This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝΤΜΗΜΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ
Εισαγωγή Στόχος είναι η προσέγγιση οχτώ ενεργειακά αυτόνομων χωριών
σε τέσσερις περιοχές τις Ελλάδος.
Οι τέσσερις περιοχές επιλέχθηκαν σύμφωνα με τα δημογραφικά και κλιματολογικά τους δεδομένα.
Εξετάζεται το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας ενός τέτοιου συστήματος που καλύπτει πλήρως τις ενεργειακές αναγκες των οχτώ χωριών, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς και οι επιπτώσεις στον τουρισμό και την κοινωνία.
Σκοπός
Η δημιουργία, για κάθε χωριό, ενός βέλτιστου συστήματος το οποίο: Θα αξιοποιεί ηλιακή και αιολική ενέργεια Θα καλύπτει πλήρως τις ενεργειακές απαιτήσεις Θα έχει το μικρότερο δυνατό κόστος Δε θα έχει αρνητικές επιπτώσεις για το περιβάλλον ή
την τοπική κοινωνία.
Θεωρητικό ΜέροςΩς πηγή ενέργειας, ορίζουμε κάθε σύστημα ή ύλη από την οποία μπορούμε να πάρουμε ενέργεια για την παραγωγή θερμότητας, φωτός ή ισχύος.
Συμβατικές ή Μη Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας
Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.) Γεωθερμική ενέργεια Βιομάζα Υδροηλεκτρική ενέργεια Αιολική ενέργεια και Ανεμογεννήτριες. Ηλιακή Ενέργεια και Φωτοβολταικά.
Αιολική ενέργεια και Ανεμογεννήτριες
Δημιουργείται έμμεσα από την ηλιακή ακτινοβολία, γιατί η ανομοιόμορφη θέρμανση της επιφάνειας της γης προκαλεί τη μετακίνηση μεγάλων μαζών αέρα από τη μια περιοχή στην άλλη.
1,5% έως 2,5% της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, εκτιμάται ότι μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια
Ανεμογεννήτριες των οποίων η ισχύς ξεπερνά τα 2-3 MW μπορούν να ηλεκτροδοτήσουν μεγάλες απομονωμένες περιοχές
Ηλιακή Ενέργεια και Φωτοβολταικά
Βασική πηγή ενέργειας στην οποία βασίζονται όλες οι άλλες μορφές ενέργειας
Αξιοποιείται με άμεσο ή με έμμεσο τρόπο Τα Φ/Β στοιχεία μετατρέπουν περίπου 14% της προσπίπτουσας
ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική Το συνεχές ρεύμα (DC) που παράγεται, μετατρέπεται σε
εναλλασσόμενο (AC) με τη βοήθεια ενός μετατροπέα.
Υβριδικά ΣυστήματαΕκμεταλλεύονται συγχρόνως την ηλιακή και αιολική ενέργεια. Συνδεμένα στο δίκτυο συστήματα (Grid connected system). Σε συνδυασμό με το εθνικό ή τοπικό δίκτυο ηλεκτρικής παροχής (AC). Δεν απαιτείται η αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται.Απομονωμένα ή εκτός δικτύου φωτοβολταικά συστήματα (Stand-alone ή Off grid systems). Δεν συνδέονται στο κεντρικό ηλεκτρικό δίκτυο της ΔΕΗ. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται και το σύστημα σχεδιάζεται
έτσι ώστε να έχουμε κάποιες μέρες αυτονομίας.
Τεχνικά μέρη φωτοβολταϊκών
Κατηγορίες Φ/Β: Μονοκρυσταλλικού Πυριτίου Πολυκρυσταλλικού πυριτίου Άμορφου πυριτίουΣυνδεσμολογία ΦΒ στοιχείων Παράλληλη σύνδεση για παραγωγή
μεγαλύτερου ρεύματος Ι. Σύνδεση σε σειρά για μεγαλύτερη τάση
V.
Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από:
Τεχνικά μέρη ΑνεμογεννητριώνΚατηγορίες Α/Γ: Οριζοντίου άξονα: Ο άξονάς
τους παράλληλος προς την επιφάνεια της γης και συνήθως παράλληλος με τη διεύθυνση του ανέμου.
Κατακόρυφου άξονα: Περιστρέφονται γύρω από έναν άξονα κάθετο στη διεύθυνση του ανέμου όσο και στην επιφάνεια της γης. Έχουν μικρότερο συντελεστή απόδοσης ισχύος.
Μέρη μιας Α/Γ οριζοντίου άξονα:
Δυναμικό των ΑΠΕ στην Ελλάδα
Θεωρία Βελτιστοποίησης
Στηρίζεται σε ισοζύγιο ενέργειας μεταξύ των συσκευών που απαρτίζουν το σύστημα και μεταξύ των εισόδων και εξόδων αυτού.
Το ποσοστό κάλυψης του απαιτούμενου φορτίου σε κάθε χρονική στιγμή καθορίζει τη λήψη αποφάσεων.
Στη λήψη της τελικής απόφασης για τον συνδυασμό Φ/Β και Α/Γ σε ένα υβριδικό σύστημα είναι επίσης κρίσιμα τα οικονομικά ζητήματα.
Περιοχές ΜελέτηςΣκεπτικό
Επιλογή τεσσάρων γεωγραφικών τοποθεσιών ανάλογα με τα κλιματολογικά τους χαρακτηριστικά: Ρόδος Σκύρος Μεσσηνία ΘάσοςΣε κάθε μια από αυτές τις τοποθεσίες εντοπίσαμε από δύο χωριά τα οποία να μην ξεπερνάνε τους 20 και 50 κατοίκους αντίστοιχα.
Επιλογή μπαταριώνΕπιλέχθηκαν οι rolls/surrette S550 flooded batteries με τάση 6V. Η αυτονομία του συστήματος εξαρτάται από τη χωρητικότητα των μπαταριών. Για την αυτονομία δύο ημέρων με κατανάλωση καθημερινής, μιας μόνιμης κατοικίας, υπολογίστηκε πως είναι απαραίτητο να αποθηκευτούν 30 kw. Η επίτευξη της επιθυμητής χωρητικότητας γίνεται με την παράλληλη σύνδεση ενώ η τάση επιτυγχάνεται με την σύνδεση σε σειρά 2 ή περισσότερων μπαταριών.
Επιλογή InverterΕπιλέχθηκε ο μετατροπέας Sunny Tripower 8000TL με ισχύ 8kW.Οι συσκευές που συνδέονται στο Inverter δεν θα πρέπει να ξεπερνούν την συνολική ισχύ του και για αυτό οι συσκευές του κάθε κτηρίου χωρίστηκαν σε ομάδες ώστε να ελέγχεται ή συνολική τους ισχύς.
Επιλογή Ρυθμιστή Φόρτισης
Ο ρυθμιστής φόρτισης TriStar TS-60 της εταιρίας Morningstar που επιλέχθηκε για το σύστημά εξαρτάται από την τάση και το παραγόμενο ρεύμα των φωτοβολταϊκών.Ο κατάλληλος ρυθμιστής φόρτισης, αν επιλέξουμε να εγκαταστήσουμε τα Φ/Β μας σε ομάδες των 7 με παράλληλη σύνδεση, πρέπει να έχει τάση 48 V και ρεύμα μεγαλύτερο από 57 Α.
Με τη χρήση του προγράμματος PV GIS υπολογίζεται η παραγόμενη ενέργεια από 1kWp εγκατεστημένης ισχύος Φ/Β ανά τοποθεσία.
Για τον υπολογισμό της παραγωγής ενέργειας από την Α/Γ χρησιμοποιήθηκε η καμπύλη απόδοσης και τα δεδομένα ανέμου σε ωριαία βάση.
Για κάθε χωριό, συγκρίνεται η παραγόμενη ενέργεια από 30 kW Φ/Β με την παραγόμενη ενέργεια από 30kW A/Γ και βρίσκεται το ποσοστό του απαιτούμενου φορτίου που καλύπτεται σε ημερήσια βάση.
Μεθοδολογία Επιλογής Σεναρίων
Με τα παραπάνω διακρίνεται η αποδοτικότερη τεχνολογία σε κάθε περίπτωση. Κάνοντας διάφορους συνδυασμούς αυτών εντοπίζονται τα σενάρια: που μπορούν να καλύψουν όλο ή ένα ικανοποιητικό μέρος της
ημερήσιας απαιτούμενης ενέργειας, ενώ παράλληλα η πλεονάζουσα ενέργεια να μπορεί να αποθηκευτεί στις
Ατμόσφαιρα Μηδενική εκπομπή αέριων θερμοκηπίου 30kW Φ/Β αποτρέπουν την έκλυση 42 τόνων CO2/έτος 30kW Α/Γ αποτρέπουν την έκλυση 30 τόνων CO2/έτος Χλωρίδα Πανίδα Επίδραση στην Ορνιθοπανίδα
Κοινωνικές Επιπτώσεις και Οφέλη Οπτική και ακουστική όχληση Φ/Β και Α/Γ
Αισθητική Θάμβωση Σκίαση Μηχανικός Θόρυβος
Αλλαγές Χρήσεις γης Τουρισμός Ανάπτυξη οικοτουρισμού Δημιουργία Θέσεων εργασίας
Βέλτιστο Σενάριο ανά ΠεριοχήΆγιος Παύλος, Ρόδος
Κάμειρος Σκάλα, Ρόδος
Ατσίτσα,Σκύρος
Καλαμίτσα, Σκύρος
Κουρής, Μεσσηνία
Χώρα Γαϊτσων, Μεσσηνία
Σωτήρας, Θάσος
Αστρίς, Θάσος
Σενάριο 2ο 1ο - 2ο 1ο 1ο 1ο -Φ/Β 240 1500 - 1320 360 1140 1800 -Α/Γ - 5 - 2 - - - -Κέρδος σε σχέση με ΔΕΗ
71.790 982.648,3
Ασύμφορο
713.948,7 66.031,9 538.950,7
154.438,8
Ασύμφορο
Natura - - -Τουρισμός
Χρήσεις γης/Έκταση κάλυψης
23 1718 - 2154 75 775 1600 -
Μέσα σε περιοχή Natura Γειτονεύει με περιοχή Natura
ΣυμπεράσματαΗ μελέτη που χρειάζεται να γίνει για την αυτονομία των οικισμών είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη και χρονοβόρα και εξαρτάται από πολλούς και διαφορετικούς παράγοντες. Ενεργειακές ανάγκες των κατοίκων Κλιματικά δεδομένα της περιοχής Σωστός συνδυασμός των ΑΠΕ Βέλτιστη απόδοση με το μικρότερο δυνατό κόστος Μορφολογία και διαθεσιμότητα εδάφους Προστατευμένες περιοχές Αρχαιά μνημεία Κοινωνική αποδοχή των πολιτών
Προτάσεις για το Μέλλον
Επιτόπια μελέτη των περιοχών Επικοινωνία με τους κατοίκους Εφαρμογή σε περιοχές με μεγαλύτερο πληθυσμό Εισαγωγή στο σύστημα κάποιας άλλης ΑΠΕ Χρήση πράσινων ηλεκτρικών συσκευών Συναίσθηση της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας.