Μελέτη υβριδικών συστημάτων Α.Π.Ε με την χρήση του λογισμικού HOMER ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ TΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕYΤΙΚΟ ΙΔΡYΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ

1 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ TΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕYΤΙΚΟ ΙΔΡYΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ Σχολή : ΣΤΕΦ Τμήμα: Ηλεκτρολογίας 2011 \ ΜΕΛΕΤΗ ΥΒΡΙΔΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΠΕ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ HOMER Λαμπρούσης Χριστόδουλος Επιβλέπων καθηγητής: Νίκος Βορδός

2 Θέμα πτυχιακής εργασίας : ΜΕΛΕΤΗ ΥΒΡΙΔΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΠΕ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ HOMER DESIGN OF HYBRID RENEWABLE ENERGY SYSTEMS BY USING HOMER SOFTWARE

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, γνωστές με τα αρχικά τους ΑΠΕ, είναι κάθε μη ορυκτή πηγή ενέργειας. Είναι η ενέργεια από τον άνεμο (η αιολική ενέργεια), τον ήλιο, τη θάλασσα, τη φύση γενικότερα. Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκής Ένωσης, ως ΑΠΕ ορίζονται οι πιο κάτω μορφές ενέργειας: η αιολική, η ηλιακή και η γεωθερμική ενέργεια, η ενέργεια των κυμάτων, η παλιρροϊκή ενέργεια, η υδραυλική ενέργεια, η βιομάζα, τα αέρια εκλυόμενα από χώρους υγειονομικής ταφής, από εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού και τα βιοαέρια. Τόσες πολλές πηγές ενέργειας, φιλικές στο περιβάλλον, που δεν εκλύουν αέρια θερμοκηπίου, που δεν εξαντλούνται και όμως ο σύγχρονος πολιτισμός στηρίζεται στην ενέργεια που προέρχεται από τα ορυκτά καύσιμα, δηλαδή τα παράγωγα του πετρελαίου και του άνθρακα. Ήρθε η ώρα να ξεφύγουμε από την «δυναστεία» των ορυκτών και να προχωρήσουμε με τη χρήση των ΑΠΕ. Είναι μονόδρομος για μια καλύτερη ποιότητα ζωής. Το αέρια αυτά που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα έχουν την ιδιότητα να συγκρατούν τη θερμότητα του ήλιου, ώστε η γη να μην παγώνει. Η αύξηση της συγκέντρωσής του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της γης τις τελευταίες δεκαετίες έχει σαν αποτέλεσμα την σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό συμβαίνει λόγω της αλόγιστης καύσης ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή ενέργειας, με αποτέλεσμα να εντείνονται τα ακραία καιρικά φαινόμενα (πλημμύρες, ξηρασία, λιώσιμο των πάγων στους πόλους, τυφώνες κ.τ.λ.). Αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) με την χρήση του λογισμικού HOMER. Πιο συγκεκριμένα θα επικεντρωθούμε στην μελέτη υβριδικών συστημάτων με την χρήση του συγκεκριμένου προγράμματος. Με αυτόν τον τρόπο αποσκοπούμε έτσι ώστε να πετύχουμε μια σωστή αξιολόγηση του συστήματος μας, όπου θα επιλέξουμε για μια περιοχή της αρεσκείας μας.

4 ABSTRACT Renewable Energy Sources (RES) is any non-fossil energy source, and it comes from wind, sun, sea and generally natural resources. According to the European Union there are the following Renewable Energy Sources: wind power, solar energy, geothermal energy, wave energy, tidal power, hydropower, biomass, landfill gas, gas produced by wastewater treatment plants and biogas. So many sources, environmentally friendly, not emitting greenhouse gases, not running out, and modern civilization still relies on energy which is produced from fossil fuels, namely oil, gas and coal. It's time to stop using them and to increase the use of RES. It is the only way to a better quality of life. Greenhouse gases which are contained in the earth s atmosphere (water vapor, carbon dioxide, methane, ozone, and nitrous oxide) have a heat-trapping ability which prevents the earth from freezing. The increase of carbon dioxide concentration in the earth's atmosphere in the last decades has as a result the gradual increase of the temperature. This happens because of irresponsible burning of fossil fuels for energy production, leading to increased and/or intensified extreme weather events (floods, droughts, melting polar ice caps, hurricanes, etc.). Subject of the present dissertation is the study of renewable energy sources (RES) using the software HOMER. More specifically, the study is focused on hybrid systems by using this program. The purpose is to achieve a proper evaluation of our system, which will be selected for a study area of our choice.

5 Περιεχόμενα 1.Κεφάλαιο Πρώτο: Γενικά για τις Α.Π.Ε......σελ: 6 1.1 Τι είναι οι ανανεώσιμες πήγες ενέργειας(α.π.ε).......σελ: 6 1.2 Λόγοι χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας...σελ: 9 1.3 Η νέα Ευρωπαϊκή Ενεργειακή Πολιτική (Κιότο).... σελ:12 1.4 Τα οφέλη από μια εγκατάσταση (Α.Π.Ε)......σελ:18 2.Κεφάλαιο Δεύτερο: Μορφές Α.Π.Ε...σελ:20 2.1 Ηλιακή ενέργεια(φωτοβολταϊκά).......σελ:23 2.1.1 Περιβάλλον.....σελ:24 2.1.2 Οικονομικά οφέλη...σελ:25 2.1.3 Δημιουργία νέων θέσεων εργασίας.......σελ:27 2.1.4 Δομή και παραδείγματα υπολογισμών...σελ:28 2.2 Αιολική ενέργεια (Ανεμογεννήτριες).......σελ:33 2.2.1 Η αιολική ενέργεια στον κόσμο και την Ελλάδα...σελ:33 2.2.2 Περιγραφή της τυπικής ανεμογεννήτριας...σελ:34 2.2.3 Η λειτουργία της ανεμογεννήτριας...σελ:38 2.3 Βιομάζα....σελ:40 2.3.1 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.. σελ:42 2.3.2 Οι κύριες εφαρμογές με καύσιμο βιομάζα.....σελ:44 2.3.3 Παραγωγή ενέργειας σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού και χώρους.. σελ:45 2.4 Γεωθερμική ενέργεια.........σελ:46 2.5 Υδροηλεκτρική ενέργεια...σελ:51 2.5.1 Ορισμένες μορφές υδροηλεκτρικής ενέργειας. σελ:54

6 3. Κεφάλαιο Τρίτο: Homer.σελ:61 3.1 Περιγραφή προγράμματος HOMER...σελ:61 3.2 Μελέτη υβριδικού συστήματος με την χρήση του λογισμικού Homer (για τον νομό της Δράμας).... σελ:63 4. Κεφάλαιο Τέταρτο: Συμπεράσματα.σελ:77

7 Κεφάλαιο Πρώτο Γενικά για τις Α.Π.Ε 1.1 Τι είναι οι ανανεώσιμες πήγες ενέργειας(α.π.ε) Εικόνα 1.1 Ανανεώσιμες πήγες ενέργειας Ως ΑΠΕ ορίζονται οι πιο κάτω μορφές ενέργειας: η αιολική, η ηλιακή και η γεωθερμική ενέργεια, η ενέργεια των κυμάτων, η παλιρροϊκή ενέργεια, η υδραυλική ενέργεια, η βιομάζα, τα αέρια εκλυόμενα από χώρους υγειονομικής ταφής, από εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού και τα βιοαέρια. Τόσες πολλές πηγές ενέργειας, φιλικές στο περιβάλλον, που δεν εκλύουν αέρια θερμοκηπίου, που δεν εξαντλούνται και όμως ο σύγχρονος πολιτισμός στηρίζεται στην ενέργεια που προέρχεται από τα ορυκτά καύσιμα, δηλαδή τα παράγωγα του πετρελαίου και του άνθρακα. Σε κάθε τεχνολογική ανακάλυψη υπάρχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, αυτό συμβαίνει όπως είναι αναμενόμενο και στα Α.Π.Ε. Δηλαδή:

8 Πλεονεκτήματα Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου. Είναι ευέλικτες εφαρμογές που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής. Επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις. Μειονεκτήματα Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται σαν συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων.

9 Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί. Για τα υδροηλεκτρικά έργα λέγεται ότι προκαλούν έκλυση μεθανίου από την αποσύνθεση των φυτών που βρίσκονται κάτω απ' το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. 1.2 Λόγοι χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Καθαρή πηγή ενέργειας Δεν παράγουν απόβλητα Δεν απαιτείται διανομή ενέργειας Δεν εκπέμπονται αέρια φαινομένου θερμοκηπίου Ο πλανήτης Γη είναι η κατοικία του ανθρώπου, κάθε ανθρώπου, πλούσιου ή φτωχού, μορφωμένου ή μη, λευκού ή έγχρωμου και ο άνθρωπος δεν απέκτησε αυτή την κατοικία καταβάλλοντας με κάποιο τίμημα. Όταν γεννηθήκαμε, η Γη ήταν εδώ! Και όταν αποχωρούμε, την αφήνουμε εδώ που τη βρήκαμε. Παράλληλα, για όλα τα επιτεύγματά του ο άνθρωπος βρήκε την πρώτη ύλη στη Γη, δωρεάν. Και αν θέλετε, βρήκε και τους φυσικούς νόμους που επιτρέπουν την επεξεργασία της. Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ

10 Μερικά από τα κύρια αγαθά είναι το Οξυγόνο, το Νερό και η Ενέργεια και εστιάζω στο τελευταίο. Χωρίς Ενέργεια, η ίδια η ζωή είναι αδύνατη. Πολύ περισσότερο η βελτίωσή της. Για χιλιετίες ο άνθρωπος όχι μόνο επιβίωσε αλλά και μεγαλούργησε χρησιμοποιώντας τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. Εικόνα 1.2 Οικολογική ισορροπία Ο άνεμος κινούσε τα πλοία και τις μηχανές άλεσης δημητριακών, το νερό κινούσε πριονιστήρια, ο ήλιος όπως και τα ξύλα του δάσους ζέσταιναν τον άνθρωπο ή αποξήραναν καρπούς για μεταγενέστερη χρήση. Οταν ο άνθρωπος ενεργούσε φιλικά προς το περιβάλλον, στη ζωή και στη Γη, υπήρχε οικολογική ισορροπία και αυτό ήταν για το καλό του. Με την εμφάνιση της Βιομηχανικής Επανάστασης, η ζωή μας άλλαξε. Άλλαξε προς το καλύτερο ή προς το χειρότερο; Τα γεγονότα απαντούν! Ειδικά μετά το Β Παγκόσμιο Πόλεμο η ανάπτυξη στηρίχθηκε στα ορυκτά καύσιμα και ιδιαίτερα στο πετρέλαιο, ως βασική πηγή ενέργειας. Παγκοσμίως στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, το πετρέλαιο συμμετέχει σε ποσοστό 40%. Κάθε Αμερικανός λέγεται ότι χρησιμοποιεί ετησίως 8.000 Lit. (περ. Bioscience).Στο όνομα της ταχύτητας - άρα του κέρδους - η χρήση ανανεώσιμης πηγής ενέργειας σχεδόν εγκαταλείφθηκε. Επιπλέον, για το κέρδος, δεν χρησιμοποιήθηκε όλη η διαθέσιμη τεχνολογική και επιστημονική γνώση, προκειμένου αυτή η πηγή ενέργειας να μην έχει δυσμενείς επιπτώσεις στη ζωή και στο περιβάλλον.

11 Παράδειγμα: Θερμαίνουμε τα σπίτια μας καίγοντας πετρέλαιο, όμως ταυτόχρονα θερμαίνουμε και το εξωτερικό περιβάλλον, γιατί χάρη οικονομίας δεν μονώσαμε αποτελεσματικά τα σπίτια! Αποτέλεσμα; Κάναμε τον πλανήτη θερμοκήπιο, με μύρια κακά που ακολουθούν την απερισκεψία μας. Εκτός από αυτό, οι μηχανές που λειτουργούν με πετρέλαιο ή βενζίνη, λειτουργούν ατελώς με αποτέλεσμα ένα μεγάλο ποσοστό της ενέργειας που καταναλώνεται (60%-70%), να απορρίπτεται στο περιβάλλον υπό μορφή ρύπων. Βέβαια, οι ρύποι δεν φαίνονται με το μάτι, αλλά τα αποτελέσματα είναι ορατά. Μια άλλη συμβατική πηγή Ενέργειας είναι ο γαιάνθρακας. Το 40% του παγκόσμιου ηλεκτρισμού παράγεται με την καύση του. Όμως εκλύει στην ατμόσφαιρα 29% περισσότερο άνθρακα, ανά μονάδα Ενέργειας απ ότι το πετρέλαιο και 80% περισσότερο από το φυσικό αέριο. Ευθύνεται για το 43% των ετήσιων εκπομπών άνθρακα παγκοσμίως, περίπου 2,7 δισ. τόνους. Εκτός από την επίδραση στο περιβάλλον, έχει άμεσες συνέπειες στην υγεία του ανθρώπου, σύμφωνα με πρόσφατη έκθεση των Η.Ε. (Global Environment Outlook). Σε 11 μεγάλες πόλεις της Κίνας, ο καπνός και τα μικροσκοπικά σωματίδια που παράγονται από την καύση γαιανθράκων, προκαλούν πάνω από 50.000 πρόωρους θανάτους και 400.000 νέα κρούσματα χρόνιας βρογχίτιδας ετησίως. Η αλόγιστη ή ατελής χρήση των ορυκτών καυσίμων προκάλεσαν το φαινόμενο του θερμοκηπίου και αυτό τις κλιματικές αλλαγές ή καταστροφές. Σύμφωνα με τον ΟΗΕ, το ενδεικτικό κόστος κλιματικών καταστροφών έφτασε το 2002 στα 80 δισ. δολ. και το 2003 στα 60 δισ. δολ. ΑΛΛΕΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΟΝ ΠΛΑΝΗΤΗ - Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (WHO) 160.000 άτομα πεθαίνουν ήδη ετησίως από τις παρενέργειες της παγκόσμιας αύξησης της θερμοκρασίας. Στην Ευρώπη πέθαναν 15.100 άτομα από τον καύσωνα του 2003. (REUTERS - ΗΠΑ :

12 1/10/2003) - Η περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη θα οδηγήσει σε αύξηση των θυμάτων των πλημμυρών κατά 240% το 2020. Μειονεκτήματα συμβατικών καυσίμων Εξαντλούνται Προκαλούν μόλυνση στο περιβάλλον Εκπέμπουν αέρια φαινομένου θερμοκηπίου αποδοτικά Αυξάνεται Εξάρτηση από ξένες αγορές Λιγότερο συνεχώς το κόστος 1.3 Η νέα Ευρωπαϊκή Ενεργειακή Πολιτική (Πρωτόκολλο Κιότο) Η νέα Ευρωπαϊκή Ενεργειακή Πολιτική Εικόνα 1.3 Συνθήκη Κιότο "Ενεργειακή Πολιτική για την Ευρώπη". Με την ονομασία αυτή, η μακρόχρονη προσπάθεια της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για τη δημιουργία μιας ενιαίας ενεργειακής πολιτικής πήρε, μετά από απόφαση των ηγετών της Ευρωπαϊκής Ένωσης στη Συνάντηση Κορυφής της 8ης Μαρτίου 2007, τη μορφή ενός καθορισμένου και συνολικού Σχεδίου Δράσης. Ενός σχεδίου που θα σταθεί απέναντι στην επιτακτική και αδιαπραγμάτευτη πλέον ανάγκη για προστασία του περιβάλλοντος και θα οδηγήσει σε ένα καλύτερο μέλλον.

13 Εικόνα 1.4 Ρύπανση του περιβάλλοντος με CO2 Στο επίκεντρο αυτής της νέας Ευρωπαϊκής Ενεργειακής Πολιτικής βρίσκεται ένας κύριος στρατηγικός στόχος: η μείωση των εκπομπών των αερίων θερμοκηπίου της Ε.Ε. κατά 20% μέχρι το 2020, σε σύγκριση με τα επίπεδα του 1990. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή εστιάζει σε τρία σημεία: (α) στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης κατά 20%, (β) στην αύξηση του ποσοστού διείσδυσης των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας στο ενεργειακό μείγμα κατά 20% και τέλος, (γ) στην αύξηση του ποσοστού των βιοκαυσίμων στις μεταφορές κατά 10%. Η Ελληνική Ενεργειακή Πολιτική Σήμερα, η Ελλάδα δεσμεύεται απέναντι στη νέα Ευρωπαϊκή Ενεργειακή Πολιτική και απαντά στο ενεργειακό πρόβλημα, με μία έξυπνη ενέργεια. Μία ενέργεια που: (α) θα μειώσει την εξάρτηση της χώρας μας από συμβατικούς ενεργειακούς πόρους,

14 (β) θα ενισχύσει τον ενεργειακό μας εφοδιασμό με πρακτικά ανεξάντλητες, εγχώριες πηγές, (γ) θα μας οδηγήσει σε ένα πιο ισορροπημένο ενεργειακό ισοζύγιο και (δ) θα συμβάλλει αποφασιστικά στην προστασία του περιβάλλοντος. Με αυτό ως στόχο, το Υπουργείο Ανάπτυξης, φορέας της ενεργειακής πολιτικής στην Ελλάδα, εστιάζει στη διαμόρφωση ενός κατάλληλου ρυθμιστικού και νομικού πλαισίου, που θα δώσει ώθηση στις επενδύσεις για την αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως: (α) η ηλιακή ενέργεια, η οποία αξιοποιείται μέσω τεχνολογιών που εκμεταλλεύονται άμεσα την ηλιακή ακτινοβολία, Εικόνα 1.5 Hλιακή ενέργεια

15 (β) η αιολική ενέργεια, η οποία στηρίζεται στην εκμετάλλευση της κινητικής ενέργειας των ανέμων, Εικόνα 1.6 Aιολική ενέργεια (γ) η γεωθερμική ενέργεια, μέσω της οποίας αξιοποιούνται τα θερμά νερά ή/και οι ατμοί που υπάρχουν σε υπόγειους ταμιευτήρες της γης, Εικόνα 1.7 Γεωθερμική ενέργεια

16 (δ) η βιομάζα, δηλαδή η ενέργεια που πηγάζει από την αξιοποίηση του βιοαποικοδομήσιμου κλάσματος κάθε υλικού που προέρχεται άμεσα ή έμμεσα από το φυτικό ή ζωικό κόσμο, Εικόνα 1.8 Βιομάζα (ε) η υδροηλεκτρική ενέργεια, η οποία στηρίζεται στην εκμετάλλευση της μηχανικής ενέργειας του νερού και της μετατροπής της σε ηλεκτρική ενέργεια με τη βοήθεια στροβίλων και ηλεκτρογεννητριών. Εικόνα 1.9 Υδροηλεκτρική ενέργεια

17 Ταυτόχρονα, το ρυθμιστικό και νομικό αυτό πλαίσιο προβλέπει τη δημιουργία μονάδων συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας για την εξοικονόμηση ενέργειας, ενώ στοχεύει στην ενίσχυση της παραγωγικότητας και της ανταγωνιστικότητας των επενδύσεων σε καθαρές ενεργειακές τεχνολογίες, εξασφαλίζοντας παράλληλα την περιφερειακή ανάπτυξη. Το Υπουργείο Ανάπτυξης, φορέας της ενεργειακής πολιτικής στην Ελλάδα, απαντά στο ενεργειακό πρόβλημα, με μία έξυπνη ενέργεια. Προωθεί τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, εξασφαλίζοντας για τους πολίτες μια σειρά από σημαντικά οφέλη: Πετύχαμε υπερδιπλάσια ισχύ και διπλάσια ηλεκτρική ενέργεια από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, σε σχέση με τις αρχές του 2004. Η εγκατεστημένη ισχύς που διαθέτουμε σήμερα είναι 1.100MW (το 2004 ήταν 480MW) και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 2.400GWh (το 2004 ήταν 1.400GWh).Σχέση με τις αρχές του 2004. Η εγκατεστημένη ισχύς που διαθέτουμε σήμερα είναι 1.100MW (το 2004 ήταν 480MW) και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 2.400GWh (το 2004 ήταν 1.400GWh) Προσελκύσαμε μεγάλο επενδυτικό ενδιαφέρον για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, μέσα από τη δημιουργία ενός ελκυστικού πλαισίου κανόνων. Έχουν ενταχθεί και ολοκληρώνονται 329 νέες εγκαταστάσεις, συνολικής επένδυσης 1213 εκατ., που ανταποκρίνονται σε ισχύ 919MW. Απλοποιούμε ακόμα περισσότερο τις αδειοδοτικές διαδικασίες και την υιοθέτηση κατάλληλων κινήτρων για την απρόσκοπτη ανάπτυξη επενδύσεων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Συμβάλουμε στην αποτελεσματική αντιμετώπιση του φαινομένου των κλιματικών αλλαγών, για μια βιώσιμη ανάπτυξη, για ένα καλύτερο περιβάλλον, για ένα καλύτερο μέλλον.

18 1.4 Τα οφέλη από μια εγκατάσταση (Α.Π.Ε) Τα οφέλη είναι πολλαπλά και συγκεκριμένα: Για τους πολίτες - Ενισχύεται η συμμετοχή των πολιτών στα άμεσα οφέλη των ΑΠΕ, με απευθείας απόδοση στους πολίτες μέρος των εσόδων. - Ενισχύονται οι μικρές εγκαταστάσεις ΑΠΕ, δίνοντας τη δυνατότητα στον πολίτη που το επιθυμεί να έχει με απλές διαδικασίες και οικονομικά οφέλη, μία μονάδα ΑΠΕ στο σπίτι του. - Εκπονείται άμεσα Στρατηγικός Σχεδιασμός Διασυνδέσεων νησιών, παύοντας τη λειτουργία σταθμών ακριβών και ρυπογόνων πετρελαϊκών καυσίμων και εκμηδενίζοντας την τοπική ρύπανση σε νησιά που σήμερα φιλοξενούν τοπικές πετρελαϊκές μονάδες. Για τους επενδυτές - Απλοποιείται η διαδικασία έκδοσης της άδειας παραγωγής έργων ΑΠΕ. Συγχωνεύονται, σε μία ενιαία, οι διαδικασίες Προκαταρκτικής Περιβαλλοντικής Εκτίμησης και Αξιολόγησης (ΠΠΕΑ) και Έγκρισης Περιβαλλοντικών Όρων (Ε.Π.Ο.), και περιορίζεται η διάρκεια της σε 8-10 μήνες (από 3 χρόνια σήμερα). - Αναβαθμίζεται ο ρόλος της ΡΑΕ και περιορίζεται η διάρκεια της σχετικής αδειοδότισης διαδικασίας, σε 2μήνες (από 10-12 μήνες). - Δίνονται περισσότερα κίνητρα για την υλοποίηση έργων ΑΠΕ που δεν θα ενταχθούν σε κάποιο πρόγραμμα επιδότησης, ώστε να αποφευχθούν καθυστερήσεις. - Μπαίνουν αυστηρές προθεσμίες στη διοίκηση. -Η τιμολόγηση γίνεται περισσότερο ορθολογική, εξασφαλίζοντας τη βιωσιμότητα των επενδύσεων, δίχως κατασπατάληση πόρων.

19 - Επιτρέπεται, βάσει ειδικών διατάξεων για τη μείωση των επιπτώσεων, η εγκατάσταση ΑΠΕ στη γεωργική γη υψηλής παραγωγικότητας (ΓΓΥΠ), δίνοντας προτεραιότητα στους κατ επαγγέλματος αγρότες. Με αυτό τον τρόπο οι ΑΠΕ θα αποτελέσουν συμπληρωματικό εισόδημα για τους αγρότες. Για τη χώρα - Με τον καθορισμό του εθνικού δεσμευτικού στόχου 20% για τη συμμετοχή των ΑΠΕ στην κάλυψη της τελικής κατανάλωσης ενέργειας το 2020 και 40% για τον ηλεκτρισμό προστατεύεται το περιβάλλον και η Ελλάδα ανταποκρίνεται πλήρως στις διεθνείς υποχρεώσεις της και στις δεσμεύσεις της με βάση την κοινοτική οδηγία. - Συστήνεται Αυτοτελής Υπηρεσία Εξυπηρέτησης Επενδυτών για έργα ΑΠΕ στα πρότυπα «φορέα μιας στάσης» (one- stop- shop). - Ο ηλεκτρικός χώρος δεσμεύεται μόνο για ώριμα έργα μετά την ΕΠΟ και έτσι παύει η δέσμευση ηλεκτρικού χώρου μόνο στα χαρτιά. - Ενισχύεται η οικονομία, η ανάπτυξη και η ενεργειακή ασφάλεια της χώρας από τις επενδύσεις που θα προκύψουν στον τομέα των ΑΠΕ. - Για την προώθηση και ανάπτυξη θαλάσσιων αιολικών πάρκων, τη διαδικασία στρατηγικού σχεδιασμού και αδειοδότισης αναλαμβάνει η πολιτεία, ώστε να αντιμετωπισθούν τα μεγάλα διαδικαστικά εμπόδια στη θάλασσα.

20 Κεφάλαιο Δεύτερο Μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (Α.Π.Ε) Οι μορφές είναι η εξής: 1. Αιολική ενέργεια 2. Ηλιακή ενέργεια 3. Υδατοπτώσεις 4. Βιομάζα 5. Γεωθερμική ενέργεια 6. Ενέργεια από παλίρροιες 7. Ενέργεια από κύματα 8. Ενέργεια από τους ωκεανούς Εικόνα 2.1 Μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας

21 Που χρησιμοποιείτε η κάθε μια: Αιολική ενέργεια. Χρησιμοποιήθηκε παλιότερα για την άντληση νερού από πηγάδια καθώς και για μηχανικές εφαρμογές (π.χ. την άλεση στους ανεμόμυλους). Έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται πλατιά για ηλεκτροπαραγωγή. Ηλιακή ενέργεια. Χρησιμοποιείται περισσότερο για θερμικές εφαρμογές (ηλιακοί θερμοσίφωνες και φούρνοι) ενώ η χρήση της για την παραγωγή ηλεκτρισμού έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος, με την βοήθεια της πολιτικής προώθησης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας από το ελληνικό κράτος και την Ευρωπαϊκή Ένωση. Υδατοπτώσεις. Είναι τα γνωστά υδροηλεκτρικά έργα, που στο πεδίο των ήπιων μορφών ενέργειας εξειδικεύονται περισσότερο στα μικρά υδροηλεκτρικά. Είναι η πιο διαδεδομένη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας. Βιομάζα. Χρησιμοποιεί τους υδατάνθρακες των φυτών (κυρίως αποβλήτων της βιομηχανίας ξύλου, τροφίμων και ζωοτροφών και της βιομηχανίας ζάχαρης) με σκοπό την αποδέσμευση της ενέργειας που δεσμεύτηκε απ το φυτό με τη φωτοσύνθεση. Ακόμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αστικά απόβλητα και απορρίμματα. Μπορεί να δώσει βιοαιθανόλη και βιοαέριο, που είναι καύσιμα πιο φιλικά προς το περιβάλλον από τα παραδοσιακά. Είναι μια πηγή ενέργειας με πολλές δυνατότητες και εφαρμογές που θα χρησιμοποιηθεί πλατιά στο μέλλον. Γεωθερμική ενέργεια. Προέρχεται από τη θερμότητα που παράγεται απ τη ραδιενεργό αποσύνθεση των πετρωμάτων της γης. Είναι εκμεταλλεύσιμη εκεί όπου η θερμότητα αυτή ανεβαίνει με φυσικό τρόπο στην επιφάνεια, π.χ. στους θερμοπίδακες ή στις πηγές ζεστού νερού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε απευθείας για θερμικές εφαρμογές είτε για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Η Ισλανδία καλύπτει το 80-90% των ενεργειακών της αναγκών, όσον αφορά τη θέρμανση, και το 20%, όσον αφορά τον ηλεκτρισμό, με γεωθερμική ενέργεια.

22 Ενέργεια από παλίρροιες. Εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα του Ήλιου και της Σελήνης, που προκαλεί ανύψωση της στάθμης του νερού. Το νερό αποθηκεύεται καθώς ανεβαίνει και για να ξανακατέβει αναγκάζεται να περάσει μέσα από μια τουρμπίνα, παράγοντας ηλεκτρισμό. Έχει εφαρμοστεί στην Αγγλία, τη Γαλλία, τη Ρωσία και αλλού. Ενέργεια από κύματα. Εκμεταλλεύεται την κινητική ενέργεια των κυμάτων της θάλασσας. Ενέργεια από τους ωκεανούς. Εκμεταλλεύεται τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στα στρώματα του ωκεανού, κάνοντας χρήση θερμικών κύκλων. Βρίσκεται στο στάδιο της έρευνας. Σύμφωνα με στοιχεία της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, το 2007, η ΕΕ κάλυψε το 9% των αναγκών της από ανανεώσιμες πηγές και εκτιμάται ότι αν ο ρυθμός ανάπτυξής τους διατηρηθεί τότε ο στόχος του 20% το 2020 θα επιτευχθεί, με το μερίδιο των ανανεώσιμων να φθάνει το 20,3%.

23 Εικόνα 2.2 Ένα πράσινο περιβάλλον 2.1 Ηλιακή ενέργεια(φωτοβολταϊκά)

24 Εικόνα 2.3 Φωτοβολταϊκό πάνελ Περιβαλλοντικά, οικονομικά και κοινωνικά οφέλη της ηλιακής ενέργειας. Η Ελλάδα έχει το προνόμιο να είναι μία χώρα με τεράστιο ανανεώσιμο δυναμικό. Ιδιαίτερα ο ήλιος αποτελεί μία από τις πιο σημαντικές πηγές ενέργειας με ασύγκριτα περιβαλλοντικά, κοινωνικά και οικονομικά οφέλη. Παρακάτω συνοψίζονται όλοι οι λόγοι για τους οποίους η Greenpeace δηλώνει απερίφραστα την υποστήριξή της στην πολύ φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία. 2.1.1 Περιβάλλον

25 Εικόνα 2.4 Οικολογικό σπίτι Συμβολή των φ/β στην αντιμετώπιση των κλιματικών αλλαγών Τα φ/β, παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με μηδενική ρύπανση. Υπολογίζεται ότι στην Ελλάδα για κάθε μία ηλιακή κιλοβατώρα που παράγεται αποτρέπεται η έκλυση 1 κιλού διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό σημαίνει ότι αν η Ελλάδα εκπληρώσει τους στόχους της για την ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας έως το 2020 (700MW φ/β),όπως προβλέπεται από το Ν.3468/06 για τις ΑΠΕ, θα αποτρέπεται ετησίως η έκλυση περίπου 1.000.000 τόνων διοξειδίου του άνθρακα. Συμβολή των ΑΠΕ στην αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Η Ελλάδα αντιμετωπίζει σημαντικό πρόβλημα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Σύμφωνα με επίσημα στοιχεία της Ευρωπαϊκής Ένωσης, η Θεσσαλονίκη, η Αθήνα, η Θεσσαλονίκη, η Πάτρα και η Λάρισα βρίσκονται ανάμεσα στις πρώτες ευρωπαϊκές πόλεις με τις υψηλότερες εκπομπές μικροσωματιδίων. Οι εκπομπές των φονικών μικροσωματιδίων ευθύνονται για καρδιακές και αναπνευστικές παθήσεις, αλλεργίες, καρκίνο ακόμα και μείωση του προσδόκιμου ζωής. Δυστυχώς αντίστοιχα προβλήματα παρουσιάζονται και στα μεγάλα λιγνιτικά κέντρα της Ελλάδας, τη Μεγαλόπολη και την Κοζάνη. Στη Μεγαλόπολη, οι λιγνιτικοί σταθμοί που λειτουργούν εδώ και δεκαετίες ευθύνονται για την έκλυση περισσότερων από 7.000 τόνων μικροσωματιδίων ετησίως με ολέθριες επιπτώσεις στην υγεία των κατοίκων. Ο παρακάτω πίνακας αποτυπώνει την ετήσια μείωση των εκπομπών αέριων ρύπων που θα επέφερε η κατασκευή ενός φ/β πάρκου 50MW

26 στην περιοχή της Μεγαλόπολης. λειτουργία φ/β πάρκου 50MW στη Μεγαλόπολη ετησίως (σε τόνους) Πίνακας 2.5 2.1.2 Οικονομικά οφέλη Εικόνα 2.6 Οικονομικά οφέλη από τα ΑΠΕ Μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα Μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις που καλείται να αντιμετωπίσει σήμερα η Ελλάδα, είναι η απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα, η οποία επιβαρύνει σημαντικά την εθνική οικονομία και κατ επέκταση τους Έλληνες φορολογούμενους πολίτες. Σύμφωνα με τα επίσημα στοιχεία του Υπουργείου Ανάπτυξης, τα εισαγόμενα καύσιμα και οι εισαγωγές ενέργειας κάλυψαν την ηλεκτροπαραγωγή στην Ελλάδα σε ποσοστό μεγαλύτερο από 40% για το έτος 2007. Η αύξηση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα αποτυπώνεται και στην οικονομική πορεία της ΔΕΗ, η οποία για το πρώτο εννεάμηνο του 2008 ανακοίνωσε ρεκόρ οικονομικών ζημιών. Μόνο για την

27 αγορά εισαγόμενων καυσίμων και ενέργειας, η ΔΕΗ δαπάνησε 713,4 εκατομμύρια επιπλέον σε σύγκριση με το πρώτο εννεάμηνο του 2007. Επομένως, η ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας,όπως η ηλιακή, σε συνδυασμό με την εξοικονόμηση ενέργειας θα συμβάλει όχι μόνο στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και στην τόνωση της εθνικής μας οικονομίας. Μείωση του κόστους παραγωγής ενέργειας. Τα τελευταία έτη παρατηρείται μία σημαντική αύξηση στις τιμές πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και σε μεγάλο βαθμό ευθύνεται η άνοδος των τιμών των εισαγόμενων καυσίμων και ενέργειας, δεν πρέπει να παραβλέψουμε και άλλους παράγοντες. Η λανθασμένη ενεργειακή στρατηγική που ακολουθείται ιστορικά(κατασκευή ολοένα και περισσότερων συμβατικών μονάδων, καμία πρόνοια για την εξοικονόμηση ενέργειας) έχουν επιτείνει την αρνητική αυτή εξέλιξη. Σε όλα αυτά θα πρέπει να προστεθούν και οι πολιτικές εξελίξεις από το ευρωπαϊκό μέτωπο. Σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πακέτο για το Κλίμα και την Ενέργεια, από το 2013 οι βιομηχανίες ηλεκτροπαραγωγής στα περισσότερα ευρωπαϊκά κράτη (μεταξύ των οποίων και η Ελλάδα) θα πρέπει να πληρώνουν για το 100% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Συστήματος Εμπορίας Ρύπων. Η εξέλιξη αυτή σημαίνει ότι η ΔΕΗ θα επιβαρύνεται ετησίως επιπλέον με 1,5 δις (συντηρητική εκτίμηση). Αν και τα χρονικά περιθώρια είναι περιορισμένα, η ΔΕΗ θα πρέπει να επενδύσει επιθετικά στις ΑΠΕ και την εξοικονόμηση ενέργειας σε αντικατάσταση των ρυπογόνων συμβατικών μονάδων. Μόνο η κατασκευή ενός φ/β πάρκου 50 MW στη Μεγαλόπολη θα συμβάλει στην εξοικονόμηση 2 4,2 εκατ. ετησίως από την αγορά δικαιωμάτων ρύπανσης. 2.1.3 Δημιουργία νέων θέσεων εργασίας

28 Εικόνα 2.7 Δημιουργία θέσεων εργασίας Ενώ η εγκατεστημένη ισχύς της ΔΕΗ αυξήθηκε (σχεδόν αποκλειστικά με συμβατικές μονάδες) κατά 38,6% κατά την περίοδο 1994 2007, οι θέσεις εργασίας μειώθηκαν κατά 30,9% για το ίδιο διάστημα. Επιπλέον, κατά την περίοδο Νοέμβριος 2007 Νοέμβριος 2008 οι θέσεις τακτικού προσωπικού στη ΔΕΗ μειώθηκαν περαιτέρω κατά 1910 εργαζομένους (το Νοέμβριο του 2008 απασχολούνταν μόνιμα 23.800 εργαζόμενοι). Η αρνητική αυτή εξέλιξη καταρρίπτει το μύθο ότι η κατασκευή νέων συμβατικών μονάδων δημιουργεί νέες θέσεις εργασίας. Αντίθετα, η ανάπτυξη των ΑΠΕ και της εξοικονόμησης ενέργειας συμβάλει άμεσα και ουσιαστικά προς την δημιουργία νέων, μόνιμων θέσεων εργασίας. Υπολογίζεται ότι αν η Ελλάδα πετύχει τους στόχους της για την ανάπτυξη των ΑΠΕ όπως αυτοί απορρέουν από την ευρωπαϊκή νομοθεσία (18% διείσδυση των ΑΠΕ στην τελική κατανάλωση ενέργειας), θα δημιουργηθούν περίπου 20.000 νέες, μόνιμες θέσεις εργασίας στην ηλεκτροπαραγωγή, χωρίς να υπολογίζεται ο κατασκευαστικός κλάδος. Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει τις θέσεις εργασίας ανά τεχνολογία:

29 Πίνακας 2.8 Ο παραπάνω πίνακας συγκρίνει τις θέσεις εργασίας ανά τεχνολογία 2.1.4 Δομή και παραδείγματα υπολογισμών Τι είναι και πως λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά πάνελ. Το βασικό μέρος ενός φωτοβολταϊκού συστήματος είναι φυσικά τα φωτοβολταϊκά. Αποτελούνται από ένα πλαίσιο (πάνελ) μέσα στο οποίο βρίσκονται τα φωτοβολταϊκά στοιχεία (ή κυψέλες). Το χαρακτηριστικό των φωτοβολταϊκών στοιχείων είναι ότι μετατρέπουν το φως του ήλιου σε ηλεκτρικό ρεύμα. Από την πίσω πλευρά του φωτοβολταϊκού πάνελ εξέρχονται δύο καλώδια (θετικό + και αρνητικό -) από όπου παίρνουμε το ηλεκτρικό ρεύμα. Εικόνα 2.9 Παρουσίαση μερών του Φωτοβολταϊκού

30 Απόδοση των φωτοβολταϊκών Τα φωτοβολταϊκά πάνελ μετατρέπουν μόνο ένα ποσοστό της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Το πόσο μεγάλο είναι αυτό το ποσοστό εξαρτάται από τον τύπο των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Τα λεγόμενα μονοκρυσταλλικά στοιχεία έχουν τη μεγαλύτερη απόδοση (μετατρέπουν έως και το 17% της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό). Τα πολυκρυσταλλικά στοιχεία έχουν ελαφρώς χαμηλότερη απόδοση (13%-15%), είναι όμως φθηνότερα από τα μονοκρυσταλλικά. Εικόνα 2.10 Μονοκρυσταλλικά-Πολυκρυσταλλικά Υπάρχουν και τα λεγόμενα "άμορφα" που αποτελούνται από μια ενιαία επιφάνεια κι όχι από διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά στοιχεία όπως τα προηγούμενα. Αυτά έχουν χαμηλότερη απόδοση (5%-10%) αλλά είναι τα οικονομικότερα. Χρειάζονται απλώς μεγαλύτερη επιφάνεια για να δώσουν την ίδια ισχύ με τα μονοκρυσταλλικά ή τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά.

31 Διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια για τα φωτοβολταϊκά Εικόνα 2.11 Δείκτης ηλιοφάνειας στην Ελλάδα Ο ήλιος παρέχει πάνω από 1000 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Έτσι, ένα φωτοβολταϊκό με διαστάσεις ένα μέτρο πλάτος και ένα μέτρο ύψος (δηλαδή ένα τετραγωνικό μέτρο) θα παράγει περίπου 160 Watt την ώρα αν αποτελείται από μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία, περίπου 140 Watt την ώρα αν αποτελείται από πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία και περίπου 80 Watt την ώρα αν είναι για παράδειγμα άμορφου πυριτίου. Ένα φωτοβολταϊκά με ονομαστική μέγιστη ισχύ 100 Wp βγάζει έξοδο περίπου 20 Volt και 5 Ampere (20X5=100). Μπορούμε να συνδέσουμε όσα φωτοβολταϊκά πάνελ θέλουμε σε σειρά ή και παράλληλα, για να πετύχουμε το συνδυασμό τάσης ρεύματος

32 (Volt), έντασης ρεύματος (ampere) και φυσικά την συνολική ισχύ (Watt) που θέλουμε να έχει το σύστημά μας. Παράδειγμα: Συνδεδεμένα φωτοβολταϊκά Αν έχουμε 10 φωτοβολταϊκά πάνελ ισχύος 100Wp το κάθε ένα, συνδεδεμένα σε σειρά θα έχουν συνολική τάση περίπου 200V και ένταση 5Α. Συνδεδεμένα παράλληλα θα έχουν συνολική τάση περίπου 20V και ένταση 50Α. Και στις δύο περιπτώσεις, η συνολική ισχύς θα είναι 1.000 Watt/p. Δηλαδή, με 5 ώρες έντονης ηλιοφάνειας την ημέρα, θα αποδίδουν 5.000 Watt/ώρες κάθε μέρα, ή αλλιώς 5KWh. Φωτοβολταϊκά συνδεδεμένα σε σειρά εννοούμε όταν τα έχουμε συνδέσει μεταξύ τους, ενώνοντας το θετικό καλώδιο εξόδου του ενός πάνελ με το αρνητικό του άλλου, δηλαδή εναλλάξ το + με το - κ.ο.κ. Συνδεδεμένα παράλληλα είναι όταν συνδέουμε το θετικό καλώδιο εξόδου του ενός πάνελ με το θετικό του επόμενου και το αρνητικό καλώδιο εξόδου με το αρνητικό του επόμενου. Σε σειρά αθροίζεται μόνο η τάση (τα Volt), ενώ παράλληλα αθροίζεται μόνο η ένταση (τα ampere). Εικόνα 2.12 Τρόπος σύνδεσης Φωτοβολταϊκού

33 Τα φωτοβολταϊκά πάνελ τα συνδέουμε συνήθως σε σειρά για μεγαλύτερη τάση (volt) όταν πρόκειται να συνδεθούν με το δίκτυο της ΔΕΗ. Αν προορίζονται για αυτόνομο σύστημα με συσσωρευτές (μπαταρίες), τότε η απαιτούμενη τάση εξαρτάται από αυτή των συσσωρευτών. Αν η τάση των συσσωρευτών είναι 12V, τότε συνδέουμε τα φωτοβολταϊκά παράλληλα (η τάση μένει σταθερή και πολλαπλασιάζουμε τα Ampere). Εικόνα2.13 Συσσωρευτές (μπαταριές ) Ηλιοφάνεια στην Ελλάδα Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα ονομαστικής ισχύος 1 KWp (για παράδειγμα 10 φωτοβολταϊκά πάνελ των 100Wp το κάθε ένα) αποδίδει στην Ελλάδα από περίπου 1.150 KWh (βόρεια Ελλάδα) έως 1.450 KWh (νότια Ελλάδα) το έτος. Στην Αττική, τις Κυκλάδες και τα Δωδεκάνησα κυμαίνεται γύρω στις 1.300-1350 KWh. Για να βρούμε τη μέση ημερήσια παραγωγή ενός φωτοβολταϊκού πάνελ, συνηθίζουμε να πολλαπλασιάζουμε την ονομαστική του ισχύ επί 5. Έτσι, ένα φωτοβολταϊκό πάνελ ονομαστικής ισχύος 100Wp, κατ' εκτίμηση παράγει ημερησίως 500Wh (0,5 KWh) κατά μέσο όρο. Είναι προφανές ότι το καλοκαίρι η μέση παραγωγή θα είναι μεγαλύτερη από τη μέση παραγωγή το χειμώνα (τον Ιούλιο ή τον Αύγουστο είναι σχεδόν διπλάσια σε σχέση με τον Δεκέμβριο ή τον Ιανουάριο).

34 2.2 Αιολική ενέργεια (Ανεμογεννήτριες) Εικόνα 2.14 Θαλάσσιες Ανεμογεννήτριες 2.2.1 Η αιολική ενέργεια στον κόσμο και στην Ελλάδα Μετά από τριάντα χρόνια ανάπτυξης, η χρήση της αιολικής ενέργειας για ηλεκτροπαραγωγή έχει πλέον καθιερωθεί παγκοσμίως. Αυτό συμβαίνει διότι η τεχνολογία των αιολικών μηχανών είναι αξιόπιστη, οικονομική και αποφεύγει τα οικολογικά προβλήματα των συμβατικών μορφών ενέργειας (ορυκτά καύσιμα και πυρηνικά). Η εγκατεστημένη ισχύς αιολικών είναι περί τα 40.300 MW παγκοσμίως (πάνω από 60.000 ανεμογεννήτριες) με πρωτοπόρους τη Γερμανία (14,612 MW), την Ισπανία (6.420 MW), τις ΗΠΑ (6.370 MW), τη Δανία (3.076 MW), την Ινδία (2.125 MW) και αυξάνεται με ρυθμό περίπου 25-30% ετησίως, ενώ το μέγεθος της αγοράς που καλύπτει φθάνει τα 10 δισεκατομμύρια ευρώ ανά έτος. Η ενέργεια που παράγεται σε ετήσια βάση αρκεί για να καλύψει της ανάγκες 19 εκατομμυρίων

35 κατοικιών (με ευρωπαϊκό στυλ διαβίωσης) ή 47 εκατομμυρίων ανθρώπων, υποκαθιστώντας περί τον ένα τόνο ορυκτών καυσίμων ανά έτος και ανά κατοικία. Το έτος 2001-2002 η Ελλάδα κατείχε τη 10η θέση παγκοσμίως όσον αφορά το ρυθμό ανάπτυξης αιολικών πάρκων (31%). Η εγκατεστημένη αιολική ισχύς στην Ελλάδα ανέρχεται σε 465 MW. Από αυτά, 36.5 MW ανήκουν στη ΔΕΗ και τα υπόλοιπα σε ιδιώτες. Οι κυριότερες περιοχές εγκατάστασης είναι: Εύβοια, Κρήτη, Λακωνία, Θράκη και τα νησιά του Αιγαίου. 2.2.2 Περιγραφή της τυπικής ανεμογεννήτριας Εικόνα 2.15 Βασικά μέρη ανεμογεννήτριας Παρ' ότι μια αιολική μηχανή μοιάζει απλή, στην πραγματικότητα ενσωματώνει τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις στους τομείς των υλικών, της αεροδυναμικής, των

36 ηλεκτρονικών ισχύος και του ψηφιακού ελέγχου. Μια τυπική ανεμογεννήτρια αποτελείται από τα παρακάτω τμήματα: Ρότορας ( ή δρομέας) οριζόντιου άξονα με τρία (συνήθως) πτερύγια. Τα πτερύγια είναι κατασκευασμένα από εποξική ρητίνη, ενισχυμένα με υαλονήματα ή ανθρακονήματα. Σε μερικές περιπτώσεις υπάρχει «αεροδυναμικό φρένο» στο ακροπτερύγιο που ενεργοποιείται σε έκτακτη ανάγκη και σταματάει το ρότορα μετά από 2-3 περιστροφές. Μερικά πτερύγια έχουν τη δυνατότητα να περιστρέφονται γύρω από το διαμήκη άξονά τους για καλύτερη ρύθμιση της παραγόμενης ισχύος. Επίσης υπάρχει κατάλληλη διάταξη για αντικεραυνική προστασία. Τα σύγχρονα πτερύγια που αναπτύσσονται σήμερα, είναι εφοδιασμένα με «μαύρο κουτί» για την συνεχή παρακολούθηση των παραμέτρων λειτουργίας τους. Μια τυπική ανεμογεννήτρια του 1MW έχει ρότορα διαμέτρου 50-55m ο οποίος περιστρέφεται με 15 έως 25 στροφές το λεπτό και ζυγίζει 1000-1500 Kg. Άτρακτος. Βρίσκεται στην κορυφή του πύργου της ανεμογεννήτριας και περιλαμβάνει το σύστημα μετατροπής της μηχανικής ενέργειας του ρότορα σε ηλεκτρική. Αυτό αποτελείται από: ένα ή δύο εφέδρανα (ρουλεμάν) που συγκρατούν τον άξονα περιστροφής, κιβώτιο ταχυτήτων για τον πολλαπλασιασμό των στροφών του ρότορα και την προσαρμογή τους στις απαιτήσεις της ηλεκτρικής γεννήτριας (περίπου 1000-1500 στροφές το λεπτό),υδραυλικό φρένο που ενεργοποιείται σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, κύρια ή/ και βοηθητική ηλεκτρογεννήτρια, σύστημα ψύξης της γεννήτριας, σύστημα προσανατολισμού του ρότορα στον άνεμο (με περιστροφή γύρω από κατακόρυφο άξονα).εξωτερικά της ατράκτου τοποθετούνται μετρητικές διατάξεις της ταχύτητας και της διεύθυνσης του ανέμου και προειδοποιητικοί φανοί. Η άτρακτος μιας τυπικής ανεμογεννήτριας 1MW ζυγίζει 2000-2500 Kg. Η ηλεκτρογεννήτρια παράγει τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα, τάσης 600-700V με συχνότητα τη συχνότητα του ηλεκτρικού δικτύου (50Hz). Οι περισσότερες αιολικές μηχανές λειτουργούν με σταθερή ταχύτητα περιστροφής του ρότορα και χρησιμοποιούν ασύγχρονες ηλεκτρογεννήτριες για λόγους ευκολίας: Οι ασύγχρονες γεννήτριες είναι έτσι κατασκευασμένες ώστε να είναι δυνατή η μεταβολή («ολίσθηση») της ταχύτητας περιστροφής τους κατά ένα ποσοστό 10-20% χωρίς να

37 επηρεάζεται η συχνότητα του παραγόμενου ρεύματος. Έτσι, η αιολική μηχανή λειτουργεί κάπως πιο ευέλικτα, προσαρμόζοντας την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα ώστε να παρακολουθεί καλύτερα το αιολικό πεδίο. Ένα μειονέκτημα των ασύγχρονων γεννητριών είναι ότι μπορεί να προκαλέσουν αστάθειες στο δίκτυο γιατί έχουν μεγάλη «άεργο ισχύ» και χρειάζονται ειδικές διατάξεις αντιστάθμισης (τράπεζες πυκνωτών). Για την αποφυγή αυτών των προβλημάτων έχει αναπτυχθεί μια άλλη μέθοδος λειτουργίας της ανεμογεννήτριας που συνίσταται στη χρήση σύγχρονης γεννήτριας με ελεύθερη περιστροφή, για να αξιοποιείται καλύτερα το αιολικό δυναμικό. Σε αυτή την περίπτωση η γεννήτρια παράγει ηλεκτρικό ρεύμα μεταβλητής συχνότητας και τάσης, το οποίο δεν μπορεί να αποδοθεί απευθείας στο δίκτυο, αλλά χρειάζονται μετατροπείς ισχύος AC/DC/AC για την προσαρμογή της παραγόμενης ενέργειας στις απαιτήσεις του δικτύου (δηλαδή σταθερή τάση και συχνότητα). Έτσι λύνεται και το πρόβλημα της «άεργου ισχύος». Τελευταία έχουν αναπτυχθεί πολυπολικές ηλεκτρογεννήτριες ειδικού τύπου που συνδέονται απευθείας στο ρότορα χωρίς την μεσολάβηση κιβωτίου ταχυτήτων. Πύργος της ανεμογεννήτριας, κατασκευασμένος από εξηλασμένα μεταλλικά φύλλα. Στη βάση του πύργου συνήθως τοποθετείται ο Εικόνα 2.16 Ανεμογεννήτριες στις κορυφές βουνών

38 μετασχηματιστής. Στο εσωτερικό του πύργου βρίσκονται τα ηλεκτρικά καλώδια μεταφοράς της παραγόμενης ισχύος από τη γεννήτρια στο μετασχηματιστή, των σημάτων ελέγχου και σκάλα (ή ανελκυστήρας) για την πρόσβαση στην άτρακτο. Ο πύργος μιας τυπικής ανεμογεννήτριας 1MW έχει ύψος 50-70m και ζυγίζει 5000-7000 Kg. Εικόνα 2.17 Μέρη μιας ανεμογεννήτριας Θεμελίωση της ανεμογεννήτριας. Είναι υπόγεια, κωνικού τύπου, από οπλισμένο σκυρόδεμα, ειδικά μελετημένη για να δέχεται όλα τα φορτία από τον άνεμο και το βάρος του πύργου, του ρότορα και της ατράκτου καθώς και για να αντέχει σε σεισμούς. Σύστημα ελέγχου της λειτουργίας της μηχανής. Περιλαμβάνει όλες τις απαραίτητες διατάξεις για την εκκίνηση της μηχανής, τη σύνδεσή της με το ηλεκτρικό δίκτυο, τον προσανατολισμό του ρότορα στον άνεμο, τη ρύθμιση της παραγόμενης ισχύος, τη

39 διάγνωση σφαλμάτων (όπως υπερτάχυνση του ρότορα, υπερθέρμανση της γεννήτριας, ανισορροπία φάσεων κλπ), καθώς και την προστασία της μηχανής σε περίπτωση ανεμοθύελλας ή άλλης έκτακτης ανάγκης. Εικόνα 2.18 Ανεμογεννήτριες 2.2. 3 Η λειτουργία της ανεμογεννήτριας Η λειτουργία μιας αιολικής μηχανής είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη συμπεριφορά του ανέμου. Σε χαμηλές ταχύτητες ανέμου, κάτω από 3m/s, η μηχανή δε λειτουργεί, αλλά είναι «σταθμευμένη», με τα πτερύγια στραμμένα στη θέση της μικρότερης αλληλεπίδρασης με τον άνεμο και με ενεργοποιημένο το φρένο. Όταν η ταχύτητα του ανέμου υπερβεί τα 3m/s, (ή 2-3 Beaufort που αντιστοιχούν σε άνεμο που προκαλεί θρόισμα των φύλλων στα κλαδιά και παρασέρνει τα πεσμένα φύλλα) ο μηχανισμός προσανατολισμού της ανεμογεννήτριας περιστρέφει την άτρακτο γύρω από τον κατακόρυφο άξονά της, ώστε ο ρότορας να γίνει κάθετος με τον άνεμο, απελευθερώνεται το φρένο και ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται χωρίς

40 να παράγει ηλεκτρική ισχύ, απλώς υπερνικά τις μηχανικές τριβές. Σε περίπτωση που η ταχύτητα του ανέμου διατηρηθεί για μερικά λεπτά της ώρας στα επίπεδα αυτά ή και τα ξεπεράσει, αρχίζει η διαδικασία σύνδεσης με το ηλεκτρικό δίκτυο. Με κατάλληλους μηχανισμούς, εξασφαλίζεται ο συγχρονισμός των τριών φάσεων της γεννήτριας με το δίκτυο και ρυθμίζεται η άεργος ισχύς του σταθμού, ώστε να μην προκαλείται πρόβλημα στο δίκτυο. Για ταχύτητες ανέμου μέχρι και τα 10-15m/s (περίπου 7 Beaufort που αντιστοιχούν σε άνεμο που κινεί τα κλαδιά των δένδρων και δυσχεραίνει την κίνηση των πεζών κόντρα στον αέρα), η ανεμογεννήτρια παράγει μικρότερη ισχύ από την ονομαστική. Για αυτό το λόγο είναι απαραίτητο να αξιοποιείται το μεγαλύτερο μέρος του διαθέσιμου αιολικού δυναμικού. Ανάλογα με τον τύπο της ανεμογεννήτριας Εικόνα 2.19 Ανεμογεννήτριες σε πεδιάδα χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές είτε ενεργητικές είτε παθητικές όπως η περιστροφή των πτερυγίων γύρω από το διαμήκη άξονά τους η λειτουργία της ηλεκτρογεννήτριας με μεταβλητές στροφές, για την καλύτερη προσαρμογή στο αιολικό πεδίο. Η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου καταγράφεται συνεχώς από τα μετρητικά συστήματα της ανεμογεννήτριας και γίνονται προσαρμογές στον

41 προσανατολισμό του ρότορα ώστε να ακολουθεί τις αλλαγές της κατεύθυνσης του ανέμου. Για ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες ανέμου και μέχρι τα 20-25m/s, η ανεμογεννήτρια παράγει την ονομαστική της ισχύ. Η επιπλέον ενέργεια του ανέμου δεν είναι δυνατό να αξιοποιηθεί από τη μηχανή γιατί αυτό θα απαιτούσε να λειτουργήσουν όλα τα συστήματά της πέρα από τις δυνατότητές τους. Για παράδειγμα θα απαιτούσε πολύ μεγάλα ρεύματα στη γεννήτρια και πολύ μεγάλη περιστροφική ταχύτητα του ρότορα. Για τη διατήρηση της σταθερής ισχύος και την απόρριψη της περίσσειας ενέργειας ενεργοποιούνται ειδικά συστήματα αεροδυναμικού ελέγχου είτε παθητικά είτε ενεργητικά. Τέλος για ταχύτητες μεγαλύτερες των 25m/s (περίπου 10 Beaufort που αντιστοιχούν σε άνεμο που ξεριζώνει δένδρα και προκαλεί ζημιές σε σκεπές σπιτιών), σταματάει η λειτουργία της ανεμογεννήτριας για λόγους ασφάλειας. 2.3 Βιομάζα

42 Εικόνα 2.20 Λειτουργία βιομάζας Η βιομάζα με την ευρύτερη έννοια του όρου περιλαμβάνει οποιοδήποτε υλικό προέρχεται από ζωντανούς οργανισμούς. Ειδικότερα, η βιομάζα για ενεργειακούς σκοπούς, περιλαμβάνει κάθε τύπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή στερεών, υγρών και/ ή αέριων καυσίμων. Στην πράξη υπάρχουν δύο τύποι βιομάζας. Πρώτον, οι υπολειμματικές μορφές(τα κάθε είδους φυτικά υπολείμματα και ζωικά απόβλητα και τα απορρίμματα) και δεύτερον η βιομάζα που παράγεται από ενεργειακές καλλιέργειες Η μόνη φυσικά ευρισκόμενη πηγή ενέργειας με άνθρακα που τα αποθέματά της είναι ικανά ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων, είναι η βιομάζα. Αντίθετα από αυτά, η βιομάζα είναι ανανεώσιμη καθώς απαιτείται μόνο μια σύντομη χρονική περίοδος για να αναπληρωθεί ό,τι χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας. Η ενέργεια της βιομάζας (βιοενέργεια ή πράσινη ενέργεια) είναι δευτερογενής ηλιακή ενέργεια. Η ηλιακή ενέργεια μετασχηματίζεται από τα φυτά μέσω της φωτοσύνθεσης.

43 Εικόνα 2.21 Τρόπος λειτουργίας βιομάζας Κατά την χρησιμοποίηση της βιομάζας ως πηγής ενέργειας με διαδικασίες μετατροπής (όπως η καύση) απελευθερώνεται η ενέργειά της υπό τη μορφή θερμότητας ενώ παράγεται διοξείδιο του άνθρακα που έρχεται να αντικαταστήσει το διοξείδιο του άνθρακα που απορροφούνταν όσο το φυτό αναπτυσσόταν. Σε γενικές γραμμές θα μπορούσε να αναφερθεί, ότι η χρήση της βιομάζας για την παραγωγή ενέργειας είναι η αντιστροφή της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης Εικόνα 2.22 Υλη προς καύση 2.3.1 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Η αξιοποίηση της μπορεί να γίνει με μετατροπή της σε μεγάλη ποικιλία προϊόντων, με διάφορες μεθόδους και τη χρήση σχετικά απλής τεχνολογίας. Σαν πλεονέκτημά της καταγράφεται και το ότι κατά την παραγωγή και την μετατροπή της δεν δημιουργούνται οικολογικά και περιβαλλοντολογικά προβλήματα. Επίσης, η μηδαμινή ύπαρξη του θείου στη βιομάζα συμβάλλει σημαντικά στον περιορισμό των εκπομπών του διοξειδίου του θείου (SO2) που είναι υπεύθυνο για την όξινη βροχή. Εφόσον η βιομάζα είναι εγχώρια πηγή ενέργειας, η αξιοποίησή της σε ενέργεια συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα και βελτίωση του εμπορικού ισοζυγίου, στην εξασφάλιση του ενεργειακού εφοδιασμού και στην εξοικονόμηση του συναλλάγματος. Τέλος, η ενεργειακή

44 αξιοποίηση της βιομάζας σε μια περιοχή, αυξάνει την απασχόληση στις αγροτικές περιοχές με τη χρήση εναλλακτικών καλλιεργειών (διάφορα είδη ελαιοκράμβης, σόργο, καλάμι, κενάφ) τη δημιουργία εναλλακτικών αγορών για τις παραδοσιακές καλλιέργειες (ηλίανθος κ.ά.), και τη συγκράτηση του πληθυσμού στις εστίες τους, συμβάλλοντας έτσι στη κοινωνικό-οικονομική ανάπτυξη της περιοχής. ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Από την άλλη, ο αυξημένος όγκος και η μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα δυσχεραίνουν την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας. Η μεγάλη διασπορά και η εποχιακή παραγωγή της βιομάζας δυσκολεύουν την συνεχή τροφοδοσία με πρώτη ύλη των μονάδων ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας. Έτσι, βάση των παραπάνω παρουσιάζονται δυσκολίες κατά τη συλλογή, μεταφορά, και αποθήκευση της βιομάζας που αυξάνουν το κόστος της ενεργειακής αξιοποίησης, ενώ οι σύγχρονες και βελτιωμένες τεχνολογίες μετατροπής της βιομάζας απαιτούν υψηλό κόστος εξοπλισμού, συγκρινόμενες με αυτό των συμβατικών καυσίμων.

45 Εικόνα 2.23 Λέβητας πέλετ (βιομάζα) 2. 3.2 Οι κύριες εφαρμογές με καύσιμο βιομάζα -Θέρμανση θερμοκηπίων : Σε περιοχές της χώρας όπου υπάρχουν μεγάλες ποσότητες διαθέσιμης βιομάζας, χρησιμοποιείται η βιομάζα σαν καύσιμο σε κατάλληλους λέβητες για τη θέρμανση θερμοκηπίων. -Θέρμανση κτιρίων με καύση βιομάζας σε ατομικούς/κεντρικούς λέβητες : Σε ορισμένες περιοχές της Ελλάδας χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση κτιρίων ατομικοί/κεντρικοί λέβητες πυρηνόξυλου.

46 -Παραγωγή ενέργειας σε γεωργικές βιομηχανίες : Βιομάζα για παραγωγή ενέργειας χρησιμοποιείται από γεωργικές βιομηχανίες στις οποίες η βιομάζα προκύπτει σε σημαντικές ποσότητες σαν υπόλειμμα ή υποπροϊόν της παραγωγικής διαδικασίας και έχουν αυξημένες απαιτήσεις σε θερμότητα. Εκκοκκιστήρια, πυρηνελαιουργεία, βιομηχανίες ρυζιού καθώς και βιοτεχνίες κονσερβοποίησης καίνε τα υπολείμματά τους (υπολείμματα εκκοκκισμού, πυρηνόξυλο, φλοιοί και κουκούτσια, αντίστοιχα) για την κάλυψη των θερμικών τους αναγκών ή/και μέρος των αναγκών τους σε ηλεκτρική ενέργεια. -Παραγωγή ενέργειας σε βιομηχανίες ξύλου : Τα υπολείμματα βιομηχανιών επεξεργασίας ξύλου (πριονίδι, πούδρα, ξακρίδια κλπ) χρησιμοποιούνται για τη κάλυψη των θερμικών αναγκών της διεργασίας καθώς και για την θέρμανση των κτιρίων. -Τηλεθέρμανση : είναι η προμήθεια θέρμανσης χώρων καθώς και θερμού νερού χρήσης σε ένα σύνολο κτιρίων, έναν οικισμό, ένα χωριό ή μια πόλη, από έναν κεντρικό σταθμό παραγωγής θερμότητας. H θερμότητα μεταφέρεται με προμονωμένο δίκτυο αγωγών από το σταθμό προς τα θερμαινόμενα κτίρια. 2.3.3 Παραγωγή ενέργειας σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού και χώρους -Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ): Το βιοαέριο που παράγεται από την αναερόβια χώνευση των υγρών αποβλήτων σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού, και των απορριμμάτων σε ΧΥΤΑ καίγεται σε μηχανές εσωτερικής καύσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Παράλληλα μπορεί να αξιοποιείται η θερμική

47 ενέργεια των καυσαερίων και του ψυκτικού μέσου των μηχανών για να καλυφθούν ανάγκες τις διεργασίας ή/και άλλες ανάγκες θέρμανσης (πχ θέρμανση κτιρίων). 2.24 Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων -Υγρά βιοκαύσιμα: Σήμερα, ο όρος βιοκαύσιμα χρησιμοποιείται συνήθως για υγρά καύσιμα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον τομέα των μεταφορών. Τα πιο συνηθισμένα στο εμπόριο είναι το βιοντήζελ, μεθυλεστέρας ο οποίος παράγεται κυρίως από ελαιούχους σπόρους (ηλίανθος, ελαιοκράμβη, κ.ά) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε μόνο του ή σε μίγμα με πετρέλαιο κίνησης σε πετρελαιοκινητήρες και η βιοαιθανόλη η οποία παράγεται από σακχαρούχα, κυταρινούχα κι αμυλούχα φυτά (σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, τεύτλα, κ.ά.) και χρησιμοποιείται είτε ως έχει σε βενζινοκινητήρες που έχουν υποστεί μετατροπή είτε σε μίγμα με βενζίνη σε κανονικούς βενζινοκινητήρες είτε τέλος να μετατραπεί σε ΕΤΒΕ (πρόσθετο βενζίνης) 2.25 Υγρά βιοκαύσιμα 2.4 Γεωθερμική ενέργεια

48 Εικόνα 2.26 Λειτουργία γεωθερμίας Η γεωθερμία είναι μια ήπια και πρακτικά ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, που μπορεί με τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες να καλύψει ανάγκες θέρμανσης και ψύξης, αλλά και σε ορισμένες περιπτώσεις να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η γεωθερμία προσφέρει ενέργεια χαμηλού κόστους, ενώ δεν επιβαρύνει το περιβάλλον με εκπομπές βλαβερών ρύπων.

49 Εικόνα 2.27 Χάρτης της Ελλάδος με θερμοκρασίες υπεδάφους, για την χρήση της γεωθερμίας Η θερμοκρασία του γεωθερμικού ρευστού ή ατμού, ποικίλει από περιοχή σε περιοχή, ενώ συνήθως κυμαίνεται από 25 ο C μέχρι 360 ο C. Στις περιπτώσεις που τα γεωθερμικά ρευστά έχουν υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 150 ο C), η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η κυριότερη θερμική χρήση της γεωθερμικής ενέργειας παγκοσμίως αφορά στη θέρμανση θερμοκηπίων. Χρησιμοποιείται ακόμα στις υδατοκαλλιέργειες, όπου εκτρέφονται υδρόβιοι οργανισμοί αλλά και για τηλεθέρμανση, δηλαδή θέρμανση

50 συνόλου κτιρίων, οικισμών, χωριών ή και πόλεων. Σήμερα στην Ελλάδα, η εκμετάλλευση της γεωθερμίας γίνεται αποκλειστικά για χρήση της σε θερμικές εφαρμογές, οι οποίες είναι εξίσου σημαντικές με την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Ακόμα, λόγω του πλούσιου σε γεωθερμική ενέργεια υπεδάφους της χώρας μας, κυρίως κατά μήκος του ηφαιστειακού τόξου του Νοτίου Αιγαίου (Μήλος, Νίσυρος, Σαντορίνη), μπορεί να έχει ευρεία εφαρμογή για τη θερμική αφαλάτωση του θαλασσινού νερού με στόχο την απόληψη πόσιμου, κυρίως στις άνυδρες νησιωτικές και παραθαλάσσιες περιοχές. Μία τέτοια εφαρμογή έχει χαμηλότερο κόστος από εκείνο που απαιτείται για τον εφοδιασμό των περιοχών αυτών με πόσιμο νερό, μέσω υδροφόρων πλοίων. Εικόνα 2.28 Υπέδαφος Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι εκμετάλλευσης της γεωθερμικής ενέργειας: Ο πρώτος συνίσταται στη χρήση της θερμότητας των γεωθερμικών ρευστών για την παραγωγή ηλεκτρισμού και τη θέρμανση νερού και χώρων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διεργασίες τόσο ανοικτού όσο και κλειστού κυκλώματος. Στην πρώτη περίπτωση το γεωθερμικό ρευστό εκτονώνεται σε δοχείο διαχωρισμού ατμούυγρού και ο παραγόμενος ατμός οδηγείται σε στρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρισμού, ενώ το θερμό υγρό σε εναλλάκτη θερμότητας. Στην περίπτωση της διεργασίας κλειστού κυκλώματος το γεωθερμικό ρευστό οδηγείται σε εναλλάκτη

51 θερμότητας προσδίδοντας θερμική ενέργεια σε κατάλληλο ρευστό το οποίο ατμοποιείται και οδηγείται στον στρόβιλο. Την απαιτούμενη παραγόμενη θερμότητα του κυκλώματος την αποδίδει σε συμπυκνωτή προτού διέλθει εκ νέου από τον εναλλάκτη του γεωθερμικού ρευστού. Εικόνα 2.29 Εγκατάσταση μιας γεωθερμίας Η γεωθερμική βαθμίδα ορίζεται ως ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας της γης σε συνάρτηση με το βάθος, μέσα στο γήινο φλοιό. Εικόνα 2.30 Πηγή θερμότητας

52 Σε βάθη που είναι προσβάσιμα με τις σύγχρονες γεωτρητικές μεθόδους, δηλαδή μέχρι τα 10.000 m, η μέση γεωθερμική βαθμίδα κυμαίνεται περίπου στους 2,5-3ºC/100 m. Για παράδειγμα, εάν η θερμοκρασία του ατμοσφαιρικού αέρα είναι στους 15ºC, τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι η θερμοκρασία στο βάθος των 2000 m θα είναι περίπου 65-75ºC, στα 3000 m 90-105ºC, κ.ο.κ. για μερικά ακόμα χιλιάδες μέτρα. Παρόλα αυτά, υπάρχουν πολλές περιοχές στις οποίες η γεωθερμική βαθμίδα αποκλίνει πολύ από τη μέση τιμή. Εικόνα 2.31 Εγκατάσταση γεωθερμίας

53 2.5 Υδροηλεκτρική ενέργεια Εικόνα 2.32 Φράγμα υδροηλεκτρικής ενέργειας Η Υδροηλεκτρική Ενέργεια (Υ/Ε) είναι η ενέργεια η οποία στηρίζεται στην εκμετάλλευση και τη μετατροπή της δυναμικής ενέργειας του νερού των λιμνών και της κινητικής ενέργειας του νερού των ποταμών σε ηλεκτρική ενέργεια. Η μετατροπή αυτή γίνεται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, μέσω της πτερωτής του στροβίλου, έχουμε την μετατροπή της κινητικής ενέργειας του νερού σε μηχανική ενέργεια με την μορφή περιστροφής του άξονα της πτερωτής και στο δεύτερο στάδιο, μέσω της γεννήτριας, επιτυγχάνουμε τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το σύνολο των έργων και εξοπλισμού μέσω των οποίων γίνεται η μετατροπή της υδραυλικής ενέργειας σε ηλεκτρική, ονομάζεται Υδροηλεκτρικό Έργο (ΥΗΕ).

54 Εικόνα 2.33 Φράγμα υδροηλεκτρικής ενέργειας Η δέσμευση/ αποθήκευση ποσοτήτων ύδατος σε φυσικές ή τεχνητές λίμνες, για ένα Υδροηλεκτρικό Σταθμό, ισοδυναμεί πρακτικά με αποταμίευση Υδροηλεκτρικής Ενέργειας. Η προγραμματισμένη αποδέσμευση αυτών των ποσοτήτων ύδατος και η εκτόνωσή τους στους υδροστροβίλους οδηγεί στην ελεγχόμενη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Με δεδομένη την ύπαρξη κατάλληλων υδάτινων πόρων και τον επαρκή εφοδιασμό τους με τις απαραίτητες βροχοπτώσεις, η Υ/Ε καθίσταται μια σημαντικότατη εναλλακτική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας.

55 Εικόνα 2.34 Φράγμα Τα περιβαλλοντικά οφέλη ενός Υδροηλεκτρικού Σταθμού είναι ποικίλα. Ακόμα και το μειονέκτημα των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εξ αιτίας των μεγάλης κλίμακας έργων πολιτικού μηχανικού, τα οποία ένα μεγάλο υδροηλεκτρικό έργο προϋποθέτει, με μια καλοσχεδιασμένη μελέτη, μπορεί να μετατραπεί σε πλεονέκτημα. Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση της λίμνης Πλαστήρα, κατά την οποία ο κατακλυσμός της περιοχής από ύδατα μετά τη δημιουργία του φράγματος, δημιούργησε ένα νέο υγροβιότοπο, ο οποίος σύντομα μετατράπηκε σε πόλο τουριστικής έλξης δίνοντας ταυτόχρονα νέες αρδευτικές δυνατότητες στη γύρω περιοχή. Εικόνα 2.35 Λειτουργία φράγματος Τα Μικρής κλίμακας Υδροηλεκτρικά έργα (ΜΥΗΕ) είναι κυρίως "συνεχούς ροής", δηλαδή δεν περιλαμβάνουν σημαντική περισυλλογή και αποταμίευση ύδατος, και συνεπώς ούτε κατασκευή μεγάλων φραγμάτων και ταμιευτήρων. Γι αυτό το λόγο γίνεται συνήθως και ο διαχωρισμός μεταξύ μικρών και μεγάλων υδροηλεκτρικών. Ένας μικρός υδροηλεκτρικός σταθμός αποτελεί ένα έργο απόλυτα συμβατό με το

56 περιβάλλον, καθώς το σύνολο των επιμέρους παρεμβάσεων στην περιοχή εγκατάστασης του έργου μπορεί να ενταχθεί αισθητικά και λειτουργικά στα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος, αξιοποιώντας τους τοπικούς πόρους. 2. 5.1 Ορισμένες μορφές υδροηλεκτρικής ενέργειας OpenHydro PowerBuoy Marine Current Turbines Aquamarine Εικόνα 2.36 Εκμετάλλευση ενέργειας από παλιρροϊκά ρεύματα Open-Center Turbine Η OpenHydro είναι μια επιχείρηση τεχνολογίας που σχεδιάζει και κατασκευάζει το Open-Center Turbine για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας από τα παλιρροϊκά ρεύματα. Το Open-Center Turbine αποτελείται από ένα ενιαίο στροφέα ενσωματωμένο πάνω σε μια ιδιαίτερα αποδοτική γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη. Ο στροφέας είναι το μόνο κινούμενο μέρος του στρόβιλο. Ο κίνδυνος για τη θαλάσσια ζωή ελαχιστοποιείται με το ανοικτό κέντρο του στροβίλου, την αργή περιστροφή του ρότορα και αποφυγή χρήσης λιπαντικών για την λειτουργία του. Η

57 τεχνολογία Open-Center είναι μοναδική και καλύπτεται από ένα σύνολο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Το Open-Center Turbine έχει σχεδιαστεί για να εγκατασταθεί στο βυθό, που βρίσκεται σε επαρκές βάθος για να μην παρουσιάζει κίνδυνο για την ναυτιλία. Οι εγκαταστάσεις είναι αθόρυβες και αόρατα από την επιφάνεια. Αγροκτήματα του Open-Center Turbine θα παρέχει μια σημαντική παροχή καθαρής και προβλέψιμης ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Εικόνα 2.37 Αξιοποίηση παλιρροιακών ρευμάτων OpenHydro Κατά το 2006, OpenHydro ήταν η πρώτη εταιρεία που εγκατέστησε ένα παλιρροιακό στρόβιλο στις εγκαταστάσεις της EMEC στο Orkney,Σκωτία,Ηνωμένο Βασίλειο. Ο στρόβιλος στο Orkney είναι εγκατεστημένος μέσα σε ένα ειδικό, διπλήςστοιβαξης δοκιμαστική δομή που επιτρέπει στη μονάδα να ανυψώνεται και κατεβαίνει. Το 2007, η OpenHydro κατόπιν συμφωνίας με την Alderney Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Ltd και τη Nova ScotiaPower Inc, ανακοίνωσε την κατασκευή υδροηλεκτρικών παλιρροιακών αγροκτημάτων. Τον Μάιο του 2008 ο Open-Center Turbine έγινε η πρώτη παλιρροιακό συσκευή η οποία παρήγαγε ενέργεια στο δίκτυο ηλεκτροδότησης του Ηνωμένου Βασιλείου.

58 Εικόνα 2.38 Αξιοποιεί την ενέργεια που παράγουν οι μεγάλες πλωτές σημαδούρες PowerBuoy H OPT ιδρύθηκε το 1994 από τον Δρ George Taylor και ο Δρ Joseph Μπερνς για την επίτευξη του οράματός τους να αξιοποιήσουν την ανεξάντλητη ενέργεια των κυμάτων των ωκεανών του πλανήτη. Η εταιρεία έχει επικεντρωθεί στην τεχνολογία PowerBuoy, αξιοποιώντας την ενέργεια που παράγουν μεγάλες πλωτές σημαδούρες δεμένες στο βυθό της θάλασσας και τη μετατροπή αυτής της ενέργειας σε ηλεκτρική μέσω καινοτόμων ενεργειακών συστημάτων. Το βασικό προϊόν της OPT για τον υδροηλεκτρική βιομηχανία είναι η PowerBuoy, το οποίο είναι κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Το PowerBuoy είναι ένα κλιμακωτό σύστημα μετατροπής ενέργειας σχεδιασμένο για την απόκτηση μεγάλης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας από την κυματική ενέργεια. Ocean δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στα ανοικτά των ακτών του New Jersey από το 1997 για να αποδειχθεί η ιδέα μιας πλωτής σημαδούρας στη σύλληψη ενέργειας και, στη συνέχεια, στη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια. Η τεχνολογία είναι σε μια καμπύλη ανάπτυξης προς την κατεύθυνση μεγάλης κλίμακας εμπορική χρήση, το πρώτο παράδειγμα που είναι η 50kW PowerBuoy πρόσφατα εγκατασταθεί στη Χαβάη, σε ένα πρόγραμμα που θα κλιμακωθεί μέχρι 1MW.

59 Εικόνα 2.39 Εκμετάλλευση θαλασσιών ρευμάτων Η Marine Current Turbines(MCT) Ltd είναι μια ανεξάρτητη επιχείρηση που αφιερώνεται στην ανάπτυξη μιας επαναστατικής τεχνολογίας για τη μεγάλης κλίμακας παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τις θάλασσες. Η MCT κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στην τεχνολογία είναι ένας υποβρύχιος παλιρροιακός στρόβιλος βασισμένος στη χρησιμοποίηση αξονικής ροής, η οποία έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα επιτυχής στην πλειοψηφία των ανεμοστρόβιλων και που πιθανόν να είναι η οριστική λύση για την τρέχουσα μετατροπή κινητικής ενέργειας νερού. Εικόνα 2.40 Υποβρύχιος παλιρροιακός στρόβιλος Seaflow

60 Ένα πειραματικό σύστημα δοκιμής 300kW, με την ονομασία " Seaflow" (όπως παρουσιάζεται παραπάνω) εγκαταστάθηκε επιτυχώς από τη Lynmouth στο Ντέβον το Μαΐου 2003 και συνεχίζει να παραδίδει υψηλής σημασίας δεδομένα. Αυτός είναι ο πρώτος παγκοσμίος παράκτιος παλιρροιακός στρόβιλος και είναι το πρώτο βήμα στην ανάπτυξη αυτής της εξ ολοκλήρου νέας μεθόδου ηλεκτρικής παραγωγής. Το Seaflow είναι μοναδικό μεταξύ "υγιών ανανεώσιμων" τεχνολογιών που έχει πλήρως ανταποκριθεί στις προδιαγραφές σχεδίου του (έχει υπερβεί πραγματικά την εκτιμημένη δύναμη 300kW και έχει υπερβεί με συνέπεια την αποδοτικότητα σχεδίου των στροφέων του) καθώς επίσης και την διατήρηση της λειτουργικότητας σε συνθήκες ανοικτής θαλάσσης για σχεδόν τρία έτη. Εικόνα 2.41 Δίδυμοι στρόβιλοι Seagen Το εμπορικό πρωτότυπο γνωστό ως " Seagen" είναι προς το παρόν υπο κατασκευή (πάνω αριστερά) και αναμένεται η εγκατάσταση στο Strangford Narrows, Βόρεια Ιρλανδία προς το τέλος του καλοκαιριού του 2006. Η διαδικασία σχεδίου έχει επικυρωθεί από την κορυφαία θαλάσσια αντιπροσωπεία ταξινόμησης, DNV (Det Norsk Veritas) με σκοπό την ανάπτυξη και τη λήψη της νομιμοποίησης για το σύστημα στροβίλων MCT Seagen.

61 Οι δίδυμοι στρόβιλοι Seagen, που εκτιμώνται περίπου 1MW, ενσωματώνουν ένα κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σύστημα για την μετακίνηση των στροβίλων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας για την ευκολία της συντήρησης (όπως φαίνεται πάνω δεξιά). Αναμένεται ότι η πρώτη εμπορική σειρά επίδειξης όπως (φαίνεται πάνω δεξιά) θα εγκατασταθεί μέχρι το τέλος του 2008. Η MCT ερευνά επίσης την δυνατότητα για προγράμματα επίδειξης σε άλλα μέρη του κόσμου συμπεριλαμβανομένης της Βόρειας Αμερικής και του Νοτιοανατολικής Ασίας παράλληλα με την πρώτη βρετανική εμπορική σειρά. Η MCT έχει επίσης τα σχέδια για πιό προηγμένη " Δεύτερης Γενεάς" τεχνολογία που μπορεί να ρυθμίσεις την παραγωγή ενέργειας και να λειτουργούν σε ένα μεγαλύτερο εύρος συνθηκών ροής. Η MCT αφιερώνεται αποκλειστικά στην ανάπτυξη των εμπορικά βιώσιμων θαλασσίων τρεχόντων στροβίλων και έχει διάφορους εμπορικούς στρατηγικούς συνέταιρους και μετόχους, συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας ΕΤΑ, Guernsey της ηλεκτρικής ενέργειας, της εφαρμοσμένης μηχανικής BankInvest, Seacore και Bendalls. Το έργο Seaflow υποστηρίχθηκε οικονομικά από το UK DTI (τμήμα Εμπορίου και Βιομηχανίας) και την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και το Seagen υποστηρίζετε επίσης από το DTI. Εικόνα 2.42 Παραγωγή ενέργειας από τα κύματα Aquamarine

62 Η επιχείρηση Aquamarine Power εξιδικευεται στην κατασκευή εξοπλισμού για την παραγωγή ενέργειας από τα κύματα. Ιδρύθηκε το 2005 για να αναπτύξει και να εμπορευματοποιήσει τον υδροηλεκτρικό ενεργειακό μετατροπέα κυμάτων Oyster. Το πρώτο Oyster μεγέθους 315kW προωθήθηκε επίσημα από τον πρωθυπουργό Alex Salmond της Σκωτίας στο ευρωπαϊκό θαλάσσιο ενεργειακό κέντρο (EMEC) Orkney τον Νοεμβρίου 2009, όταν άρχισε να παράγει ενέργεια στο εθνικό δικτυο για πρώτη φορά. Η Aquamarine αναπτύσσει τώρα το Oyster 2, μια συσκευή ισχύος 2.5MW που θα αποτελείτε απο τρεις συνδεμένες ενεργειακές συσκευών κυμάτων που θα τροφοδοτούν μια ενιαία χερσαία υδροηλεκτρική γεννήτρια. Η Aquamarine Power προγραμματίζει οτι οι πρώτες εμπορικές συσκευές Oyster θα είναι διαθέσιμες μέχρι το 2013. yster είναι ένα απλό μηχανική συσκευή που παράγει ενέργεια απο τα κύμματα και συνδέεται στο βυθό περίπου 10m στο βάθος. Κάθε κύμα περνώντας κινεί το πάνω κομμάτι του Oyster, οδηγώντας τα υδραυλικά έμβολα στη μεταφορά υψηλής πίεσης νερού μέσω μιας σωλήνωσης σε έναν χερσαίο ηλεκτρικό στρόβιλο. Οι πολλαπλάσιες συσκευές Oyster σχεδιάζονται για να επεκτείνουν την ισχυ των υδροηλεκτρικών σταθμών σε 100MW ή περισσότερο. Η Aquamarine Power προγραμματίζει την κοινοπραξία ανάπτυξης δραστηριοτήτων με σημαντικούς συνεργάτες, όπως Scotland & Southern ενέργεια, για να υποστηρίξει την βελτίωση του Oyster και να προσδιορίσει χρησιμοποιώντας το ιδιόκτητο υπολογιστικό σύστημα μοντελοποίησης να προσδιορίσει και να αναπτύξει τις καλύτερες περιοχές για τη ενεργειακή παραγωγή απο τα κύματα σε όλη την υδρόγειο.

63 Κεφάλαιο Τρίτο HOMER 3.1 Περιγραφή προγράμματος HOMER Όμηρος είναι ένα υπολογιστικό μοντέλο που απλοποιεί το έργο του σχεδιασμού των συστημάτων - τόσο εντός όσο και εκτός δικτύου. Το ΗΟΜΕR σαν λογισμικό μοντελοποίησης είναι ένα ισχυρό εργαλείο για το σχεδιασμό και την ανάλυση των υβριδικών συστημάτων παραγωγής ισχύος. Όπως είναι οι ανεμογεννήτριες, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά, τα υδροηλεκτρικά συστήματα, μπαταρίες, οι κυψέλες καυσίμου, η υδροηλεκτρική ενέργεια, βιομάζα και άλλες εισροές. Είναι μορφές ενέργειας όπου χρησιμοποιούνται σήμερα σε όλο τον κόσμο από δεκάδες χιλιάδες ανθρώπους. Το συγκεκριμένο πρόγραμμα μας βοηθά στο να καθοριστεί στο πόσες διαφορετικές πηγές μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε στο σύστημα μας,για παράδειγμα η αιολική και η ηλιακή. Δηλαδή στο αν μπορεί η ενσωμάτωση αυτό τον δυο συστημάτων (όπου

64 είναι το παράδειγμα) να αποδώσει την βέλτιστη ισχύ από το συγκεκριμένο συνδυασμό. Μηχανικοί και μη επαγγελματίες χρησιμοποιούν το homer να πραγματοποιήσουν προσομοιώσεις των διαφορετικών ενεργειακών συστημάτων. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων που θα πάρουν αποτελεί μια ρεαλιστική προβολή του κεφαλαίου τους και των λειτουργικών εξόδων τους. Το homer καθορίζει την οικονομική βιωσιμότητα ενός υβριδικού ενεργειακού συστήματος, βελτιώνει το σχεδιασμό του συστήματος και επιτρέπει στους χρήστες να καταλάβουν πώς τα υβριδικά συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας λειτουργούν. Δεδομένου ότι η παραγωγή και τα έργα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας εξακολουθούν να είναι το ταχύτερα αναπτυσσόμενο τμήμα της βιομηχανίας πάνω στην ενέργεια. Το homer μπορεί να εξυπηρετήσει επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, οι τηλεπικοινωνίες, και πολλά άλλα είδη, για τον περιορισμό του χρηματοοικονομικού κινδύνου των υβριδικών συστημάτων ενεργείας.homer προσομοιώνει τη λειτουργία ενός συστήματος, κάνοντας τους υπολογισμούς του ενεργειακού ισοζυγίου, για κάθε μια από τις 8.760 ώρες ανά έτος. Για κάθε ώρα, ο HOMER συγκρίνει την ηλεκτρική και θερμική ζήτησης κατά την ώρα της ενέργειας που το σύστημα μπορεί να παρέχει σε εκείνη την ώρα, και υπολογίζει τη ροή της ενέργειας προς και από κάθε συνιστώσα του συστήματος. Για τα συστήματα που περιλαμβάνουν μπαταρίες ή καύσιμο και κινούνται με γεννήτριες. Το HOMER αποφασίζει επίσης για κάθε ώρα, τον τρόπο εκμετάλλευσης της γεννήτριας και για καταλογισμό ή την απόρριψη των μπαταριών. HOMER εκτελεί τους υπολογισμούς αυτούς της ενεργειακής ισορροπίας για κάθε σύστημα εξετάζοντας και επιλέγοντας την καλύτερη δυνατή λύση. Καθορίζει στη συνέχεια κατά πόσον μια ρύθμιση είναι εφικτή να πραγματοποιηθεί, δηλαδή αν μπορεί να να πληροί τις προϋποθέσεις της ηλεκτρικές ζήτησης. Υπό αυτούς τους όρους καθορίζει, και μας δίνει μια εκτίμηση του κόστους εγκατάστασης και λειτουργίας του συστήματος κατά τη διάρκεια ζωής του έργου. Το κόστος του συστήματος υπολογίζεται με βάση τα στοιχεία για τις δαπάνη του αρχικού κεφαλαίου, δαπάνη για την αντικατάσταση του συστήματος και την δαπάνη της λειτουργίας και της συντήρησης του συστήματος.

65 3.2 Μελέτη υβριδικού συστήματος με την χρήση του λογισμικού Homer Εικόνα 3.1 Υβριδικό σύστημα Η συγκεκριμένη μελέτη το σύστημα μας αποτελείτε από: 1. Ένα φωτοβολταϊκό 2. Μια ανεμογεννήτρια 3. Ένα converter 4. Από μπαταρίες(αποθήκευση ενέργειας) Η περιοχή όπου επιλέχτηκε να γίνει η μελέτη είναι ο νομός της Δράμας. Το σύστημα μας θα τροφοδοτεί με ηλεκτρικό ρεύμα το ηλεκτρικό δίκτυο όπου θα είναι μόνιμα συνδεδεμένο με αυτό,όπως επίσης θα τροφοδοτεί με ηλεκτρικό ρεύμα ένα νοικοκυριό(η κατανάλωση της κατοικίας φαίνετε στον πίνακα του primary load). Το φωτοβολταϊκό που θα χρησιμοποιήσουμε θα είναι 10KW και το κόστος του θα είναι στα 22890Euro.Για την χρησιμοποίηση του συγκεκριμένου φωτοβολταϊκού

66 έχουν παρθεί μετρήσεις για μια συγκεκριμένη περιοχή, του νομό της Δράμας. Το συγκεκριμένο φωτοβολταϊκό σύστημα καλύπτετε από εγγύηση 25 χρόνων. Η ανεμογεννήτρια που θα χρησιμοποιήσουμε θα είναι 0,4KW και το κόστος της εγκατάστασης της θα είναι στα 535Euro. Όπως και παραπάνω έτσι και εδώ έχουν παρθεί μετρήσεις για τον νομό της Δράμας.Η εγγύηση της συγκεκριμένης ανεμογεννήτριας είναι 15 χρόνων. Το converter που θα χρησιμοποιήσουμε θα είναι στα 10KW.Το κόστος του θα είναι στα 600 Euro και θα καλύπτεται από εγγύηση 15χρόνων. Οι μπαταριές όπου θα χρησιμοποιηθούν θα είναι 6volt η κάθε μια. Και καλύπτονται από εγγύηση 6 χρόνων. Οι παρακάτω πίνακες μα δείχνουν την κατανάλωση ενέργειας για ένα νοικοκυριό κατά την διάρκεια ενός έτους. Οι τιμές αυτές διαφέρουν λόγο της ζήτησης της ηλεκτρικής ενέργεια ανάλογα με τις ανάγκες της κάθε εποχής. Πιο συγκεκριμένα οι πινάκες 3 και 4 μας δείχνουν πως θα μπορέσουμε να εξοικονομήσουμε ηλεκτρική ενέργεια για να έχουμε ένα πιο οικολογικό νοικοκυριό. Στους ενέργειας είναι: συγκεκριμένους πίνακες 1 και 2, η Συσκευές ζήτησης της ηλεκτρικής 1.Λάμπες φθορίου 2.ψυγείο 3.κουζίνα 4.θερμοσίφωνας 5.Ηλεκτρονικός υπολογιστής 6.Τηλεόραση 7.Κλιματισμός 8.Καλοριφέρ (*Μόνο για τον χειμώνα)

67 Καλοκαίρι μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ισχύος (KWh)σε μια οικία(πίνακας 3.1). Πίνακας 3.1 Παράδειγμα κατανάλωσης ενέργειας ενός νοικοκυριού το καλοκαίρι Χειμώνας μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ισχύος (KWh)σε μια οικία(πίνακας 3.2) Πίνακας 3.2 Παράδειγμα κατανάλωσης ενέργειας ενός νοικοκυριού τον χειμώνα Στους παρακάτω πίνακες 3.3 και 3.4 έχουν κάποιες τροποποιήσεις σε σχέση με τους πίνακες 3.1 και 3.2 για την εξοικονόμηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι τροποποιήσεις είναι η εξής : 1. Λαμπτήρες φθορίου έχουν αντικατασταθεί με λαμπτήρες τεχνολογίας τύπου led. 2. Τηλεοράσεις έχουν αντικατασταθεί με τηλεοράσεις τεχνολογίας led.

68 3. Η ηλεκτρική κουζίνα έχει αντικατασταθεί με κουζίνα υγραερίου. 4. Όπως επίσης ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας αντικαταστήθηκε με ηλιακό θερμοσίφωνα ή τον χειμώνα με την χρήση του καλοριφέρ (εκμετάλλευση θερμικής ενέργειας με την χρήση μπόιλερ) Καλοκαίρι μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ισχύος (KWh)σε μια οικία. Με την χρησιμοποίηση λαμπτήρα led αντί φθορίου. Με την χρησιμοποίηση τηλεόρασης led αντί της κλασικής τηλεόρασης.χρησιμοποίηση κουζίνας με υγραέριο αντί της ηλεκτρικής κουζίνας και ηλιακού θερμοσίφωνα αντί του ηλεκτρικού θερμοσίφωνα. (πίνακας 3.3) Πίνακας 3.3 Παράδειγμα μιας οικονομικής κατανάλωσης ενέργειας ενός νοικοκυριού το καλοκαίρι Χειμώνας μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ισχύος (KWh)σε μια οικία. Με την χρησιμοποίηση λαμπτήρα led αντί φθορίου. Με την χρησιμοποίηση τηλεόρασης led αντί της κλασικής τηλεόρασης.χρησιμοποίηση κουζίνας με υγραέριο αντί της ηλεκτρικής κουζίνας και ηλιακού θερμοσίφωνα ή καλοριφέρ αντί του ηλεκτρικού θερμοσίφωνα. (πινάκας 3.4)

69 Πίνακας 3.4 Παράδειγμα μιας οικονομικής κατανάλωσης ενέργειας ενός νοικοκυριού τον χειμώνα Πρώτο βήμα: Δημιουργούμε ένα νέο αρχείο Homer. Διαμορφώνουμε το σύστημα ανάλογα με τις απαιτήσεις μας. Δηλαδή στην συγκεκριμένη περίπτωση διαμορφώνουμε το υβριδικό σύστημα όπου επιθυμούμε.

70 Εικόνα 3.2 Στοιχειά του συστήματος μας Στην συγκεκριμένη περίπτωση επιλέγουμε στο σύστημα μας ένα φωτοβολταϊκό σύστημα μια ανεμογεννήτρια ένα μετατροπέα τάσης (converter),μια μπαταρία για αποθήκευση της ενέργειας, ένα φορτίο στο δίκτυο μας (primary Load) και τέλος επιλέγουμε το υβριδικό μας σύστημα να είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο.(εικόνα 3.2) Δεύτερο βήμα Επιλέγουμε το μέγεθος(kw) του φωτοβολταϊκού που θα χρησιμοποιήσουμε. Στην συνέχεια εισάγουμε στο πρόγραμμα μας το κόστος εγκατάστασης του συστήματος, το κόστος της αντικατάστασης του συστήματος, το κόστος συντήρησης και την αποδοτικότητα και εγγύηση του συστήματος μας.(εικόνα3.3)

71 Εικόνα 3.3 Στοιχεία του Φωτοβολταϊκού πάνελ μας Επιλέγουμε το μέγεθος της ανεμογεννήτριας που θα χρησιμοποιήσουμε και στη συνέχεια εισάγουμε στο πρόγραμμα μας το κόστος εγκατάστασης της ανεμογεννήτριας, το κόστος της αντικατάστασης της, το κόστος συντήρησης όπως και το ποσοστό της αποδοτικότητας της και τον χρόνο της εγγύηση της.(εικόνα 3.4)

72 Εικόνα 3.4 Στοιχεία της ανεμογεννήτριας μας Όπως και παραπάνω έτσι και εδώ επιλέγουμε τον τύπο της μπαταρίας που θα χρησιμοποιήσουμε αναλόγως με τις απαιτήσεις του συστήματος. Και εισάγουμε το κόστος της μπαταρίας, το κόστος της αντικατάστασης της όπως επίσης και της συντήρησης της. (εικόνα 3.5)

73 Εικόνα 3.5 Στοιχεία της μπαταρίας που θα χρησιμοποιήσουμε Αντίστοιχα και εδώ (εικόνα 3.6)επιλέγουμε τον τύπο inverter που θα χρησιμοποιήσουμε και το κόστος αγοράς,αντικατάστασης και συντήρησης. Στην συνέχεια εισάγουμε την εγγύηση του συστήματος μας όπως επίσης και την αποδοτικότητα του.

74 Εικόνα 3.6 Στοιχεία του converter όπου θα χρησιμοποιήσουμε Στην εικόνα 3.7 εισάγουμε την τιμή αγοράς του ρεύματος από το δίκτυο όπως επίσης και την τιμή πώλησης του ρεύματος στο δίκτυο.

75 Εικόνα 3.7 Στοιχεία για την αγορά και πώληση της ενέργειας μας στο δίκτυο Τρίτο βήμα: Στην εικόνα 3.8 φαίνεται το πώς συμπληρώνουμε το γεωγραφικό μήκος και πλάτος αναλόγως την τοποθεσία όπου θα κάνουμε την εγκατάσταση του φωτοβολταϊκού συστήματος μας. Στην συνέχεια για την συγκεκριμένη τοποθεσία όπου επιλέξαμε εισάγουμε της τιμές της μέσης ηλιοφάνειας για κάθε μήνα του έτους ξεχωριστά. Το πρόγραμμα στην συνέχεια μας εμφανίζει το διάγραμμα για τις τιμές όπου του δώσαμε.

76 Εικόνα 3.8 Τιμές μέσης ηλιοφάνειας για συγκεκριμένε συντεταγμένες Στην εικόνα 3.9 εισάγουμε τις τιμές όπου έχουμε βρει για την ταχύτητα του ανέμου στην συγκεκριμένη περιοχή. Δίπλα στο γράφημα μας δείχνει την μέση τιμή του ανέμου για κάθε μήνα του χρόνου ξεχωριστά.

77 Εικόνα 3.9 Τιμές μέσης ταχύτητας του ανέμου για συγκεκριμένη περιοχή

78 Εικόνα 3.10 Τιμές κατανάλωσης ενέργειας από ένα νοικοκυριό Η παραπάνω εικόνα 3.10 του primary load μας δείχνει την μέση κατανάλωση των φορτίων που θα υπάρχουν στο σύστημα μας εάν τροφοδοτήσουμε από το δίκτυο μας έναν απλό λαμπτήρα έως ακόμα και μια οικία. Στον συγκεκριμένο πίνακα υπολογίζουμε την μέση ημερήσια κατανάλωση για κάθε μήνα τους έτους ξεχωριστά και συμπληρώνουμε τις τιμές στον πίνακα. Στην συγκεκριμένη περίπτωση τροφοδοτεί το δίκτυο μας μια οικία. Στον πίνακα υπάρχει μια γραφική παράσταση seasonal profile όπου μας δείχνει την μέση κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος της οικίας κατά την διάρκεια του έτους για κάθε μήνα ξεχωριστά.

79 Στην συνέχεια αφού έχουμε συμπληρώσει όλα τα απαραίτητα στοιχεία όπου μας είχαν ζητηθεί για την μελέτη του υβριδικού συστήματος μας, στους προηγούμενους πίνακες τρέχουμε το λογισμικό μας με την επιλογή Calculate. 4. Κεφάλαιο Τέταρτο: Συμπεράσματα Όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα 4.1. Ο συγκεκριμένος πίνακας μας εμφανίζει όλους τους συνδυασμούς όπου θα μπορούσαμε να έχουμε βάση τον δεδομένων που έχουμε δώσει. Έπειτα μας ξεχωρίζει την η τις καλύτερες δυνατές λύσεις(εικόνα 4.2)για την επιλογή συστήματος που θα πρέπει να επιλέξουμε, για την συγκεκριμένη περιοχή όπου έχουμε διαλέξει. Αυτό γίνεται βάση των στοιχείων της μελέτης, όπου μεταφέραμε στο πρόγραμμα στοιχεία για την μέση ηλιακή ακτινοβολία, αλλά και για την μέση ταχύτητα του ανέμου. Έτσι το πρόγραμμα μας εμφανίζει την καλύτερη και πιο οικονομική λύση για εμάς, ώστε να πετύχουμε μια γρήγορη απόσβεση για το αρχικό κεφάλαιο όπου έχουμε επενδύσει.(όπως φαίνεται στην εικόνα 4.3)

80 Εικόνα 4.1 Αποτελέσματα συνδυασμών της μελέτης μας

81 Εικόνα 4.2 Επιλογή κάποιων δυνατών περιπτώσεων Τα συμπεράσματα της μελέτης όπου έχει γίνει είναι ότι: Στην εικόνα 4.3 βλέπουμε το αποτέλεσμα της μελέτης του προγράμματος Εικόνα 4.3 Η πιο συμφέρουσα και καλύτερη δυνατή λύση για την μελέτη μας Το αποτέλεσμα αυτό μας δείχνει ότι για την περιοχή της Δράμας όπου έχουμε επιλέξει, η πιο συμφέρουσα λύση για εμάς θα είναι να χρησιμοποιήσουμε μια εγκατάσταση η οποία θα αποτελείτε από : Φωτοβολταϊκό panel μεγέθους 6KW Από 32 μπαταριές τύπου S460 Από 2 converter Στην συνέχεια το λογισμικό μας δείχνει ότι σε περίπτωση που χρειαστεί το δίκτυο μας κάποια τάση αυτή θα είναι 1000kw. Το αρχικό κόστος της εγκατάστασης θα είναι