ενίσχυσης της εθνικής οικονομίας. Για την πραγματοποίηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκαν και συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα πρόσφατων ερευνητικών προγραμμάτων (ExternE, RES2020, ΙPPC) σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα μελετών των κυριοτέρων υφιστάμενων διεθνών οργανισμών προώθησης των ΑΠΕ καθώς και πλήθους άλλων αντίστοιχων δικτυακών πηγών (ΙΕΑ, NERL, ESHA, EWEA κλπ). Επικουρικά πραγματοποιηθηκε μελέτη και επεξεργασία ενός σημαντικού αριθμού τεχνοοικονομικών δεδομένων όπως προέκυψαν από την ανασκόπηση ερευνητικών/τεχνικών δημοσιέυσεων τόσο σε διεθνή όσο και εγχώρια περιοδικά προκειμένου να επιτευχθεί όσο το δυνατό πιο άμεση παρακολούθηση των τελευταίων εξελίξεων στον εγχώριο ενεργειακό τομέα και κυρίως κατά την περίοδο διεξαγωγής της παρούσας εργασίας. Ιδιαίτερη έμφαση έχει δοθεί στην συγκριτική μελέτη κυρίως σε τεχνοοικονομικό επίπεδο τόσο της χρήσεως των περιγραφόμενων ΑΠΕ μεταξύ τους αλλά και με τις υφιστάμενες συμβατικές πηγές ενέργειας, με απώτερο σκοπό να πραγματοποιηθεί ένας ολοκληρωμένος έλεγχος βιωσιμότητας και αξιολόγηση των δυνατοτήτων τους προς περαιτέρω χρήση στον εγχώριο τομέα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στον άξονα αυτό μελετήθηκαν διάφοροι παράγοντες που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο κατά την τεχνοοικονομική ανάπτυξη μιας σύχρονης τεχνολογίας ΑΠΕ όπως είναι το εξισορροπηµένο και εξωτερικό κόστος, η ασυνεχής λειτουργία, το κόστος κεφαλαίου επένδυσης, το περιβαλλοντικό κόστος και ο παράγοντας δυναμικότητας. 12
Από την ανασκόπηση - μελέτη της προαναφερόμενης βιβλιογραφίας και την συγκριτική τεχνοοικονομική ανάλυση των διαθέσιμων ΑΠΕ στην χώρα μας προέκυψαν μια σειρά από συμπεράσματα και παρατηρήσεις: Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αν και χρησιμοποιούνται κατά ένα πολύ μικρό ποσοστό στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην χώρα μας (περίπου 2.3%), ωστόσο τα τελευταία χρόνια πραγματοποιείται σημαντική έρευνα ευρύτερης αξιοποίησης των δυνατοτήτων τους και ταυτόχρονα μελέτης των βέλτιστων συνθηκών χρήσης τους, διότι προς το παρών αποτελούν ίσως την μοναδική ελπιδοφόρα πρόταση για παραγωγή «καθαρότερης» ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και μέχρι και σήμερα κατέχουν υψηλό κόστος ως προς το κεφάλαιο επένδυσης, οι τελευταίες τεχνολογικές έρευνες έχουν κατορθώσει να το μειώσουν σε ιδιαίτερα ανταγωνιστικά επίπεδα ως προς τις συμβατικές πηγές ενέργειας. Αν συνεκτιμηθεί ωστόσο και η κοινωνικό-οικονομική παράμετρος του περιβαλλοντικού κόστους, τότε η παραγόμενη από ΑΠΕ μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας ανταγωνίζεται ικανοποιητικά την αντίστοιχη παραγωγή από συμβατικά καύσιμα.. Ένα σημαντικό μειονέκτημα των ΑΠΕ που προέκυψε από την παρούσα εργασία και χρίζει περαιτέρω έρευνας και μελέτης αποτελούν οι μεταβλητές παράμετροι της μη σταθερής λειτουργία τους (ασυνεχής λειτουργία) και του μειωμένου δυναμικού παράγοντα. Εξαίρεση αποτελούν τα σύγχρονα αιολικά πάρκα των οποίων και το κόστος εγκατάστασής τους έχει μειωθεί σημαντικά τόσο σε επίπεδο κόστους όσο και σε δυναμικότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Οι διαφορές ανάμεσά στις ΑΠΕ που προσεγγίστηκαν, κατά την μεθοδολογία παρουσίασης και μελέτης αυτών στην παρούσα εργασία, δεν μπορούν να ξεχωρίσουν κάποια πηγή για αποκλειστική χρήση της έναντι των άλλων. Σε κάθε ξεχωριστή περίπτωση συνεκτιμούνται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε ΑΠΕ και η απόφαση για την τελική επιλογή ποικίλει ανάλογα με τους υπόλοιπους παράγοντες, όπως είναι το κόστος κεφαλαίου επένδυσης, το διαθέσιμο δυναμικό, το εύρος των υφιστάμενων τεχνολογιών και άλλοι. Η μεγαλύτερη συμμετοχή των ΑΠΕ στον εγχώριο ενεργειακό είναι επιθυμητή και ίσως μονόδρομος για τον περιορισμό των συνεπειών της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής μέσω του φαινόμενου του θερμοκηπίου. Οι επιπτώσεις στο περιβάλλον θα πρέπει να αποτελούν το κύριο άξονα κατά την κατασκευή των σύγχρονων συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με βάση το κείμενο νομοθετικό πλαίσιο αλλά και λήψεως αποφάσεων κατασκευής νέων υποδομών ΑΠΕ από τις τοπικές κοινωνίες. 13
«The stone age did not end for lack of stone, and the oil age will end long before the world runs out of oil» Sheikh Zaki Yamani, Πρώην Υπουργός Πετρελαίου της Σαουδικής Αραβίας 14
1 Κεφάλαιο 1 Το Ενεργειακό πρόβλημα «Τα σύγχρονα περιβαλλοντικά και αναπτυξιακά προβλήματα (εθνικό και παγκόσμιο ενεργειακό πρόβλημα-πετρελαϊκές κρίσεις, φαινόμενο του θερμοκηπίου) καθιστούν την χρήση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.) όλο και περισσότερο απαραίτητη για τα επόμενα χρόνια. Οι δυνατότητες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) είναι σημαντικές, δεδομένου ότι μπορούν να εξυπηρετήσουν αποτελεσματικά μέρος της παγκόσμιας ζήτησης σε ηλεκτρική ενέργεια με το μιρότερο δυνατό οικονιμικό, περιβαλλοντικό και κοινωνικό κόστος» 1.1. Εισαγωγή Η συνεχής αλόγιστη χρήση των συμβατικών πηγών ενέργειας και κυρίως του πετρελαίου, του άνθρακα και το φυσικού αερίου έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική στην οικονομική ανάπτυξη των σύγχρονων κρατών, αλλά συγχρόνως και της καταστροφής του φυσικού περιβάλλοντος και της υγείας του ίδιου του ανθρώπου. Η σοβαρότερη πρόκληση που αντιμετωπίζει η μελλοντική χρήση του άνθρακα, είναι το πρωτόκολλο του Κιότο για τη μείωση των αερίων του φαινομένου του θερμοκηπίου. Οι δυνατότητες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) είναι σημαντικές, δεδομένου ότι μπορούν να εξυπηρετήσουν μέρος της παγκόσμιας ζήτησης σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως η βιομάζα, η αιολική, η ηλιακή, η υδροηλεκτρική, και η γεωθερμική ενέργεια μπορούν να 15
παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια αξιοποιώντας τους συνήθως διαθέσιμους φυσικούς πόρους. Η μετάβαση στα ενεργειακά συστήματα, βασισμένα σε ανανεώσιμες πηγές, φαίνεται όλο και περισσότερο πιθανή, καθώς τα κόστη των συστημάτων ηλιακής και αιολικής ενέργειας έχουν μειωθεί ουσιαστικά τα τελευταία 30 χρόνια, και συνεχίζουν να μειώνονται, ενώ η τιμή του πετρελαίου και του φυσικού αερίου συνεχίζει να αυξάνεται. Στην πραγματικότητα, τα καύσιμα των συμβατικών μορφών ενέργειας και οι τιμές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι κοινωνικές και περιβαλλοντικές δαπάνες πηγαίνουν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Γίνεται σαφές ότι η μελλοντική ανάπτυξη του τομέα της ενέργειας είναι πρώτιστα στο νέο καθεστώς των ανανεώσιμων πηγών, και ως ένα ορισμένο βαθμό των συστημάτων που είναι βασισμένα στο φυσικό αέριο και όχι στις συμβατικές πηγές πετρελαίου και άνθρακα. 1.2. Ενεργειακό ισοζύγιο στην Ευρώπη και την Ελλάδα - Διείσδυση Ανανεώσιμων πηγών Ενέργειας 1.2.1. Ενεργειακό ισοζύγιο Η Ευρωπαϊκή Ένωση, ενώ αποτελεί την οικονομική περιφέρεια με τη δεύτερη μεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση, έρχεται πρώτη στις εισαγωγές ενέργειας, αφού οι ενεργειακοί πόροι που βρίσκονται στο έδαφος της είναι περιορισμένοι (τα κοινοτικά αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου αντιπροσωπεύουν ποσοστό 0,6% και 2% αντίστοιχα των παγκόσμιων αποθεμάτων) και παρά τις αξιοσημείωτες προόδους που έγιναν για άντληση συμβατικών ενεργειακών πόρων χάρη σε μία σειρά από πολιτικές (διαχείριση της ζήτησης, καλύτερη αξιοποίηση του πετρελαίου της Βόρειας θάλασσας, αναζωογόνηση των πυρηνικών προγραμμάτων κ.α.), η εξαγωγή τους παραμένει ιδιαίτερα δύσκολη και δαπανηρή. Ενδεικτικά, το ποσοστό της εξάρτησης της Ευρώπης από εξωτερικούς πόρους το 1973 ανερχόταν στο 59% και παρά τη μείωση του στο 44% το 1995, σημερινές μελέτες αποδεικνύουν ότι αν συνεχιστούν οι τρέχουσες τάσεις στην ενεργειακή κατανάλωση και στην οικονομική ανάπτυξη, το ποσοστό θα ξεπεράσει το 70% μέχρι το 2030. Στατιστικά στοιχεία για το 2005 αναφέρουν το ποσοστό της 16
ενεργειακής εξάρτησης της ΕΕ ίσο με 56%, την συνολική ενεργειακή κατανάλωση ίση με 1.637,2 εκατ. ΤΙΠ και την κατά κεφαλή ενεργειακή κατανάλωση ίση με 3,5 ΤΙΠ. Καθένα από τα 25 κράτη μέλη της ΕΕ παρουσιάζει μία ιδιαίτερη ενεργειακή κατάσταση ανάλογα με την οικονομική του ανάπτυξη, τη διαθεσιμότητα των ενεργειακών πόρων στην επικράτειά του, το ρόλο της πολιτικής εξουσίας, το βαθμό εκβιομηχάνισής του και τις κλιματικές συνθήκες, με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται σημαντικές διαφορές στην στρατηγική που καταστρώνει κάθε κράτος μέλος για την αντιμετώπιση των εξελίξεων στο ενεργειακό τοπίο, χωρίς βέβαια αυτό να σημαίνει ότι οι εκάστοτε στρατηγικές σε εθνικό επίπεδο δεν εναρμονίζονται με την κοινοτική ενεργειακή πολιτική. Χαρακτηριστικό παράδειγμα, η διαφορετική αντίληψη κάθε κράτους αναφορικά με τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας, όπου κυρίαρχο ρόλο φαίνεται να διαδραματίζει το πυρηνικό πρόγραμμα της Γαλλίας. Η Γαλλία αποτελεί τη δεύτερη κυριότερη χώρα παραγωγό πυρηνικής ενέργειας παγκοσμίως μετά τις ΗΠΑ, με την πυρηνική ενέργεια να καλύπτει το 40% των ενεργειακών της αναγκών τη στιγμή που το αντίστοιχο ποσοστό σε παγκόσμιο επίπεδο ανέρχεται μόλις στο 8%. Και ενώ συνεχίζονται οι πιέσεις από κράτη μέλη όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, η Δανία και η Ισπανία, που έχουν αποκλείσει την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας, λόγω των κινδύνων που ενέχει η χρήση της, η Γαλλία δε φαίνεται διατεθειμένη να καταστείλει το πυρηνικό της πρόγραμμα, ενώ άλλες χώρες όπως η Φιλανδία προχωρούν στη χρηματοδότηση επενδύσεων στον πυρηνικό τομέα. Όσον αφορά την ενεργειακή εξάρτηση, κράτη μέλη όπως η Κύπρος, η Πορτογαλία και το Λουξεμβούργο εξαρτώνται ολοκληρωτικά από εξωτερικούς ενεργειακούς πόρους. Τα λιγότερο εξαρτημένα κράτη μέλη είναι το Ηνωμένο Βασίλειο (13,0%) και η Πολωνία (18,4%), ενώ η Δανία αποτελεί το μοναδικό εξαγωγέα (-58,8%). Αναφορικά με την πρωτογενή παραγωγή, έρχεται πρώτο το Ηνωμένο Βασίλειο με τα σημαντικότερα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου, ακολουθούμενο από τη Γαλλία με την κυριότερη παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και τη Γερμανία, που στηρίζεται κυρίως στα στερεά καύσιμα και την πυρηνική ενέργεια. Τα παραπάνω απεικονίζονται στον πίνακα που ακολουθεί. 17
Πίνακας 1.1: Ενεργειακά στοιχεία για την ΕΕ-25 το 2005 Χώρα Συνολική ενεργειακή κατανάλωση (εκατ. ΤΙΠ) Εισαγωγές (εκατ. ΤΙΠ) Πρωτογενής ενεργειακή παραγωγή (εκατ. ΤΙΠ) Ποσοστό εξωτερικής εξάρτησης (%) Αυστρία 29,2 24,1 5,2 82,6 Βέλγιο 52,0 48,4 12,0 80,7 Γαλλία 257,3 141,9 118,9 54,5 Γερμανία 324,2 212,6 115,2 65,1 Δανία 16,9-10,4 28,5-58,8 Ελλάδα 30,2 23,5 9,3 70,8 Εσθονία 4,6 1,5 3,1 33,9 Ην.Βασίλειο 224,1 29,4 196,9 13,0 Ιρλανδία 15,4 14 1,5 90,2 Ισπανία 139,5 125,7 23,2 85,1 Ιταλία 181,9 160,9 23,0 86,8 Κύπρος 2,2 2,6 0,0 105,5 Λετονία 3,5 3,3 0,3 94,0 Λιθουανία 7,8 5,0 3,0 63,0 Λουξεμβούργο 4,6 4,6 0,0 99,0 Ολλανδία 79,6 37,8 60,1 38,9 Ουγγαρία 26,3 17,2 9,1 65,3 Πολωνία 86,2 15,9 72,0 18,4 Πορτογαλία 24,3 24,6 0,5 99,4 Σλοβακία 18,5 12,5 6,2 67,8 Σλοβενία 6,3 3,5 2,9 55,9 Σουηδία 41,3 19,4 24,4 45,0 Δημοκρατία Τσεχίας 34,2 12,9 21,7 37,6 Φιλανδία 27,0 18,7 8,4 69,3 ΕΕ-25 1.637,2 949,7 745,6 56,2 Πηγή: Eurostat (ΤΙΠ= Τόνοι Ισοδύναμου Πετρελαίου) Η οριοθέτηση των στόχων για το ενεργειακό ισοζύγιο και ο σχεδιασμός της ενεργειακής πολιτικής προϋποθέτουν, όχι μόνο την καταγραφή των υφιστάμενων καταναλωτικών αναγκών, σε ποσοτικούς και ποιοτικούς όρους, αλλά και την εκτίμηση των μελλοντικών τάσεων. Η ακαθάριστη κατανάλωση Η/Ε (ΑΚΗΕ) στην 18
ΕΚ-25 ανήλθε το έτος 2004 σε 2.652 TWh. Για την Ελλάδα το αντίστοιχο μέγεθος ήταν 49,72 TWh. Η ποσοστιαία μεταβολή της ΑΚΗΕ το διάστημα 1993~2004 για την ΕΚ-25 και την Ελλάδα είναι 27,65% και 59,46% αντίστοιχα (ΔΕΣΜΗΕ 2006). Η εγκατεστημένη ισχύς στην Ελλάδα είναι της τάξης των 12.500 MW και προέρχεται κυρίως από μονάδες της ΔΕΗ και δευτερευόντως (1400 MW) από αυτοπαραγωγούς και παραγωγούς συμβατικής και ανανεώσιμης ενέργειας. Οι γραμμές μεταφοράς έχουν μήκος που υπερβαίνει τα 12.000 χλμ ενώ οι γραμμές διανομής στο σύνολο της χώρας υπερβαίνουν τα 200.000 χλμ. Ο αριθμός των εξυπηρετουμένων πελατών είναι γύρω στα 7 εκατομμύρια. Σε σχέση με τις ανταλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να σημειωθεί ότι με τις όμορες βαλκανικές χώρες (Αλβανία, ΠΓΔΜ και Βουλγαρία) υπάρχουν συνδέσεις ικανές να καλύψουν σε ετήσια βάση ανταλλαγές σε επίπεδο άνω του 7% των αναγκών της χώρας κυρίως από την περίσσεια ενέργειας των συστημάτων της Βουλγαρίας και Ρουμανίας. Εξάλλου διευθετήθηκε το θέμα της επανασύνδεσης με τις χώρες της Κεντρικής Ευρώπης που συμμετέχουν στη UCTE και παρέμενε σε εκκρεμότητα από την εποχή του πολέμου της Γιουγκοσλαβίας. Η σύνδεση με την Ιταλία με υποβρύχιο καλώδιο συνεχούς ρεύματος 400 kv και δυναμικότητα μεταφοράς αντιστοιχούσας σε 500 MW λειτουργεί εμπορικά από το 2002. Η κυριότερη πηγή καυσίμου είναι ο εγχώριος λιγνίτης μικρής θερμογόνου δύναμης (70 εκατ. τόνοι) που κάλυψε κατά το 2006 το 58,3% του συνόλου των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια (Σχήμα 1.1). Σχήμα 1.1: Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα το 2006 19
1.2.2. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, γνωστές με τα αρχικά τους Α.Π.Ε, είναι κάθε μη ορυκτή πηγή ενέργειας. Είναι η ενέργεια που προέρχεται από τον άνεμο, τον ήλιο, τη θάλασσα, τη φύση γενικότερα. Σύμφωνα με την οδηγία ΕΚ 77/2001 της Ευρωπαϊκής Ένωσης, οι κυριότερες ΑΠΕ περιλαμβάνουν μορφές ενέργειας όπως είναι: η αιολική, η ηλιακή και η γεωθερμική ενέργεια, η υδροδυναμικήυδραυλική ενέργεια, η βιομάζα, τα αέρια εκλυόμενα από χώρους υγειονομικής ταφής, από εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού και τα βιοαέρια. Στη Λευκή Βίβλο για τις ΑΠΕ, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει θέσει ως στόχο, μέχρι το 2010 το 12% της ενέργειας στην Ευρώπη να προέρχεται από ΑΠΕ. Το 2006 στη χώρα μας παρήχθησαν περίπου 2,1GWh ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, χωρίς να συμπεριλαμβάνονται τα μεγάλα υδροηλεκτρικά της ΔΕΗ, είχαμε μείωση εκπομπών CO 2 περί τα 2 εκ. τόνους και εξοικονομήθηκαν 550 χιλιάδες τόνοι ισοδυνάμου πετρελαίου. Η συνεισφορά των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) στο εθνικό ενεργειακό ισοζύγιο ήταν 5,5% το 2006 σε επίπεδο συνολικής διάθεσης πρωτογενούς ενέργειας στη χώρα και 16% σε επίπεδο εγχώριας παραγωγής πρωτογενούς ενέργειας. Η παραγωγή πρωτογενούς ενέργειας από ΑΠΕ το 2006 ήταν 1,6 Mtoe, ενώ στις αρχές της δεκαετίας του 90 ήταν 1,2 Mtoe. Εξ αυτών, τα 700 ktoe οφείλονται στη χρήση βιομάζας στα νοικοκυριά, 239 ktoe περίπου στην χρήση βιομάζας στη βιομηχανία για ίδιες ανάγκες (συνολικό ποσοστό της βιομάζας 57%), 536 ktoe (28%) από την παραγωγή των υδροηλεκτρικών σταθμών, 149 ktoe (6%) από την παραγωγή των αιολικών, 112 ktoe (7%) από την παραγωγή των θερμικών ηλιακών συστημάτων και 36 ktoe (2%) από το βιοαέριο, κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ηλεκτροπαραγωγή από συμβατικές ΑΠΕ στην Ελλάδα (μη συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων υδροηλεκτρικών) παρουσιάζει σημαντική αύξηση τα τελευταία χρόνια και αντιστοιχεί στο 3% της ακαθάριστης εγχώριας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Αφορά κυρίως σε αιολικά και μικρά 20
υδροηλεκτρικά, σε μικρό βαθμό τη βιομάζα, ενώ ήδη γίνεται πολύ αισθητή και η συνεισφορά των φωτοβολταϊκών. Λαμβάνοντας υπόψη τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα (εξαιρώντας την παραγωγή από άντληση), η ηλεκτροπαραγωγή από ΑΠΕ είναι στα επίπεδα του 10% της ακαθάριστης εγχώριας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Η εγκατεστημένη ισχύς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ (εξαιρουμένων των υδροηλεκτρικών σταθμών άνω των 10MW) ήταν 982 MW στο τέλος του 2006 (Σχήμα 1.2). Σχήμα 1.2: Αθροιστική ισχύς σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που εγκαθίστανται με χρήση ΑΠΕ Σταθερά αυξανόμενη εξέλιξη είχαν τα αιολικά, τα μικρά υδροηλεκτρικά και η βιομάζα κατά τα τελευταία χρόνια. Ειδικότερα, από τα 270 MW συνολικής ισχύος των αιολικών πάρκων με άδεια λειτουργίας το 2001, στο τέλος του 2006 πλέον λειτουργούσαν αιολικά πάρκα συνολικής ισχύος 745MW. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έφθασαν τα 108 MW στο τέλος του 2006 από τα 43 MW της ΔΕΗ το 1997. Τέλος, οι εγκαταστάσεις ηλεκτροπαραγωγής από βιοαέριο ΧΥΤΑ και συμπαραγωγής από βιοαέριο λυμάτων (στα Λιόσια και την Ψυτάλλεια) έχουν ηλεκτρική ισχύ 14 και 10 MW αντίστοιχα. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ το 2006 έφθασε τις 8,5 TWh περίπου και προήλθε κατά 79% από υδροηλεκτρικούς σταθμούς (6.774 GWh), 21
συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων υδροηλεκτρικών, κατά 20% από αιολικά πάρκα (1.692 GWh), 92 GWh (1,1%) παρήχθησαν από βιοαέριο, ενώ υπήρχε και μία πολύ μικρή παραγωγή από φωτοβολταϊκούς σταθμούς. Η ακαθάριστη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας την ίδια χρονιά ήταν 64,3 TWh. Για το 2006 η συνολική πρωτογενής παραγωγή θερμότητας ήταν της τάξεως των 46.000 TJ, προερχόμενη κυρίως από την βιομάζα και σε μικρότερο ποσοστό από την ηλιακή ενέργεια και το βιοαέριο αντίστοιχα. Η συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, στην περίοδο 2004-2006, παρουσιάζει αύξηση 30%. Ωστόσο, τα στατιστικά στοιχεία των τελευταίων ετών παρουσιάζουν διακύμανση του ποσοστού συμμετοχής των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή (6-12%), η οποία οφείλεται, κυρίως, στη μεταβλητότητα της λειτουργίας των μεγάλων υδροηλεκτρικών σταθμών που εξαρτάται, από το επίπεδο των υδατικών αποθεμάτων, ενώ οι συμβατικές ΑΠΕ έχουν μία σταθερά αυξανόμενη συμμετοχή που έφθασε το 3,3% το 2006. Η 3 η Εθνική Έκθεση για το επίπεδο διείσδυσης Ανανεώσιμης Ενέργειας το έτος 2010 αναφέρει χαρακτηριστικά για παραγωγή 2,2 δις kwh που θα προέρχεται κατά 77,4% από αιολικά πάρκα, 13,6% μικρά υδροηλεκτρικά έργα και 9,0% από λοιπές μορφές ανανεώσιμης ενέργειας (βιοαερίο, βιομάζα, φωτοβολταϊκά). Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι το 2005 καταναλώθηκαν 50.719 GWh ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που δείχνει τα σημαντικά βήματα που πρέπει να γίνουν στο άμεσο μέλλον για να επιτευχθεί ο στόχος του 20,1% ηλεκτροπαραγωγής από ΑΠΕ ή 13,36% αν εξαιρέσουμε τα μεγάλα υδροηλεκτρικά σύμφωνα με την 3η Εθνική Έκθεση για το επίπεδο διείσδυσης Ανανεώσιμης Ενέργειας το έτος 2010. Στον ίδιο άξονα, οι στόχοι που έχει θέσει το Υπουργείο Ανάπτυξης για το 2010 προβλέπουν να αυξηθεί η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, ούτως ώστε να αποτελεί ποσοστό 20% περίπου της συνολικά παραγόμενης ενέργειας (Πίνακας 1.2). 22
Πίνακας 1.2: Εκτίμηση εν δυνάμει παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ κατά το έτος 2010 Εγκατεστημένη ισχύς-απρίλιος 2003 (MW) Εγκατεστημέν η ισχύς το 2010 (MW) Παραγωγή ενέργειας το 2010 (ΤWh) Ποσοστιαία συμμετοχή ανά τύπο ΑΠΕ το 2010 Αιολικά 420 2.170 6,08 8,45 Μικρά υδροηλεκτρικά Μεγάλα υδροηλεκτρικά 66 475 1,66 2,31 3.060 3.680 5,47 7,59 Βιομάζα 8 125 0,99 1,37 Γεωθερμία 0 8 0,06 0,09 Φωτοβολταϊκά 0 5 0,01 0,01 Σύνολα 3461 6463 14,27 19,82 πηγή: ΥΠΑΝ Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας προσφέρουν το κλειδί για σταθερή και συνεχή ανάπτυξη και αποτελούν συστατικό στοιχείο του εθνικού πλούτου μιας χώρας. Σε αντίθεση με τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα, στην πλειονότητά τους οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου που παράγονται από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν παράγονται κατά τη λειτουργία των ΑΠΕ. Παράγονται κυρίως κατά την παραγωγή και κατασκευή της εκάστοτε τεχνολογίας και της υποστηρικτικής υποδομής της. 1.3. Φαινόμενο θερμοκηπίου Ο όρος «φαινόμενο του θερμοκηπίου» (Greenhouse Effect) αναφέρεται σε μία φυσική διαδικασία, απαραίτητη για να διατηρείται η μέση θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης στο επίπεδο των 15 ο C, ώστε να είναι δυνατή η ύπαρξη ζωής στον πλανήτη. Όμως τα τελευταία χρόνια το φαινόμενο εντείνεται πέρα από τα φυσιολογικά όρια και ο όρος απέκτησε αρνητική χροιά. Σήμερα κυρίως αφορά τη δημιουργία ενός στρώματος αερίων που εκπέμπονται από διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες και το οποίο παγιδεύει την ηλιακή ακτινοβολία, με αποτέλεσμα 23
αυτή να ανακλάται στην επιφάνεια της γης και να διαχέεται στην ατμόσφαιρα, χωρίς να της επιτρέπεται να διαφύγει προς το διάστημα. Το αποτέλεσμα του φαινομένου αυτού είναι η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη. Στο Σχήμα 1.3 παρουσιάζεται η διαδικασία δημιουργίας του φαινομένου του θερμοκηπίου. Σχήμα 1.3: Διαδικασία δημιουργίας φαινομένου του θερμοκηπίου Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.3, από τη συνολική ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που διαπερνά την ατμόσφαιρα ετησίως (343 Watt ανά m 2 ), μόνο το 48% απορροφάται από την επιφάνεια της γης και είναι διαθέσιμη προς παραγωγή έργου. Η ενέργεια αυτή χρησιμεύει για τη θέρμανση της επιφάνειας της γης και των κατώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας, για την τήξη των πάγων και την εξάτμιση του νερού όπως και για κατανάλωση στη διεργασία της φωτοσύνθεσης από τα φυτά. Από το υπόλοιπο 52%, ένα ελάχιστο ποσοστό (περίπου 4%) ανακλάται αμέσως στην επιφάνεια της γης και επανεκπέμπεται στο διάστημα, 26% δεν φθάνει στην επιφάνεια της γης αλλά ανακλάται στα σύννεφα και τα σωματίδια της ατμόσφαιρας και 19% απορροφάται από την ατμόσφαιρα και την μάζα των νεφελωμάτων (Παπαδόπουλος, 1997). 24
Η χημική σύσταση του στρώματος των αερίων του θερμοκηπίου περιλαμβάνει κυρίως τοξικά και μη τοξικά αέρια όπως είναι το διοξείδιο του άνθρακα CO 2, το μεθάνιο CH 4, το υποξείδιο του αζώτου N 2 O (ή Νιτρώδες οξείδιο) και οι υδροφθοράνθρακες CFCs (HFCs, PFCs, SF6). Στο Σχήμα 1.4 που ακολουθεί παρουσιάζεται γραφικά η ποσοστιαία επίπτωση των ανθρωπογενών εκπομπών αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου με την πάροδο του χρόνου (Kaltschmitt και λοιποί 2007).. Σχήμα 1.4: Ποσοστιαία επίπτωση των ανθρωπογενών εκπομπών αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου με την πάροδο του χρόνου (CH 4 = μεθάνιο; N 2 O = Υποξείδιο του αζώτου; CO 2 = διοξείδιο του άνθρακα; CFCs = υδροφθοράνθρακες) Πολύπλοκα μαθηματικά μοντέλα, γνωστά ως General Circulation Models (GCM), τα οποία επεξεργάζονται όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες για να προβλεφθούν οι μελλοντικές κλιματικές αλλαγές που προκύπτουν από την έξαρση του φαινομένου του θερμοκηπίου, δείχνουν ότι η μέση θερμοκρασίας της Γης θα 25
αυξάνεται κατά μέσο όρο περίπου 0,3 ο C ανά δεκαετία για τα επόμενα 100 χρόνια, ενώ σύμφωνα με τις πιο απαισιόδοξες προβλέψεις, στο τέλος του αιώνα θα έχει αυξηθεί κατά 5,8 ο C σε σύγκριση με τις θερμοκρασίες του 1990. Συνέπειες του φαινομένου αυτού είναι η όλο και συχνότερη εμφάνιση ακραίων καιρικών φαινομένων, προβλήματα στην ύδρευση λόγω της ανακατανομής των υδάτων, η άνοδος της στάθμης της θάλασσας που απειλεί με εξαφάνιση ολόκληρες γεωγραφικές περιοχές (π.χ. Ολλανδία) και η διατάραξη της ισορροπίας των οικοσυστημάτων. 1.4. Το πρωτόκολλο του Κιότο Το Πρωτόκολλο του Κιότο προέκυψε από τη Σύμβαση-Πλαίσιο για τις Κλιματικές Αλλαγές που είχε υπογραφεί στη διάσκεψη του Ρίο, τον Ιούνιο του 1992 από το σύνολο σχεδόν των κρατών (η Ελλάδα κύρωσε τη σύμβαση αυτή με νόμο τον Απρίλιο του 1994). Στόχος της Σύμβασης είναι «η σταθεροποίηση των συγκεντρώσεων των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα σε επίπεδα τέτοια, ώστε να προληφθούν επικίνδυνες επιπτώσεις στο κλίμα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες». Το Πρωτόκολλο του Κιότο, που υπογράφηκε το 1997 και τέθηκε σε ισχύ στις 16 Φεβρουαρίου 2005, αποτελεί το σημαντικότερο νομικό εργαλείο που αναγνωρίζει την ανάγκη δράσης για την αποτροπή των κλιματικών αλλαγών και προβλέπει τον έλεγχο των εκπομπών των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Ειδικότερα, ρυθμίζει τις εκπομπές έξι αερίων που θεωρούνται σήμερα υπεύθυνα για το φαινόμενο του θερμοκηπίου: το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), το μεθάνιο (CH 4 ), το υποξείδιο του αζώτου (N 2 O), τους υδροφθοράνθρακες (HFCs), τους υπερφθοριωμένους υδρογονάνθρακες (PFCs) και το εξαφθοριούχο θείο (SF 6 ). Ως βραχυπρόθεσμος στόχος τίθεται η μείωση κατά 8% των εκπομπών των αερίων θερμοκηπίου κατά το διάστημα 2008-2012 σε συνάρτηση με τα επίπεδα του 1990 (Πίνακας 1.3). 26
Πίνακας 1.3: Αυξο-μειώσεις εκπομπών αερίων θερμοκηπίου για διάφορες χώρες της Ε.Ε σύμφωνα με τις δεσμεύσεις του Πρωτοκόλλου του Κιότο. Χώρα ± (%) Χώρα ± (%) Λουξεμβούργο -28 Γαλλία, Φινλανδία 0 Γερμανία, Δανία -21,5 Σουηδία +5 Αυστρία -13 Ιρλανδία +14 Βρετανία -12,5 Ισπανία +15 Εσθονία, Λετονία, Λιθουανία, Σλοβακία, Σλοβενία, Τσεχία -8 Ελλάδα +25 Βέλγιο -7 Πορτογαλία +28 Ιταλία -6,5 Ουγγαρία, Πολωνία, Ολλανδία -6 Ως μακροπρόθεσμο στόχο, μέχρι το 2020, τίθεται η μείωση των εκπομπών αυτών κατά 20-40%. Με την απόφαση 2004/280 του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου, καθορίστηκε ο μηχανισμός παρακολούθησης των εκπομπών αερίων που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου για την εφαρμογή του Πρωτοκόλλου του Κιότο. Η Απόφαση 2005/166 θέσπισε τους κανόνες εφαρμογής της απόφασης 2004/280. Για να καταστεί το Πρωτόκολλο του Κιότο διεθνής δέσμευση πρέπει να επικυρωθεί από έναν ορισμένο αριθμό χωρών. Συγκεκριμένα, για να τεθεί σε ισχύ το Πρωτόκολλο έπρεπε να κυρωθεί από 55 μέλη, τα οποία να εκπροσωπούν τουλάχιστον το 55% των αέριων εκπομπών του έτους 1990. Μέχρι σήμερα έχει επικυρωθεί από 152 κράτη και οργανισμούς, που αντιπροσωπεύουν το 61,6% των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου, κατά το 1990, όπως αυτά καθορίζονται στο Παράρτημα Ι αυτού, και το 90% περίπου του πληθυσμού του πλανήτη. Το πρωτόκολλο του Κιότο συγκεκριμένα προβλέπει για την Ελλάδα συγκράτηση του ποσοστού αύξησης κατά το έτος 2010 του CO 2 και άλλων αερίων που επιτείνουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου κατά 25% σε σχέση με το έτος βάση 1990 σύμφωνα με το «Εθνικό Σχέδιο Κατανομής Δικαιωμάτων Εκπομπών (ΕΣΚΔΕ) για την Περίοδο 2005 2007 Τελικό Σχέδιο προς της ΕΕ 27
(30/12/2004)». Οι πλέον πρόσφατες εκτιμήσεις για την ακαθάριστη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά το έτος 2010, την προσδιορίζουν σε ύψος 68 δις κιλοβατωρών, ήτοι σε επίπεδο αισθητά μειωμένο σε σχέση με το προηγούμενο των 72 δις kwh της 2ης Εθνικής Έκθεσης. Κατά συνέπεια υφίσταται ανάγκη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ (συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων υδροηλεκτρικών) της τάξης των 13,7 δις kwh κατά τα τέλη του 2010. 28
2. Κεφάλαιο 2 Αιολική Ενέργεια «Η βιομηχανία αξιοποίησης της αιολικής ενέργειας έχει αναπτυχθεί με εντυπωσιακό ρυθμό τα τελευταία 30 χρόνια, εντός και εκτός των συνόρων της Ευρώπης. Θεωρείται στις μέρες μας ώριμη πια να αντιμετωπίσει τις τεχνολογικές προκλήσεις της σύγχρονης εποχής και τις παθογένειες του παρελθόντος ενώ αντίθετα από τα συμβατικά καύσιμα, η αιολική ενέργεια αποτελεί μια μεγάλη εγχώρια πηγή ισχύος με μόνιμη διαθεσιμότητα» 2.1. Εισαγωγή Η αιολική ενέργεια είναι μία από τις πιο παλιές φυσικές πηγές ενέργειας που αξιοποιήθηκε σε μηχανική μορφή. Η πρωτογενής αυτή μορφή ενέργειας που παρέχεται άμεσα από τη φύση, έπαιξε αποφασιστικό ρόλο στην εξέλιξη της ανθρωπότητας ιδιαίτερα με τη χρήση της στη ναυτιλία για συγκοινωνίες και εξερευνήσεις. Η σημασία της ενέργειας του ανέμου φαίνεται στην Ελληνική μυθολογία όπου ο Αίολος διορίζεται από τους θεούς ως ταμίας των ανέμων. Πρώτη χρήση της αιολικής ενέργειας από τον άνθρωπο έγινε για την κίνηση των πλοίων τους. Ο άνεμος είναι ρεύμα αέρα που προκαλείται από τις διαφορές θερμοκρασιών του αέρα της ατμόσφαιρας. Για παράδειγμα, κατά την ημέρα ο ήλιος μπορεί να θερμάνει το έδαφος που με τη σειρά του θερμαίνει τον αέρα που βρίσκεται σε επαφή με αυτό. Ο θερμός αέρας που δημιουργείται έτσι διαστέλλεται, 29
γίνεται ελαφρύτερος επομένως και κινείται προς τα πάνω (ανοδικό ρεύμα). Η χαμηλή πίεση κάτω από τον ανερχόμενο αέρα προκαλεί την κίνηση ψυχρού αέρα προς το σημείο αυτό και από κάθε κατεύθυνση. Η κινητική ενέργεια των ανέμων ορίζεται ως Αιολική Ενέργεια (Γελεγένης και Αξαόπουλος, 2005). Η ισχύς του ανέμου σε ολόκληρο τον πλανήτη μας εκτιμάται σε 3.6 l0 9 MW, ενώ σύμφωνα με εκτιμήσεις του Παγκόσμιου Οργανισμού Μετεωρολογίας, ποσοστό περίπου 1% της αιολικής ενέργειας, που ανέρχεται σε 175 10 12 KWh είναι διαθέσιμο για ενεργειακή αξιοποίηση σε διάφορα μέρη του κόσμου. Η ταχύτητα του ανέμου εξαρτάται ουσιαστικά από τη δύναμη που οφείλεται στη διαφορά της ατμοσφαιρικής πίεσης η οποία βρίσκεται μεταξύ δυο τόπων. Η διεύθυνση του ανέμου οφείλεται βασικά και αυτή στην διεύθυνση των ισοβαρών γραμμών, των γραμμών δηλαδή που ενώνουν κάποιους τόπους ίσης ατμοσφαιρικής πίεσης. Οι παράγοντες που δημιουργούν τις οριζόντιες διαφορές της βαρομετρικής πίεσης και την κατανομή των ισοβαρών καμπύλων, είναι: 1. Η προσπίπτουσα ακτινοβολία του ηλίου στην επιφάνεια της γης, η οποία δρα θερμικά. Επίσης, η προσπίπτουσα υπεριώδης ακτινοβολία στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και η οποία, δρώντας θερμοχημικά ( μεταβολή του οξυγόνου O 2 σε όζον Ο 3 ) επηρεάζει ένα μέρος της πυκνότητας του αέρα. 2. Η ανομοιομορφία της επιφάνειας της γης (θάλασσα, ξηρά, έρημος, λίμνες κ.λ.π). Απ αυτή την ανομοιομορφία επηρεάζεται η θερμοκρασία του εδάφους από την απορροφούμενη ηλιακή ακτινοβολία. 3. Η περιστροφή της γης περί τον άξονα της. 4. Η περιστροφή της σε ελλειπτική τροχιά γύρω από τον ήλιο. 5. Η τριβή μεταξύ του ανέμου και της επιφάνειας του εδάφους ή του νερού, πάνω από την οποία πνέει. Κατά τη δεκαετία του 1970 η αιολική ενέργεια συγκέντρωσε -όπως και άλλες εναλλακτικές μορφές ενέργειας- το ενδιαφέρον των ερευνητών, λόγω της διεθνούς ενεργειακής κρίσης και της αυξανόμενης ρύπανσης του περιβάλλοντος. Ο άνεμος αποτελεί μία ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, της οποίας η εκμετάλλευση δεν ρυπαίνει το περιβάλλον, δεν απαιτεί περίπλοκες κατασκευές, δεν εμπεριέχει 30
κόστος καυσίμου και δεν επηρεάζεται από τις ενεργειακές κρίσεις της παγκόσμιας αγοράς. Η αιολική ενέργεια θεωρείται στις μέρες μας ώριμη πια να αντιμετωπίσει τις τεχνολογικές προκλήσεις της σύγχρονης εποχής και τις παθογένειες του παρελθόντος. Αντίθετα από τα συμβατικά καύσιμα, η αιολική ενέργεια είναι μεγάλη, εγχώρια πηγή ισχύος και είναι μόνιμα διαθέσιμη. Δεν έχει περιορισμούς από πηγές: το «καύσιμο» είναι δωρεάν και απεριόριστο. Επιπρόσθετα η αιολική ενέργεια αποφεύγει το κόστος του άνθρακα και απαλλάσσεται από το γεωπολιτικό ρίσκο που έχει να κάνει με τα εμπόδια εφοδιασμού και υποδομών ή ενεργειακή εξάρτηση από άλλες χώρες. 2.2. Αιολικό δυναμικό Ιστορική εξέλιξη Παρούσα κατάσταση Η αιολική ενέργεια προέρχεται από μετατροπή ενός μικρού ποσοστού (περίπου 0,2%) της ηλιακής ενέργειας που φτάνει στο έδαφος του πλανήτη μας, σε κινητική ενέργεια του ανέμου. Η ισχύς του ανέμου, σε ολόκληρο τον πλανήτη μας, εκτιμάται θεωρητικά σε 4,3x10 15 MW, ενώ, σύμφωνα με εκτιμήσεις του Παγκόσμιου Οργανισμού Μετεωρολογίας, ποσοστό περίπου 2.5% της αιολικής ενέργειας, είναι διαθέσιμό για ενεργειακή αξιοποίηση σε διάφορα μέρη του κόσμου (Kaltschmitt και λοιποί 2007). Οι πλέον ευνοημένες περιοχές του πλανήτη μας, από πλευράς αιολικού δυναμικού, είναι οι χώρες της πολικής και εύκρατης ζώνης, ιδιαίτερα κοντά στις ακτές. Στο Σχήμα 2.1 παρουσιάζεται η μέση ετήσια κατανομή της ισχύς του ανέμου παγκοσμίως σε απόσταση 10 m από το έδαφος. 31
Σχήμα 2.1: Μέση ετήσια κατανομή της ισχύς του ανέμου παγκοσμίως σε απόσταση 10 m από το έδαφος Η βιομηχανία της αιολικής ισχύος έχει αναπτυχθεί με εντυπωσιακό ρυθμό τα τελευταία 30 χρόνια, εντός και εκτός των συνόρων της Ευρώπης. Τα τελευταία παγκόσμια στατιστικά στοιχεία όσον αφορά την χρήση αιολικής ενέργειας δείχνουν ότι η συνολικά εγκαταστημένη δυναμικότητα αιολικής ισχύος αυξήθηκε από 2.5 GW που ήταν το 1992 σε 75 GW στο τέλος του 2006, με μέσο ετήσιο ρυθμό πάνω από 30 % (Σχήμα 2.2) (Hanjalic και λοιποί 2008). Το 70 % της παγκόσμιας αυτής ισχύος προέρχεται από την Ευρωπαϊκή Ένωση ενώ το υπόλοιπο ποσοστό ανήκει κυρίως στις Η.Π.Α. αλλά και σε άλλες περιοχές του κόσμου όπως Κίνα και Ιαπωνία.. Μάλιστα, η διείσδυση της αιολικής ενέργειας (σε ποσοστό της συνολικής παραγωγής ενέργειας) για συγκεκριμένες χώρες της Ε.Ε έχει φθάσει στο 20 % στην Δανία, στο 6 % στην Γερμανία και στο 8 % στην Ισπανία. Αυτή η ανάπτυξη κατέστη δυνατή λόγω της ύπαρξης ισχυρών αγορών με ασφαλείς συνθήκες για τους παραγωγούς ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικά. Η πορεία ανάπτυξης της αγοράς της αιολικής ενέργειας τα τελευταία χρόνια υπήρξε συνεχής και εντυπωσιακή. Το 2005 εγκαταστάθηκαν στην Ευρώπη 6183 MW αιολικής ενέργειας, φτάνοντας έτσι συνολικά τα 40.504 MW ξεπερνώντας 5 χρόνια νωρίτερα τον στόχο για 40.000 MW που έθετε η Λευκή Βίβλος του 1997 για το 2010. Η ευρωπαϊκή αγορά αιολικής ενέργειας έσπασε νέο ρεκόρ το 2006, 32
σύμφωνα με τα ετήσια στατιστικά στοιχεία που εκδόθηκαν από την Ευρωπαϊκή Ένωση Αιολικής Ενέργειας (EWEA) σήμερα. 7.588 MW αιολικών έργων, αξίας περίπου 9 δισεκατομμυρίων, εγκαταστάθηκαν πέρυσι στην ΕΕ, μια αύξηση 23% έναντι του 2005. Η συνολική ισχύς των ανεμογεννητριών που λειτουργούν στην ΕΕ αυξήθηκε κατά 19% και υπερβαίνει τώρα τα 48.000 MW. Σε ένα έτος με μέση ταχύτητα αέρα, οι ανεμογεννήτριες αυτές θα παράγουν περίπου 100 TWh ηλεκτρικής ενέργειας, ίση με το 3,3% της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας της ΕΕ. Για έβδομο διαδοχικό έτος, η αιολική ενέργεια έρχεται δεύτερη μόνο έναντι νέων σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από φυσικό αέριο (περίπου 8.500 MW το 2006). Σχήμα 2.2: Συνολική εγκαταστημένη Ευρωπαϊκή και Παγκόσμια δυναμικότητα αιολικής ισχύος τα τελευταία 15 χρόνια (σε GW). (πηγή: EWEA) Η βιομηχανία των ανεμογεννητριών αναπτύχθηκε κυρίως σε εκείνες τις χώρες που δημιούργησαν και στήριξαν την ανάπτυξη των αιολικών εγκαταστάσεων. Σήμερα, οι χώρες προέλευσης των βιομηχανιών που προμηθεύουν την παγκόσμια αγορά ταυτίζονται με αυτές που έχουν τις περισσότερες εγκαταστάσεις. Τα τελευταία χρόνια παράλληλα με τη σημαντική αύξηση της αγοράς παρατηρείται και η συγκέντρωση της παραγωγής σε όλο και λιγότερους και μεγαλύτερους κατασκευαστές. Οι τέσσερις μεγαλύτεροι κατασκευαστές (τρεις από 33
τους οποίους είναι Ευρωπαίοι) καλύπτουν τα 3/4 της παγκόσμιας αγοράς. Οι Ευρωπαίοι κατασκευαστές στο σύνολό τους καλύπτουν περίπου το 80% της παγκόσμιας αγοράς. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται επίσης η είσοδος στον τομέα της κατασκευής ανεμογεννητριών, μεγάλων εταιριών του ενεργειακού χώρου (General Electric, Siemens) κύρια μέσω της εξαγοράς υπαρχόντων κατασκευαστών. Η τεχνολογία είναι πλέον διαθέσιμη και εξελίσσεται συνεχώς και τα κόστη έχουν μειωθεί σημαντικά. Στα 25 χρόνια ύπαρξης των ανεμογεννητριών στην αγορά το μέγεθος τους εκατονταπλασιάσθηκε όσον αφορά στην εγκατεστημένη ισχύ (από 0.5 ΜW σε 5 ΜW) και οχταπλασιάστηκε όσον αφορά στη διάμετρό τους (από 12 m σε 126 m) (Σχήμα 2.3) (Hanjalic και λοιποί 2008).. Σχήμα 2.3: Εξέλιξη του μέσου μεγέθους και της ισχύoς των ανεμογεννητριών που εισήχθησαν στην αγορά την τελευταία 25ετία. Η αιολική ισχύς έχει το δυναμικό να συνεισφέρει σημαντικά στις αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις στο κόσμο. Η Ευρωπαϊκή Ένωση Αιολικής Ενέργειας (EWEA) παρουσιάζει μια εκτίμηση ότι 65 GW αιολικής ενέργειας θα μπορούσαν να παράγουν 425 TWh ετήσια έως το 2016 με άμεσο αποτέλεσμα την μείωση των εκπομπών CO 2 κατά 215 εκατομ. τόνους για την ίδια χρονική περίοδο. Ωστόσο αν και η συμμετοχή της αιολικής ενέργειας στην παγκόσμια ενεργειακή ισχύ άγγιξε μόλις το 0.8% το 2006, εκτιμάται ότι μπορεί να καλύψει το 5% μέχρι το 34
2016 (Σχήμα 2.4). Αυτό θα σήμαινε παραγωγή 167,4 TWh με την αιολική ισχύ να παρέχει ενέργεια ίση με την ζήτηση 95 εκατομμυρίων Ευρωπαίων οικιακών καταναλωτών. Μάλιστα, μακροπρόθεσμες εκτιμήσεις θεωρούν επίσης ότι το 13% από τον παγκόσμιο ηλεκτρισμό μπορεί να εφοδιαστεί από την αιολική ισχύ μέχρι το 2020 (23% το 2030), εάν πολιτικές αλλαγές και τακτική επιδιωχθούν, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν τεχνικοί και οικονομικοί περιορισμοί (RES2020). Σχήμα 2.4: Εκτιμήσεις προβλέψεις χρήσης της αιολικής ενέργειας προς παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για την προσεχή δεκαετία (πηγή: EWEA) Η Ελλάδα διαθέτει εξαιρετικά πλούσιο αιολικό δυναμικό, το μεγαλύτερο μέρος του οποίου εντοπίζεται στο Αιγαίο (κυρίως στις Κυκλάδες), στην Ανατολική και Νοτιανατολική Πελοπόννησο, στην Θράκη και στην Νότια Εύβοια (Σχήμα 2.5). Ωστόσο, το τεχνικά εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό της Ελλάδας εκτιμάται ότι ανέρχεται σε 44 TWh/ έτος και αναλογεί σε εγκατεστημένη ισχύ περί τα 22 GW. 35
Σχήμα 2.5: Δυναμικό αιολικής ενέργειας στον ελληνικό χώρο (πηγή: ΚΑΠΕ) Οι έρευνες και οι προσπάθειες για αξιοποίηση του δυναμικού αυτού άρχισαν κατά το τέλος της δεκαετίας του 1970. Στο πρώτο στάδιο έγιναν μετρήσεις του αιολικού δυναμικού των πιο ευνοϊκών περιοχών και συντάχθηκε η μελέτη ΑΙΟΛΟΣ με τη συνεργασία της Διεύθυνσης Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας (ΔΕΜΕ), της ΔΕΗ και πανεπιστημίων της χώρας (Πίνακας 2.1). Από τα στοιχεία του πίνακα προκύπτει ότι η χώρα µας διαθέτει ορισµένες από τις καλύτερες παγκοσµίως θέσεις για εκµετάλλευση της ενέργειας του ανέµου. 36
Πίνακας 2.1: Μετρήσεις αιολικού δυναμικού σε διάφορες περιοχές στην Ελλάδα Τοποθεσία Μέση ταχύτητα (m/s) Περίοδος μετρήσεων Άνδρος 9.7 81-90 Τήνος 9.5 87-90 Σύρος 8.1 88-90 Κρήτη 8.1 81-83 Λέσβος 8.7 87-90 Σάμος 10.4 86-90 Εύβοια 9.2 89-90 Σαμοθράκη 6.6 86-89 Πηγή: ΔΕΗ/ΔΕΜΕ Από το 1982 έως το 1994 εγκαταστάθηκαν ανεμογεννήτριες στην Άνδρο, τα Ψαρά, τη Σάμο, τη Χίο, την Κρήτη, την Εύβοια, τη Σαμοθράκη, την Ικαρία, την Κάρπαθο, τη Λήμνο, την Κύθνο και τη Σκύρο, οι οποίες παράγουν συνολικά ισχύ 27 ΜW. Το πρώτο αιολικό πάρκο κατασκευάστηκε στην Κύθνο και άρχισε να λειτουργεί το 1982 περιλαμβάνοντας 5 ανεμογεννήτριες, συνολικής ισχύος αρχικά 20 ΚW και αργότερα 33 ΚW. Μέχρι το 1994 είχαν εγκατασταθεί συνολικά 13 αιολικά πάρκα σε νησιά του Αιγαίου. Το 1991 στο πλαίσιο ενός δεκαετούς αναπτυξιακού προγράμματος που εξήγγειλε η ΔΕΗ, υπογράφηκαν συμβάσεις για την κατασκευή αιολικών πάρκων στη Σάμο (2 ΜW), τη Χίο (2 ΜW), την Άνδρο (1,5 ΜW), τη Λέσβο (2 ΜW), τα Ψαρά (2 ΜW), την Εύβοια (5 ΜW) και την Κρήτη (5 ΜW) με 50% χρηματοδότηση από τα κοινοτικά προγράμματα ΜΟΠ (Μεσογειακά Ολοκληρωμένα Προγράμματα) και VΑLΟRΕΝ (ΔΕΗ). Το αιολικό πάρκο της Εύβοιας, που τέθηκε σε λειτουργία το 1993 με 17 ανεμογεννήτριες, και το δίδυμό του στη Σητεία Κρήτης είναι τα δύο μεγαλύτερα αιολικά πάρκα της Μεσογείου. Σε αυτά περιλαμβάνεται από το 1990 το αιολικό πάρκο της Σαμοθράκης, ισχύος 220 ΚW, που αποτελείται από 4 ανεμογεννήτριες. 37
Από το 1995 δικαίωμα κατασκευής και λειτουργίας αιολικών μονάδων (όπως και μονάδων άλλων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας) έχουν, εκτός από τη ΔΕΗ, και ιδιώτες, οργανισμοί τοπικής αυτοδιοίκησης κ.λπ. είτε για δική τους χρήση (ιδιοπαραγωγοί) είτε για εκμετάλλευση. Μετά την υπογραφή της σύμβασης το 1991, ιδιαίτερη διάσταση έλαβε το θέμα κατασκευής του αιολικού πάρκου στη Λέσβο, λόγω του χώρου που επιλέχτηκε για την εγκατάστασή του. Ο χώρος αυτός ανήκει στην ευρύτερη περιοχή του Απολιθωμένου Δάσους (το οποίο με προεδρικό διάταγμα έχει χαρακτηριστεί "διατηρητέο μνημείο της φύσης"), γεγονός που προκάλεσε την αντίδραση της Φιλοδασικής Ένωσης Αθηνών, η οποία εξέφρασε φόβους για ανεπανόρθωτη καταστροφή του μνημείου, ενώ από την άλλη, ΔΕΗ και παράγοντες της τοπικής αυτοδιοίκησης τάχτηκαν υπέρ της αναγκαιότητας του έργου, προκειμένου να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα ηλεκτροδότησης του νησιού. Μετά από αλλεπάλληλες αναστολές, το έργο κατασκευάστηκε και άρχισε να λειτουργεί το 1994 (περιλαμβάνει δύο ανεμογεννήτριες συνολικής ισχύος 600 ΚW). Από το 1982, οπότε εγκαταστάθηκε από τη ΕΗ το πρώτο αιολικό πάρκο στην Κύθνο, µέχρι το τέλος του 1996, έχουν κατασκευαστεί στη χώρα εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνεµο συνολικής ισχύος 27 ΜW, από τα οποία τα 24 ανήκουν στη ΕΗ και τα υπόλοιπα 3 σε ιδιώτες. Τα τελευταία δέκα χρόνια η ονομαστική ισχύς των συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του υφιστάμενου αιολικού δυναμικού έχει αυξηθεί κατά δύο τάξεις μεγέθους, το κόστος της παραγόμενης ενέργειας έχει μειωθεί δραστικά και η αιολική βιομηχανία έχει αναδειχθεί σε δραστηριότητα αιχμής στον τομέα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Κεντρικός άξονας αναφοράς των τελευταίων εξελίξεων και κατευθύνσεων στην τεχνολογία της αιολικής ενέργειας είναι οι μεγάλες Ανεμογεννήτριες (4-5 πρωτότυπες μηχανές ονομαστικής ισχύος της τάξης των 5 MW, βρίσκονται σε φάση δοκιμαστικής λειτουργίας) και τα υποσυστήματα τους (πτερύγια, έλεγχος ισχύος, σύστημα μετάδοσης), καθώς και οι βέλτιστες πρακτικές αύξησης της διείσδυσης των αιολικών πάρκων σε αυτόνομα ηλεκτρικά συστήματα και ασθενή δίκτυα (π.χ. μη διασυνδεδεμένα νησιά). 38