Πιλοτικό πρόγραµµα µε µονάδα αφαλάτωσης και παραγωγή υδρογόνου από ΑΠΕ στην Ίο Γιώργος Κάραλης, ρ Μηχανολόγος Μηχανικός ΕΜΠ Μάνος Ζούλιας, ρ Χηµικός Μηχανικός ΕΜΠ
ενικά (χαρακτηριστικά και ανάγκες νησιών) ιατί στην Ίο; οµή Παρουσίασης εριγραφή συστήµατος Αιολικής ενέργειας µε λησιοταµίευση εριγραφή συστήµατος Αιολικής ενέργειας λάτωσης Παραγωγής Υδρογόνου και χρήσης σε µατα µε κυψέλες καυσίµου ιαστασιολόγηση Κοστολόγηση Αναµενόµενα οφέλη ιαπιστώσεις - Συµπεράσµατα
Γενικά (1/4) µη διασυνδεδεµένα ηλεκτρικά συστήµατα των ελληνικών ν χαρακτηρίζονται από: Υψηλό κόστος παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας Εξάρτηση από το πετρέλαιο Χαµηλό συντελεστή φορτίου λειψη νερού - Υψηλό κόστος νερού (υδροφόρες, δεξαµενές) ρακτηριστικά ζήτησης: Ηλεκτρικής ενέργειας (Έντονες διακυµάνσεις εντός των 24 ωρών, και τονες εποχιακές διακυµάνσεις) Νερού (αύξηση τους καλοκαιρινούς µήνες)
Γενικά (2/4) µεταφορές αποτελούν τον κύριο λόγο αύξησης της ειακής ζήτησης µέχρι το 2020 στην Ευρώπη. οι δεσµευτικοί στόχοι Ευρωπαϊκής Ένωσης (18% της νάλωσης ενέργειας από ΑΠΕ το 2020) άγκη επιτάχυνσης δράσεων σε Ηλεκτρισµό, Θερµότητα εταφορές γδαία αύξηση τιµής πετρελαίου $/b Ελάχιστη τιµή Μέγιστη τιµή Μέση τιµή 2005 43 68 54 2006 55 78.5 65 2007 49 96.6 73 2008 88 110 97
Γενικά (3/4) τα µη ιασυνδεδεµένα νησιά ισχύουν περιορισµοί της δυσης αιολικής ισχύος: 30% της αιχµής του προηγούµενου έτους (ΥΑ 8295/95) Μεθοδολογία ΡΑΕ (2003) και προκήρυξη νέου περιθωρίου ισχύος Αιτήσεις από µεγάλες εταιρίες για αιολικά πάρκα µεγάλης κλίµακας ι διασύνδεση νησιών Μελέτες διασύνδεσης (ΡΑΕ, ΕΜΠ) Σε περίπτωση διασύνδεσης, επιτρεπόµενη αιολική ισχύς ίση ή το λύ διπλάσια µε την αιχµή (ανακοίνωση ΡΑΕ) Σχέδιο Ειδικού χωροταξικού πλαισίου για τις ΑΠΕ, ορίζει µέγιστη κνότητα «τυπικών» ανεµογεννητριών ανά km 2 Νέα νοµοθεσία για υβριδικά συστήµατα
Γενικά (4/4) γιστη επιτρεπόµενη ισχύς φωτοβολταϊκών σταθµών φαση της ΡΑΕ 85/2007): 15% του µέσου ετήσιου φορτίου σε νησιά όπου έχει ήδη ειοδοτηθεί σηµαντική ισχύς αιολικών πάρκων 35% του µέσου ετήσιου φορτίου σε νησιά όπου δεν έχουν ειοδοτηθεί αιολικά πάρκα µφωνα µε το Πρόγραµµα Ανάπτυξης Φωτοβολταϊκών πουργείου Ανάπτυξης: 700MW (500MW στην κυρίως δα και 200MW στα µη διασυνδεδεµένα νησιά). µφωνα µε τη ΡΑΕ οι δυνατότητες ανάπτυξης βολταϊκών σταθµών προσδιορίζονται σε 100,95 MWp 007), για το σύνολο των µη διασυνδεδεµένων νησιών.
Κυκλάδες Ανδρος Συρος Αντιπαρος Σιφνος Κιµωλος Τηνος Παρος Ιος Σικινος Μυκονος Ναξος Ηρακλεια Σχοινουσα Ελινα 82.000 Μόνιµοι Κάτοικοι Αριθµός Κλινών Πληθυσµιακή Πυκνότητα (Κάτοικοι/km²) 60-195 30-60 15-30 0-15 Κουφονησια ονουσα Αµοργος Γεωγραφική ασυνέχεια Ανισόµετρη ανάπτυξη Γεωγραφική Τοµεακή Πυκνότητα πληθυσµού Μόνιµοι κάτοικοι / αριθµός κλινών Ετερογένεια στη χωρική κατανοµή και διάρθρωση ( ιοικητικών υπηρεσιών, Κοινωνικών υπηρεσιών, Υπηρεσιών εκπαίδευσης) ος Φολεγανδρος Θηρασια Θηρα Αναφη
πώς: Ανάγκη ολοκληρωµένων λύσεων για τα νησιά στο υχο ηλεκτρισµός / νερό / µεταφορές. Κυκλάδες: Υδατικοί Πόροι-Προβλήµατα δατοστεγείς γεωλογικοί σχηµατισµοί δεν επιτρέπουν τη διαµόρφωση υπόγειων υδροφορέων ικανοποιητικής απόδοσης ικρή έκταση και έντονο ανάγλυφο δεν επιτρέπουν τον εµπλουτισµό των υπόγειων υδροφορέων αµηλό ετήσιο ύψος βροχής περιορίζει επιφανειακή απορροή και κατείσδυση ποχιακή αύξηση πληθυσµού τη θερινή περίοδο Μόνιµος πληθυσµός περίπου 95000 κάτοικοι Αύξηση το καλοκαίρι 5-7 φορές το ελάχιστο σηµείο υδρολογικού δυναµικού εγάλη τουριστική ανάπτυξη των ακτών Υπερεκµετάλλευση των παράκτιων υδροφορέων (υφαλµύρωση)
ασία συµµετοχής της τοπικής αυτοδιοίκησης ική αντίδραση τοπικής κοινωνίας (παράδειγµα Κρήτης) σχεδίαση έργο Αιολικής Ενέργειας µε Αντλησιοταµίευση Υφιστάµενη δεξαµενή (ύδρευση και άρδευση) Τοπικό ηλεκτρικό σύστηµα νησιών / ανάγκη αποκέντρωσης παραγωγής εκτρικής ενέργειας γκη εξασφάλισης νερού Γιατί στην Ίο;
Γιατί στην Ίο; στηµα Παρο-Ναξίας (αιχµή: 62MW, Ετήσια ζήτηση: 203GWh) Transportations 42% Domestic sector 28,5% 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Tertiary sector 10,3% Industry 10,2% Agriculture 8,9%
ύστηµα αιολικής ενέργειας µε αντλησιοταµίευση
ύστηµα αιολικής ενέργειας µε αντλησιοταµίευση ασµός έργου: λή σωλήνωση ρηση του στροβίλου ως στρεφόµενη εφεδρεία για αύξηση της ιαία επιτρεπόµενη διείσδυση των αιολικών υψη σχετικών-ηµερήσιων αιχµών (σταθερή ηµερήσια παραγωγή, οµή σύµφωνα µε τις ανάγκες) ασιολόγηση: όβιλος Αιολικά: 8-8MW δεξαµενή: 120.000m 3 - Κάτω δεξαµενή (υφιστάµενη): 260.000m 3 λίες: 6,5MW (~10 αντλίες) ισφορά το 2010: 10% +7% υηµένη ισχύς 8MW (7% αιχµής)
ύστηµα αιολικής ενέργειας µε αντλησιοταµίευση GWh/y άµενη να παραχθεί αιολική ενέργεια (εντός υβριδικού) 28.47 ική Ενέργεια (εντός υβριδικού) απορροφούµενη από ο δίκτυο 4.67 ική Ενέργεια (εντός υβριδικού) απορριπτόµενη από το ίκτυο 23.80 ική ενέργεια απορριπτόµενη (εντός υβριδικού) που ρησιµοποιείται για άντληση βάση της δυναµικότητας ου αντλιοστασίου και της χωρητικότητας της άνω εξαµενής 15.45 γεια από το δίκτυο που χρησιµοποιείται για άντληση 5.28 αγωγή Στροβίλου 14.6 ική Ενέργεια που δεν χρησιµοποιείται 8.35
ύστηµα αιολικής ενέργειας µε αντλησιοταµίευση εργειακή χρήση νερού είναι δευτερεύουσα σε σύγκριση µε υση και άρδευση οκύπτει η ανάγκη εξασφάλισης του νερού για όλες τις χρήσεις
ιλοτικό πρόγραµµα µε µονάδα αφαλάτωσης και παραγωγή υδρογόνου από ΑΠΕ στην Ίο ός έργου: αραγωγή νερού που θα χρησιµοποιείται για ύδρευση και ρδευση και αραγωγή Υδρογόνου που θα χρησιµοποιείται για την κίνηση ιδεικτικών οχηµάτων. ιασµός έργου - ιαστασιολόγηση: νεµογεννήτρια: 400kW - εκτός δικτύου φαλάτωση: 4x60kW 1400m 3 /d ονάδα παραγωγής Υδρογόνου (ηλεκτρόλυση): ~11kW, µε ανότητα παραγωγής 2Nm 3 /hr Η 2, καθαρότητας 99,999% σε ίεση 15 ή 20 bar. πιδεικτικά οχήµατα που λειτουργούν µε Υδρογόνο (π.χ: ooter, µικρό επιχειρησιακό όχηµα - σκουπιδιάρικο, µικρό
ιάταξη συστήµατος νήτρια Αφαλάτωση Νερό για ύδρευση, άρδευση και αντλησιοταµίευση εξαµενή Αποθήκευσης Επιδεικτικά
Ανεµογεννήτρια Ανεµογεννήτρια: 400kW - εκτός δικτύου Μεταβλητών στροφών και βήµατος, προσαρµογή παραγωγής ισχύος στην κατανάλωση (µονάδες αφαλάτωσης και ηλεκτρόλυση) Enercon stand alone system Ανεµολογικά δεδοµένα: 8,5m/s, CF=41% 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Αφαλάτωση αλάτωση 240kW(4x60) 1400m 3 /d οµαστική ικανότητα µονάδας 350m 3 /d ή 14,6m 3 /h A/A µονάδας Ώρες λειτουργίας ετησίως Παραγωγή νερού (1000 m 3 ) 4 2820 41,1 3 3480 50,7 2 4400 64,2 1 5750 83,9
Αφαλάτωση (2 η περίπτωση) 4 µονάδες σταθερού σηµείου λειτουργίας 3 µονάδες σταθερού και 1 µονάδα µεταβλητού σηµείου λειτουργίας Παραγωγή νερού (1000 m 3 ) 240 275
τίµηση µονάδας ανεµογεννήτριας µε αφαλάτωση µενη να παραχθεί αιολική ισχύς: 1424MWh νάλωση αιολικής ισχύος από τις µονάδες αφαλάτωσης:987 1137MWh γωγή νερού: 240-275 (1000m 3 ) ητικότητα κάτω δεξαµενής: 230 (1000m 3 ) ηση αναγκών νερού: 220lt/ηµέρα/άτοµο µόν. Κάτοικοι +4000 επισκέπτες (2 µήνες): 160+53=213 (1000m3) άγκες άρδευσης : διαστασιολόγηση αφαλάτωση, ψη των αναγκών νερού εκµετάλλευση αιολικής ισχύος (69% - 79%) και εκµετάλλευση εγκατεστηµένων µονάδων αφαλάτωσης (47% - 54%)
Ηλεκτρόλυση Αποθήκευση - Οχήµατα ευή ηλεκτρόλυσης τύπου PEM, 11kW - 2Nm 3 /hr Η 2, καθαρότητας 99% σε πίεση 15 ή 20 bar, που µπορεί να λειτουργήσει στο 20%-110% νοµαστικής της ισχύος µε αντίστοιχο βαθµό απόδοσης. η λειτουργία της και την παραγωγή 1Nm 3 Η 2 απαιτείται η παροχή νισµένου νερού 1lt, µέσω κατάλληλης συσκευής απιονισµού. ην αποθήκευση του Η 2 απαιτούνται δύο δεξαµενές µε συνολικό όγκο και συνολική χωρητικότητα 200Nm 3 Η 2. εικτικά οχήµατα ( ύο scooter ~0.5 kw, µικρό επιχειρησιακό όχηµα ικτο για τα στενά σοκάκια της Ίου κατάλληλο για την αποκοµιδή των πιδιών ~2kW, µικρό διθέσιο επιβατικό όχηµα ~1 kw). ικρο-οχήµατα θα κινούνται µε κυψέλες καυσίµου τύπου ΡΕΜ, θα έτουν δεξαµενές αποθήκευσης υδρογόνου τύπου µεταλλοϋδριδίων, λληλα προδιαγεγραµµένων ώστε να πληρώνονται σε χαµηλή πίεση θείας από την δεξαµενή δίχως την απαίτηση συµπιεστή.
Ηλεκτρόλυση Αποθήκευση - Οχήµατα νάδα ηλεκτρόλυσης λειτουργεί: ~8760 ή 2800ώρες στο αστικό φορτίο άγει ~17000 ή 5600Νm 3 H 2 ( εξαµενή 200Νm 3 H 2 ), εξασφαλίζει στα οχήµατα (4kW) κίνηση για 3-9ώρες ήσιας λειτουργίας για όλο το έτος. µός εκµετάλλευσης µονάδας ηλεκτρόλυσης: 100%-32%
Προ-κοστολόγηση έργου ΑΝΟΛΟΓΙΚΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ (περιλαµβάνεται και όστος εγκατάστασης) εµογεννήτρια 400kW 1.000.000 αλάτωση (4*60kW) 1.260.000 σκευή ηλεκτρόλυσης 11kW 200.000 σκευή απιονισµού νερού 6.000 ύο δεξαµενές αποθήκευσης υδρογόνου χαµηλής πίεσης, υνολικήςχωρητικότητας 200Nm 3 Η 2. ωληνώσεις, έργα πολιτικού µηχανικού, εξοπλισµός σφαλείας και ελέγχου της µονάδας ηλεκτρόλυσης και ποθήκευσης υδρογόνου ήµατα: - ύο δίκυκλα οχήµατα (scooter) - Ένα επιβατικό διθέσιο όχηµα - Μικρό επιχειρησιακό όχηµα 12.000 35.000 30.000 30.000 45.000
Προ-κοστολόγηση έργου Συνολικός προϋπολογισµός έργου: 2.618.000 Hλεκτρόλυση 10% Οχήµατα 4% Ανεµογεννήτρια 38% Αφαλάτωση 48%
Οφέλη από το πρόγραµµα ωτοποριακό έργο σε Ευρωπαϊκό επίπεδο χνογνωσία στη χρήση υδρογόνου ως ενεργειακού φορέα τοµέα των µεταφορών µµετοχή τοπικής αυτοδιοίκησης αισθητοποίηση κοινού µέσω συστήµατος πληροφόρησης ην παραγωγή του αιολικού πάρκου, την παραγωγή, και την παραγωγή υδρογόνου. άδειξη της Ίου: ησί που καλύπτει πλήρως τις υδατικές του ανάγκες µε νερό που ει αφαλατωθεί µε χρήση αιολικής ενέργειας ησί µε δηµοτικά οχήµατα Υδρογόνου άπτυξη ενεργειακού τουρισµού
ΚΑΠΕ: Πιλοτική µονάδα ανεµογεννήτριας υδρογόνου
Π Enercon: Μονάδα αφαλάτωσης µε ανεµογεννήτρια στη Σύρο (1997)
Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Πληροφορίες Επικοινωνία gcaralis@central.ntua.gr