Πλωτά υπεράκτια αιολικά και υβριδικά αποθήκευσης - Μια σηµαντική αναπτυξιακή προοπτική για τη χώρα.

Εισαγωγικά

Τα υπεράκτια αιολικά πάρκα αναπτύσσονται σήµερα µε ταχείς ρυθµούς δεδοµένου ότι προσφέρουν καλλίτερης ποιότητας αιολικό δυναµικό, προσφέρουν νέο χώρο ανάπτυξης, που δεν είναι διαθέσιµος στον χερσαίο χώρο, υπερβαίνουν σοβαρά προβλήµατα κοινωνικής αποδοχής, περιβαλλοντικών προβληµάτων, αλλά και περιβαλλοντικού ακτιβισµού και φαινόµενα τύπου ΝΙΜΒΥ (Not Ιn My Back Yard) που αποτελούν µια από τις βασικότερες αιτίες καθυστέρησης ή και µαταίωσης επενδύσεων.

Μάλιστα η διαθεσιµότητα και η συνέχεια χώρου στις θαλάσσιες περιοχές θα δώσει τη δυνατότητα µεγάλων συγκεντρωµένων επενδύσεων που σήµερα δεν είναι δυνατές στο ανάγλυφο και στο κατακερµατισµένο τερέν του χερσαίου Ελληνικού και όχι µόνο χώρου.

Σήµερα επενδύσεις σε υπεράκτιες εγκαταστάσεις γίνονται διεθνώς σε περιοχές βαθών µέχρι 40 µέτρα µε την εγκατάσταση ανεµογεννητριών σε πλατφόρµες, εδραζόµενες µε διάφορους τρόπους, στον πυθµένα της θάλασσας.

Περιοχές µε τέτοια βάθη υπάρχουν ακόµα διαθέσιµες σε χώρες που βρίσκονται στην πρωτοπορία στον χώρο των ανανεώσιµων πηγών, όπως η ∆ανία, η Γερµανία, το UK κλπ. και το κίνητρο για επενδύσεις σε βαθιά νερά είναι ακόµα µικρό.

Στη χώρα µας όµως οι περιοχές µε τέτοια βάθη νερού είναι περιορισµένες και αυτές που υπάρχουν βρίσκονται κοντά στις ακτές όπου τα προβλήµατα και οι περιορισµοί που προαναφέρθηκαν για τον χερσαίο χώρο υφίστανται και µάλιστα σε µεγαλύτερη ένταση.

Είναι εποµένως σηµαντικό θέµα για τη χώρα µας να αναπτύξει εκείνη τις τεχνολογίες που είναι αναγκαίες για να καταστούν βιώσιµες επενδύσεις σε πλωτά συστήµατα ικανά να εγκατασταθούν σε βαθιά νερά.

Γενικότερα θα λέγαµε η χώρα µας οφείλει να αναπτύξει θαλάσσιες τεχνολογίες και να βρεθεί στην πρωτοπορία στον τοµέα αυτό, δεδοµένης της γεωγραφικής της διαµόρφωσης και της εξάρτησης της οικονοµικής και κοινωνικής της ανάπτυξης από τον θαλάσσιο και παράκτιο χώρο.

Προσπάθειες ανάπτυξης τέτοιων τεχνολογιών, που θα επιτρέψουν την αξιοποίηση περιοχών µε βαθιά νερά, έχουν καταβληθεί και καταβάλλονται στα πλαίσια των "Θαλάσσιων Ενεργειακών Συστηµάτων ΑΕ" και η πρόοδος που έχει συντελεστεί είναι σηµαντική δεδοµένων και των συνθηκών που αναπτύσσονται οι ερευνητικές και αναπτυξιακές µας προσπάθειες µε την απουσία του κράτους, την έλλειψη οποιουδήποτε ευρύτερου σχεδίου και προοπτικής.

Κυρίως όµως µε την καλλιέργεια µιας νοοτροπίας αυτοϋποβάθµισης µας ως λαού, αλλά και ως επιστηµονικού και τεχνικού δυναµικού, αυτοϋποβάθµισης των πραγµατικών του δυνατοτήτων να προσφέρουν στην ανάπτυξη της χώρας.

Στα επόµενα θα γίνει µια προσπάθεια παρουσίασης βασικών τεχνολογικών ευρηµάτων στον τοµέα των θαλάσσιων τεχνολογιών, ιδιαίτερα των τεχνολογιών για την αξιοποίηση του αιολικού δυναµικού στον θαλάσσιο χώρο. Θα γίνει µια προσπάθεια να αξιολογηθεί το µέγεθος του ενεργειακού αποθέµατος που καθίσταται αξιοποιήσιµο και των επιπτώσεων στην οικονοµία και στην ανάπτυξη της χώρας από την τυχόν αξιοποίηση του.

⦁ Μια πρώτη εκτίμηση του θαλάσσιου αιολικού δυναμικού της χώρας

Στο σχήµα 1 δίδεται Υδρογραφικός χάρτης της Ελλάδας µε χαραγµένα τα όρια των χωρικών υδάτων. Επί του χάρτη έχουν σηµειωθεί οι θαλάσσιες περιοχές, εντός χωρικών υδάτων, µε βάθη νερού έως 40 µέτρα (πράσινη γραµµή), καθώς και οι περιοχές µε βάθη έως 200 µέτρα (µπλε γραµµή). Επίσης µε κόκκινη γραµµή έχουν σηµειωθεί οι περιοχές υπεράκτιων αιολικών πάρκων που έχουν ήδη θεσµοθετηθεί από το ΥΠΕΚΑ.

Σχήµα 1: Χάρτης αξιοποιήσιµων θαλάσσιων περιοχών του Ελληνικού θαλάσσιου συµπλέγµατος

Είναι προφανές ότι στη χώρα µας οι περιοχές των 30-40 µέτρων είναι περιορισµένες σε συνολική έκταση, βρίσκονται κοντά σε ακτές και κατά τεκµήριο είναι περιοχές µε άλλες αναπτυξιακές δυνατότητες και προτεραιότητες (τουρισµός, αλιεία κλπ).

Παράλληλα όµως είναι πρόδηλο ότι οι περιοχές αυτές είναι αποσπασµένες και δίδουν τη δυνατότητα για εγκαταστάσεις µικρής δυναµικότητας όπου το κόστος µεταφοράς της ενέργειας είναι σηµαντικό κάνοντας την όλη επένδυση αµφίβολης οικονοµικές βιωσιµότητας.

Μια πρώτη εκτίµηση δίδει τα παρακάτω βασικά στοιχεία:

Τα στοιχεία του πίνακα δίδουν την τεχνική µόνο δυνατότητα αξιοποίησης και όχι την οικονοµική. Αν ληφθεί υπόψη αυτή η οικονοµική βιωσιµότητα τα δεδοµένα καθίστανται συντριπτικά σε βάρος των αβαθών νερών δεδοµένου ότι η µικρής δυναµικότητας εγκαταστάσεις παρουσιάζουν πολύ µεγάλο κόστος µεταφοράς της ενέργειας καθώς και κόστος λειτουργίας και συντήρησης ανά µονάδα και η οικονοµική τους βιωσιµότητα τίθεται εν αµφιβόλω. 

Με δυνατότητα εγκατάστασης αιολικών πάρκων σε µεγάλα βάθη νερού και αξιοποίησης αυτών των περιοχών ξανοίγεται ένα τεράστιο αναπτυξιακό πεδίο ικανό να καταστήσει τη χώρα µεγάλο ενεργειακό παραγωγό, αλλά και όπως θα επισηµανθεί στα επόµενα, να τροφοδοτήσει µε δουλειά ένα τεράστιο παραγωγικό τοµέα της χώρας µε χιλιάδες θέσεις εργασίας.

Πέρα όµως από το πρόβληµα του βάθους θεµελίωσης που προαναφέρθηκε υπάρχουν και άλλοι σοβαροί τεχνικοί λόγοι που θέτουν περιορισµούς στην αξιοποίηση των ανανεώσιµων πηγών.

Ο βασικότερος όλων είναι η ίδια η φύση της αιολικής ενέργειας που βασίζεται σε ένα "καύσιµο", καθαρό µεν, που προσφέρεται δωρεάν, αλλά που έχει στοχαστικό χαρακτήρα, η διαθεσιµότητα του δεν συµβαδίζει µε τη ζήτηση και η µεταβλητότητα του δηµιουργεί τεράστια προβλήµατα ευστάθειας του δικτύου στο οποίο διοχετεύεται.

Τα τεχνικά αυτά προβλήµατα επιβάλλουν περιορισµούς στο ποσοστό της συνολικής ισχύος που

µπορεί να προέρχεται από ανανεώσιµες πηγές ενέργειας και περιορίζουν ακόµα περισσότερο τις δυνατότητες αξιοποίησης του αιολικού δυναµικού.

Το πρόβληµα αυτό µπορεί να αντιµετωπισθεί µε συστήµατα προσωρινής αποθήκευσης ενέργειας µε τη µορφή πεπιεσµένου αέρα σε αεροφυλάκια τύπου µπαλονιού εγκατεστηµένα  στο βυθό της θάλασσας και µεθόδους ανάκτησης της ενέργειας αυτής που µπορούν ταυτόχρονα να αξιοποιούν και άλλες ήπιες µορφές ενέργειας.

Παρά το γεγονός ότι το παρόν άρθρο δεν µπορεί να υπεισέλθει σε τεχνικές λεπτοµέρειες στα επόµενα δίδεται µια σύντοµη παρουσίαση των τεχνολογιών που αναπτύσσονται στους δύο κρίσιµους τοµείς που προαναφέρθηκαν, ήτοι στις τεχνολογίες βαθέων υδάτων και στις τεχνολογίες προσωρινής αποθήκευσης για να δοθεί το µέτρο των  δυνατοτήτων που ξανοίγονται για την ανάπτυξη αυτής της χώρας.

 

⦁ Τεχνολογίες βαθέων υδάτων

Θα πρέπει εξαρχής να σηµειωθεί ότι τεχνολογίες βαθιών νερών έχουν ήδη αναπτυχθεί και εφαρµοστεί µε µεγάλη επιτυχία στον πετρελαϊκό τοµέα και έχουν δώσει τη δυνατότητα όχι µόνο έρευνας, αλλά και εκµετάλλευσης κοιτασµάτων σε πολύ µεγάλα βάθη νερού που ξεπερνούν τα

2.000 µέτρα.

 

Η τεχνολογία αυτή µπορεί να αξιοποιηθεί αφού βέβαια ληφθούν υπόψη οι τεχνικές και οικονοµικές ιδιοµορφίες µιας αιολικής εγκατάστασης, πράγµα που εκφεύγει των ορίων του παρόντος.

Μια βασική κατηγορία πλωτών συστηµάτων που προορίζεται για βαθιά νερά είναι αυτή της εντατικής επίπλευσης, tension leg όπως έχει επικρατήσει να λέγεται στον πετρελαϊκό τοµέα.  Την τεχνολογία αυτή έχουµε ήδη αναπτύξει σχεδιάζοντας πλατφόρµες ικανές να φέρουν ανεµογεννήτριες 3 και πλέον MW.

Για λόγους παρουσίασης και µόνο δίδονται τα ακόλουθα σχήµατα:

Στο σχήµα 2 δίδεται, σε τρισδιάστατη εικόνα, πλατφόρµα εντατικής επίπλευσης που έχει σχεδιασθεί και είναι ικανή να φέρει ανεµογεννήτρια ονοµαστικής ισχύος 850 KW και ικανής να εγκατασταθεί σε µεγάλα βάθη νερού που υπερβαίνουν τα 200 µέτρα.

Στο σχήµα 3 δίδεται µια σύγκριση του τρόπου που κινείται ένα σύστηµα σε εντατική επίπλευση σε σχέση µε ένα κλασσικό πλωτό σύστηµα που επιπλέει ελεύθερα.

Μια βασική παρατήρηση είναι ότι το σύστηµα σε εντατική επίπλευση κινείται πάντα µε το κατάστρωµα του οριζόντιο σε αντίθεση µε το ελεύθερα επιπλέον που παρουσιάζει γωνιακές κινήσεις. Η ιδιότητα αυτή είναι ιδιαιτέρως χρήσιµη για εφαρµογές στον τοµέα των αιολικών όπου ο ιστός µπορεί να έχει ύψος πάνω και από 100 µέτρα.

Στο σχήµα 4 δίδεται µια όµοια γεωµετρικά πλατφόρµα που σχεδιάζεται για να φέρει ανεµογεννήτρια 3 MW.

Το µέγεθος αυτό είναι κατάλληλο για την ανάπτυξη µεγάλων αιολικών πάρκων στην Ελληνική επικράτεια και είναι απόλυτα ρεαλιστικό τουλάχιστον από τεχνικής άποψης. Για την οικονοµική πλευρά του ζητήµατος αναφορά γίνεται στα επόµενα.

Στο σχήµα 5 δίδεται ο τύπος των γραµµών αγκύρωσης που αναπτύσσονται και είναι τύπου "µπλοκ", όπου η κάθε γραµµή αγκύρωσης συνίσταται από πολλαπλές γραµµές παρέχοντας την αναγκαία αντοχή και εφεδρικότητα. Αντίστοιχης φιλοσοφίας είναι και η σχεδίαση των αγκυρών συγκράτησης της πλατφόρµας.

Στο σχήµα 6 δίδεται ειδική πλωτή πλατφόρµα εντατικής επίπλευσης, αυτοεγκαθιστούµενη µε αναδιπλούµενο ιστό µεγάλου ύψους ικανή να µετράει όλες τις βασικές παραµέτρους σχεδίασης ενός αιολικού πάρκου (ταχύτητες και διευθύνσεις ανέµου, ταχύτητες ρευµάτων, ύψη και περιόδους κυµάτων κλπ).

Σχήµα 2: Τρισδιάστατη απεικόνιση πλατφόρµας ανεµογεννήτριας εντατικής επίπλευσης

Σχήµα 3. Σύγκριση του διαφορετικού τρόπου που κινείται µια πλατφόρµα σε εντατική επίπλευση  σε σύγκριση µε µια ελεύθερα επιπλέουσα.

Σχήµα 4. Πλατφόρµα εντατικής επίπλευσης ικανής να φέρει ανεµογεννήτρια 3 MW.

Σχήµα 5: Γραµµή αγκύρωσης σε µορφή Μπλοκ πολλαπλών γραµµών

Σχήµα 6: Πλωτή πλατφόρµα εντατικής επίπλευσης µέτρησης αιολικού δυναµικού µε αναδιπλούµενο ιστό µεγάλου ύψους.

⦁ Υβριδικά Συστήματα με προσωρινή αποθήκευση ενέργειας και εξασφάλισης ελεγχόμενης παροχής ισχύος προς το δίκτυο με αξιοποίηση και άλλων ήπιων μορφών ενέργειας

Όπως προαναφέρθηκε η αιολική ενέργεια έχει άστατο χαρακτήρα λόγω του στοχαστικού χαρακτήρα του ανέµου και η διαθεσιµότητα του "καυσίµου" δεν συµπίπτει µε την ζήτηση.

Όµως εκτός της αναντιστοιχίας προσφοράς και ζήτησης η παραγόµενη ενέργεια έχει µεγάλη

µεταβλητότητα µη προβλέψιµη ούτε σε µικρό, αλλά ούτε και σε µεγάλο χρονικό ορίζοντα.

Το στοιχείο αυτό σε συνδυασµό µε την ίδια τη φύση της ζήτησης που και αυτή έχει στατιστικό χαρακτήρα και σε ένα µεγάλο µέρος της είναι απρόβλεπτη, δηµιουργεί τεράστιο πρόβληµα στον διαχειριστή του δικτύου ο οποίος οφείλει ανά πάσα χρονική στιγµή να διατηρεί την ισορροπία µεταξύ προσφοράς και ζήτησης.

Προς αντιµετώπιση αυτών των προβληµάτων έχουµε αναπτύξει συστήµατα προσωρινής αποθήκευσης της ενέργειας µε τη µορφή πεπιεσµένου αέρα σε αεροφυλάκια τύπου µπαλονιού που εγκαθίστανται στον βυθό της θάλασσας.

Στο σχήµα 7 δίδεται η µορφή µιας τέτοιας εγκατάστασης µπαλονιών µε ελαστικό περίβληµα. Το µπαλόνι περιβάλλεται µε ειδικής κατασκευής δίκτυ στο οποίο αναρτώνται βάρη που εξασφαλίζουν την οµαλή συρρίκνωση του σε άφορτη κατάσταση, ενώ σε έµφορτη κατάσταση λειτουργούν αθροιστικά στις άγκυρες βαρύτητας που συγκρατούν το µπαλόνι αγκυρωµένο στο βυθό.

Μπαλόνια αυτού του τύπου µε διάµετρο έως και 50 µέτρα και χωρητικότητα 65.000 m3 αναπτύσσονται σήµερα σε συνεργασία µε συνεργαζόµενη εταιρεία που ειδικεύεται σε κατασκευές µε ειδικό πλαστικό ύφασµα.

Σχήµα 7: Συστοιχία µπαλονιών εγκατεστηµένων στο βυθό

 

Το πλεονέκτηµα της εγκατάστασης στο βυθό της θάλασσας σε µεγάλα βάθη νερού είναι τεράστιο δεδοµένου ότι η επικρατούσα πίεση είναι µεγάλη και σταθερή, η εσωτερική πίεση του αέρα ισοσταθµίζεται µε την οµοιόµορφα κατανεµηµένη πίεση του νερού στην εξωτερική επιφάνεια του µπαλονιού. Αυτό καθιστά δυνατό την κατασκευή αεροφυλακίων µεγάλων διαστάσεων µε ελαφρά υλικά χαµηλών απαιτήσεων αντοχής.

Ανάλογα µε το βάθος νερού η πίεση µπορεί να είναι πολύ µεγάλη (10 bar στα 100 m νερού, 15 bar στα 150 m κλπ) και η ενέργεια που µπορεί να αποθηκευτεί είναι επίσης πολύ µεγάλη.

Τυπικοί υπολογισµοί δίδουν τα ακόλουθα χονδρικά στοιχεία:

⦁ Μια τυπική ανεµογεννήτρια ονοµαστικής ισχύος 3 MW µε µέση ισχύ

1,3MW, σε διάρκεια 10 ωρών παράγει 1300 KWh (capacity factor 43%).

⦁ Σε βάθος νερού περί τα 200 µέτρα µε πίεση 20 bar ο απαιτούµενος χώρος αποθήκευσης ανέρχεται σε περίπου 8.000 m3 εξαρτώµενος όµως σε µεγάλο βαθµό από τις επικρατούσες θερµοκρασίες.

⦁ Ένα µπαλόνι διαµέτρου 50 µέτρων µε όγκο περί τα 65.000 m3 µπορεί εποµένως να χωρέσει την παραγωγή 8 ανεµογεννητριών, του µεγέθους που περιγράψαµε, για 10 ώρες.

Ο πεπιεσµένος αέρας παράγεται από αεροσυµπιεστές που λειτουργούν µε ηλεκτρικούς κινητήρες που τροφοδοτούνται από το δίκτυο των ανεµογεννητριών.

Σύστηµα αυτοµάτου ελέγχου καθορίζει την ποσότητα της ηλεκτρικής ισχύος που µετατρέπεται σε πεπιεσµένο αέρα.

Το σύστηµα αυτοµάτου ελέγχου εξασφαλίζει ότι σε περιόδους χαµηλής ζήτησης το µεγαλύτερο µέρος της ισχύος αποθηκεύεται µε τη µορφή πεπιεσµένου αέρα, αλλά ταυτόχρονα εξασφαλίζει ότι και το µεγαλύτερο µέρος της γρήγορα µεταβαλλόµενης ισχύος απορροφάται από τους αεροσυµπιεστές. καθ' όλη τη διάρκεια της ηµέρας, αποδίδοντας έτσι στο δίκτυο υψηλής ποιότητας οµαλής ηλεκτρικής ενέργειας και σύµφωνα µε τις απαιτήσεις του διαχειριστή του δικτύου.

Σε περιόδους υψηλής ζήτησης ο αποθηκευµένος πεπιεσµένος αέρας εκτονώνεται σε αεροτουρµπίνες, Μάλιστα, δεδοµένου ότι η πίεση στα αεροφυλάκια διατηρείται σταθερή σε όλη τη διάρκεια της εκτόνωσης, ίση µε τη πίεση του νερού στο βάθος αποθήκευσης, η ποιότητα της παραγόµενης ενέργειας είναι ιδιαιτέρως υψηλή και ελεγχόµενη (σταθερή συχνότητα, τάση, αλλά και ένταση ρεύµατος).

Σχήµα 8: Μια απεικόνιση συστάδας χερσαίων ανεµογεννητριών µε σύστηµα αποθήκευσης πεπιεσµένου αέρα.

 

Στο σχήµα 8 δίδεται µια τρισδιάστατη εικόνα µιας εγκατάστασης που µάλιστα λειτουργεί µε ανεµογεννήτριες εγκατεστηµένες στη στεριά.

Είναι γνωστό ότι κατά την εκτόνωση του πεπιεσµένου αέρα η θερµοκρασία του πέφτει δραµατικά και για το λόγο αυτό χρησιµοποιούνται συστήµατα καύσης, κυρίως φυσικού αερίου για την αναθέρµανση του αέρα. Ένα τέτοιο σύστηµα βέβαια δεν είναι πλήρως καθαρής ενέργειας, ενώ έχει σηµαντικό κόστος.

Το προτεινόµενο από εµάς σύστηµα αποθήκευσης σχεδιάζεται ώστε να αξιοποιεί τη θερµότητα που παράγεται στους αεροσυµπιεστές κατά τη διάρκεια της συµπίεσης (ανάκτηση θερµότητας), αλλά και να αξιοποιεί άλλες ήπιες µορφές ενέργειας, όπως την ηµερήσια διαφορά θερµοκρασίας, τη θερµότητα του θαλάσσιου νερού, θερµό νερό που παράγεται µε ηλιακά πάνελς κλπ. για την αναθέρµανση του αέρα κατά τη φάση της εκτόνωσης του στις αεροτουρµπίνες.

Με ένα τέτοιο σχεδιασµό η εγκατάσταση µπορεί να υπερκαλύπτει όλες τις απώλειες που είναι συνυφασµένες µε τις µετατροπές ενέργειας και σε ορισµένες περιπτώσεις καιρικών συνθηκών, που τις διαθέτει η χώρα µας, να παρέχει µεγαλύτερο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας από εκείνο που χρησιµοποίησε για την παραγωγή του πεπιεσµένου αέρα (Βαθµός απόδοσης µεγαλύτερος της µονάδας!!!).

Σε περιπτώσεις που η εγκατάσταση βρίσκεται κοντά σε γεωθερµικά πεδία και η χώρα µας διαθέτει σηµαντικά αναξιοποίητα τέτοια πεδία, αξιοποιείται η ενέργεια του θερµού γεωθερµικού νερού για την αναθέρµανση του αέρα. Σε τέτοιες περιπτώσεις ο βαθµός απόδοσης µπορεί να είναι σηµαντικά µεγαλύτερος της µονάδας.

Σηµειώνεται ότι µε τον τρόπο αυτό µπορούν να αξιοποιηθούν ενεργειακά γεωθερµικά πεδία χαµηλής ενθαλπίας, µη κατάλληλα για άµεση παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Στο σχήµα 9 δίδεται σχηµατικά µια γεωγραφική διάταξη του προτεινόµενου συστήµατος. Επισηµαίνεται τέλος ότι ολόκληρη η µονάδα, περιλαµβανοµένων των δεξαµενών αποθήκευσης της ανακτώµενης από τους αεροσυµπιεστές, θερµότητας, αλλά και του εξοπλισµού των αεροσυµπιεστών και αεροτουρµπινών, ηλεκτρικού εξοπλισµού κλπ µπορεί να εγκατασταθεί σε πλωτό σύστηµα, όπως φαίνεται στο σχήµα 10.

 

Σχήµα 9: Γεωγραφική διάταξη του συστήµατος αποθήκευσης-ανάκτησης µε χερσαίες Α/Γ

Σχήµα 10. ∆ιάταξη πλωτού σταθµού υποστήριξης θαλάσσιου αιολικού πάρκου

 

Σηµείωση: Το αναπτυσσόµενο σύστηµα αποθήκευσης και επανάκτησης της ηλεκτρικής ενέργειας υπό µορφή πεπιεσµένου αέρα σε µπαλόνια εγκατεστηµένα στο βυθό της θάλασσας αποτελεί τεχνική λύση που µπορεί να χρησιµοποιηθεί στην κλίµακα του εθνικού δικτύου. Μάλιστα λόγω της δυνατότητας ελέγχου και αντίδρασης σε µικρό χρόνο, η αποθηκευµένη ενέργεια µπορεί να χρησιµοποιείται για την ταχεία εξισορρόπηση προσφοράς και ζήτησης του δικτύου (spinning reserve).

 

⦁ Ανάπτυξη ολοκληρωμένου υπεράκτιου αιολικού πάρκου- Τυπικό παράδειγμα.

Με βάση όσα προαναφέρθηκαν έχουν επισηµανθεί πολλές περιοχές της χώρας όπου µπορούν να αναπτυχθούν αιολικά πάρκα τεράστιας δυναµικότητας.

Η ανάπτυξη συγκεντρωµένης ισχύος σε µεγάλου µεγέθους αιολικά πάρκα δηµιουργεί σηµαντικές οικονοµίες κλίµακας, ιδιαίτερα σε ότι αφορά τα δίκτυα µεταφοράς της ενέργειας, στη λειτουργία και τη συντήρηση των εγκαταστάσεων κλπ.

Στο σχήµα 11 δίδεται η µορφή αιολικού πάρκου που σχεδιάσθηκε προκαταρκτικά σε θαλάσσια περιοχή κοντά στην Αττική και πλησίον βραχονησίδας (ελάχιστη απόσταση από τη βραχονησίδα 3,5 χιλιόµετρα).

Το πάρκο σχεδιάζεται σε µπλοκς και για λόγους σταδιακής ανάπτυξης του έργου, αλλά και λαµβάνοντας υπόψη τη µορφολογία του πυθµένα.

Το σχεδιαζόµενο πάρκο έχει τα ακόλουθα µεγέθη:

 

Συνολική επιφάνεια που αξιοποιείται: 45 Km2

Συνολικός αριθµός εγκατεστηµένων µονάδων Α/Γ : 425

Ονοµαστική ισχύς Α/Γ : 3 MW

Συνολική ονοµαστική ισχύς πάρκου : 1275 MW (1,275 GW)

Συντελεστής ισχύος (capacity factor): 45 %

Μέση ισχύς αιολικού πάρκου: 573 MW

Μέση παραγόµενη ετήσια ηλεκτρική ενέργεια : 5.000.000 MWh

Ισοδύναµη ποσότητα πετρελαίου 1.400.000 t

Όµως προσοχή. Η µονάδα µε την εγκατάσταση συστήµατος αποθήκευσης και ανάκτησης θερµότητας θα έχει πραγµατική ισχύ, την περίοδο της µεγάλης ζήτησης (10 ή 12 ώρες ανά ηµέρα) που θα προσεγγίζει το 1,3 GW και θα µπορεί να παρέχει περί τις 5.350.000 MWh ετησίως.

Ύψος επένδυσης: 3 δις €

Στην επένδυση περιλαµβάνεται και η εγκατάσταση αποθήκευσης της ενέργειας, οι εγκαταστάσεις ανάκτησης θερµότητας και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τον πεπιεσµένο αέρα, καθώς και το κόστος µεταφοράς της ενέργειας σε κατάλληλο χερσαίο σηµείο για την έγχυση της στο δίκτυο.

Με βάση τα στοιχεία της ΡΑΕ η ηλεκτροπαραγωγή της χώρας κατανέµεται, ανά είδος καυσίµου, ως ακολούθως:

 

Εγκατεστημένη ισχύς ανά είδος καυσίμου

Λιγνίτης 4,808.0 MW

Πετρέλαιο 1,160.0 MW

Φυσικό αέριο 2,447.7 MW

Υδροηλεκτρικά 3,022.9 MW

ΑΠΕ 995.2 MW

Σύνολο 12,433.8 MW

 

Από το σύνολο της εγκατεστηµένης ισχύος το 80% περίπου βρίσκεται στη βόρεια Ελλάδα και ιδιαίτερα στα πεδία Κοζάνης και Φλώρινας.

Στην Αττική είναι εγκατεστηµένη περίπου το 16% της συνολικής ισχύος (1932 MW), όταν εδώ καταναλώνεται περίπου το 32% της ηλεκτρικής ενέργειας.

Εποµένως η Αττική "εισάγει" πάνω από το µισό των αναγκών της σε ηλεκτρική ενέργεια που

µεταφέρεται κυρίως από τη Βόρεια Ελλάδα σε αποστάσεις άνω των 500 χιλιοµέτρων µε τεράστιες απώλειες στα δίκτυα µεταφοράς.

Με βάση τα προαναφερόµενα στοιχεία η υπό εξέταση υβριδική µονάδα µε πραγµατικά εγκατεστηµένη ισχύ περί τα 1,3 GW:

 

⦁ Υποκαθιστά την παραγόµενη ενέργεια από το πετρέλαιο, στο σύνολο της χώρας

⦁ Καθιστά την Αττική σχεδόν αυτόνοµη ενεργειακά

⦁ Η ενέργεια που παράγεται µεταφέρεται µε καλώδιο που δεν ξεπερνά σε µήκος τα 50

χιλιόµετρα (περιλαµβανοµένου και του υποβρύχιου τµήµατος του).

 

Επισηµαίνεται ότι η περιοχή που εξετάζεται µπορεί να αποδώσει εγκατάσταση διπλάσια σε µέγεθος από αυτό που παρουσιάσθηκε στα προηγούµενα.

Σχήµα 11: Θαλάσσιο αιολικό πάρκο. Τυπική διάταξη

Πέρα από τα οικονοµικά µεγέθη του έργου και τη βιωσιµότητα της ίδιας της επένδυσης εκείνο που έχει τεράστια σηµασία και πρέπει να επισηµανθεί είναι η δυνατότητα της εγχώριας βιοµηχανίας να συµµετάσχει ενεργά στην ανάπτυξη του.

Όλες οι πλατφόρµες ανεµογεννητριών, τα συστήµατα αγκύρωσης, τα σκάφη υποστήριξης, οι πλωτοί σταθµοί κλπ µπορούν να κατασκευασθούν στην χώρα µας µε αξιοποίηση του αργούντος δυναµικού των ναυπηγείων της χώρας και όχι µόνο.

Ο απαιτούµενος ηλεκτρικός εξοπλισµός µπορεί να κατασκευασθεί στο µεγαλύτερο ποσοστό του, στη χώρα µας.

Ακόµα ένα τέτοιο έργο από µόνο του θα µπορούσε να υποστηρίξει την ανάπτυξη µονάδας κατασκευής ανεµογεννητριών στη χώρα µας σε συνεργασία µε ξένο οίκο.

Από την προκαταρκτική σχεδίαση προκύπτουν ορισµένα ενδεικτικά στοιχεία:

Αριθµός πλατφορµών για την εγκατάσταση ανεµογεννητριών : 425

Εκτιµώµενο βάρος µεταλλικής κατασκευής: 210.000 t

Εκτιµώµενος αριθµός Εργατοωρών κατασκευής: 16.800.000 ΕΩ

Μόνο το στοιχείο αυτό υποδεικνύει περίπου 2500 θέσεις εργασίας για πέντε έως επτά έτη, ήτοι σχεδόν πλήρη κάλυψη της δυναµικότητας των µεγάλων ναυπηγείων της χώρας.

 

Εκτός όµως από τα οικονοµικά µεγέθη στη φάση ανάπτυξης ενός τέτοιου έργου υπάρχουν και τα οικονοµικά µεγέθη της λειτουργίας του.

Το έργο αυτό όπως προαναφέρθηκε µπορεί να καλύψει µεγάλο µέρος των αναγκών της Αττικής σε ηλεκτρική ενέργεια και θα απαλλάξει τη χώρα από ένα τεράστιο βάρος εισαγωγών σε καύσιµα, ενώ σηµαντικό ποσοστό του µπορεί να εξάγεται.

Η επίπτωση του στο ισοζύγιο τρεχουσών συναλλαγών της χώρας, που είναι και το µεγάλο της πρόβληµα, είναι εµφανής.

⦁ Προοπτικές ευρύτερης ανάπτυξης

Από την εξέταση του χάρτη του σχήµατος 1 στο θαλάσσιο χώρο του Αιγαίου και Ιονίου

µπορούν να αναπτυχθούν περισσότερα από 20 θαλάσσια αιολικά πάρκα µεγέθους ίσου ή και πολύ µεγαλύτερου του προηγουµένου παραδείγµατος.

Από αυτά περίπου 10 τέτοια έργα µπορούν να αναπτυχθούν σε περιοχές κοντά σε γεωθερµικά πεδία µε δυνατότητα επαύξησης του παραγόµενου αιολικού δυναµικού ακόµα και κατά 50%.

Μια τέτοια προοπτική θα επέσυρε για τα επόµενα 15 µε 20 χρόνια επενδύσεις άνω των 100 δις Ευρώ, συµπεριλαµβανοµένων και των αγωγών σύνδεσης µε τα Ευρωπαϊκά δίκτυα, θα δηµιουργούσε χιλιάδες θέσεις εργασίας και θα καθιστούσε τη χώρα τον µεγαλύτερο ενεργειακό τροφοδότη της Ευρώπης µε µέση εξαγώγιµη ισχύ άνω των 30 GW.

Για να γίνουν πιο κατανοητές οι συνέπειες µιας τέτοιας εξέλιξης, η πώληση στα διευρωπαϊκά δίκτυα ενέργειας αυτού του µεγέθους ισοδυναµεί µε 15 µονάδες του ΑΕΠ της χώρας ενώ την απαλλάσσει από εισαγωγές πετρελαιοειδών ύψους άνω των 6 δις ετησίως, χωρίς φυσικά να παραγνωρίζεται η συµβολή στην αντιµετώπιση των φαινοµένων της κλιµατικής αλλαγής.

Βεβαίως ο αντίλογος είναι ότι τέτοια πράγµατα δεν γίνονται και ότι κινούνται στη σφαίρα της ουτοπίας.Πέρα από την παρατήρηση ότι εδώ που βρισκόµαστε µόνο στην ουτοπία µας µένει να αναζητήσουµε διέξοδο, γιατί η καθηµερινότητα µας συνεχώς µας πληγώνει, διαθέτω σηµαντικά τεχνικά και τεχνολογικά στοιχεία για να πεισθεί και ο πιο κακόπιστος για τη ρεαλιστικότητα του εγχειρήµατος.

Οι τεχνολογίες που προτάσσονται στο παρόν άρθρο είναι αντικείµενα παρουσιάσεων σε διεθνή συνέδρια και δηµοσιεύσεων σε διεθνή περιοδικά.

Σκοπός όµως είναι να αναδείξουµε τις τεράστιες πραγµατικά δυνατότητες αυτού του τόπου και να αρχίσουµε µε σύστηµα και µέθοδο και κυρίως µε εµπιστοσύνη στις δυνατότητες µας να χτίζουµε τη νέα ευηµερία αυτού του τόπου. Ευηµερία που θα πάψει να βασίζεται σε δανεικά και εξαρτήσεις, αλλά στις ίδιες τις παραγωγικές µας δυνατότητες.

Αυτό που παρουσιάσαµε εδώ είναι µια µόνο πλευρά των δυνατοτήτων της πληγωµένης αυτής χώρας.

 

Άποψη µιας συνδυασµένης υβριδικής εγκατάστασης που δεν είναι ουτοπία

 

- του ∆ρος Αντώνη ∆ασκαλάκη Ναυπηγού Μηχανολόγου και Θαλάσσιου Μηχανικού*

 

 

 

30 Αυγούστου 2019

energypress