Onas - Synedrio 2014 - Sousounis

Μελέτη για την αξιοποίηση υπεράκτιων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο νησί της Νάξου

Σουσούνης Μάριος Χαρίλαος Υποψήφιος Διδάκτορας Ινστιτούτο Ενεργειακών Συστημάτων Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου M.Sousounis@ed.ac.uk

Περιεχόμενα • • • •

• •

•

Ιστορική αναδρομή Ευρωπαϊκή διάσταση Παραγωγή ενέργειας από υποθαλάσσια ρεύματα • Χάρτης με πιθανά σημεία για εγκατάσταση υποθαλάσσιων μηχανών γύρω από τη Νάξο Υπεράκτια αιολική ενέργεια • Χάρτης με πιθανά σημεία για εγκατάσταση υπεράκτιων αιολικών γύρω από τη Νάξο Κυματική ενέργεια • Χάρτης με πιθανά σημεία για εγκατάσταση κυματικών μηχανών γύρω από τη Νάξο Ο χάρτης της Νάξου με μια πιθανή ενεργειακή μίξη θαλάσσιων ΑΠΕ Σύνοψη

Ιστορική αναδρομή  Πρώτες προσπάθειες τη δεκαετία του ’70  Ερευνητικοί πυρήνες σε Σκωτία, Βόρεια Ιρλανδία και Ιαπωνία  Αξιόλογα ερευνητικά αποτελέσματα ΟΜΩΣ, Ήττα κατά κράτος από την χερσαία αιολική ενέργεια  La Rance Tidal Power Station, ο πρώτος υποθαλάσσιος σταθμός παραγωγής ενέργειας από παλίρροια άνοιξε το 1966 στην Γαλλία

Ιστορική αναδρομή  Η πρώτη κυματική μηχανή κατασκευάστηκε το 1973 στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και δοκιμάστηκε το 1976.  Οι πρώτες μικρές πειραματικές υπεράκτιες αιολικές μονάδες τέθηκαν σε λειτουργία για λόγους επίδειξης το 1991 στη Δανία.

Ευρωπαϊκή διάσταση • Μέχρι το 2020 στόχος της Ευρώπης είναι η εγκατάσταση ΑΠΕ συνολικής ισχύος 230 GW (190 GW onshore, 40 GW offshore).

• Το 2030 ο στόχος είναι 400 GW ΑΠΕ (250 GW onshore, 150 GW offshore).

Το Ευρωπαϊκό SuperGrid

Το υπεράκτιο αιολικό δυναμικό στην Ευρώπη

Ενέργεια από τα υποθαλάσσια ρεύματα Δημιουργούνται από: • Παλίρροιες, μετακίνηση θαλάσσιων υδάτων λόγω της επίδρασης της Σελήνης • Τον άνεμο στην θάλασσα • Τις θερμοκρασιακές διαφορές και διαφορές στην αλατότητα

Πώς μπορούμε να τα εκμεταλλευτούμε; • Η μετακίνηση θαλάσσιων υδάτων είναι ανάλογη με την μετακίνηση αερίων μαζών.

• Συσκευές ανάλογες με αυτές που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία αιολικής ενέργειας, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκμετάλλευση των θαλάσσιων υδάτων • Εξακολουθεί να ισχύει ο βασικός τύπος παραγωγής ενέργειας: P = 0.5*ρ*Α*υ3 • ρ, πυκνότητα του μέσου. 1025 kg/m3 για το νερό, 1.25 kg/m3 για τον αέρα!

• Επομένως τα υποθαλάσσια συστήματα χρειάζονται μικρότερη διάμετρο και μικρότερες ταχύτητες για να παράξουν την ίδια ισχύ.

Ενέργεια από τα υποθαλάσσια ρεύματα Παραδείγματα μηχανών

Andritz Hydro Hammerfest

Marine Current Turbines - Siemens

Open Hydro – DCNS company

Ενέργεια από τα υποθαλάσσια ρεύματα Εγκατάσταση και λειτουργία

• Πλάτος καναλιού 200 – 600 μέτρα The Islay project.

Andritz Hydro Hammerfest

Ενέργεια από τα υποθαλάσσια ρεύματα Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα          

Ανανεώσιμη πηγή ενέργειας Δεν παράγει διοξίδειο του άνθρακα Ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις Εάν γίνει έρευνα σε βάθος χρόνου τα υποθαλάσσια ρεύματα μπορούν να προβλευφθούν με ακρίβεια και επομένως μπορεί να γίνει σωστή διαστασιολόγηση Εξ’ ολοκλήρου υποθαλάσσια συστήματα, ελάχιστη παρέμβαση στη στεριά, δεν αλλοιώνει το οπτικό περιβάλλον, δεν εμποδίζει τις θαλάσσιες μεταφορές. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα με παράκτιες ανεμογεννήτριες στο ίδιο σύστημα. Βάθος λειτουργίας έως 100μέτρα, τα νερά του αιγαίου είναι βαθιά. Νέα τεχνολογία, ακριβό αρχικό κόστος εγκατάστασης Χρειάζεται έρευνα για να βρεθούν τα κατάλληλα σημεία εγκατάστασης αυτών των συσκευών ώστε να είναι αποδοτικές Εμποδίζει την αλιεία

Ενέργεια από τα υποθαλάσσια ρεύματα Ο χάρτης της Νάξου – Το δυναμικό

Βυθομετρικός χάρτης Kapsimalis et al. (2009)

Παλιρροϊκό δυναμικό TSIMPLIS et al. (1995)

Ενέργεια από τα υποθαλάσσια ρεύματα Ο χάρτης της Νάξου – Πιθανές περιοχές με υποθαλάσσια συστήματα Περιοχή 1: • 14 km2 • 70 μηχανές • 35 MW • 0.5 MW/μηχανή

Περιοχή 2: • 25.5 km2 • 130 μηχανές • 65 MW • 0.5 MW/μηχανή

Χάρτης Νάξου από www.rae.gr/geo/

Υπεράκτια αιολικά Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα         

Δεν εξαντλείται, το δυναμικό είναι δωρεάν Μεγαλύτερες σε ισχύ ανεμογεννήτριες με μικρότερο ύψος Μειωμένη οπτική όχληση σε σχέση με τις χερσαίες ανεμογεννήτριες Μειωμένη παρέμβαση στη γη σε σχέση με τις χερσαίες. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται πολλά χρόνια Μπορούν να συνδυαστούν με τουρμπίνες υποθαλάσσιων ρευμάτων ή κυματικές μηχανές για να μειωθεί το τελικό κόστος. Εμποδίζουν σε ένα μικρό ποσοστό τις θαλάσσιες μεταφορές και την αλιεία. Κίνδυνος για τα αποδημητικά πουλιά όταν στην διαδρομή τους βρίσκονται ανεμογεννήτριες. Βάθος εγκατάστασης μέχρι 50 μέτρα στην παρούσα φάση. Οι πλωτές ανεμμογεννήτριες είναι πολύ ακριβές.

Υπεράκτια αιολικά Παραδείγματα εγκατάστασης και λειτουργίας Στην ακτογραμμή ή στην ανοικτή θάλασσα

Απόσταση μεταξύ ανεμογεννητριών περίπου πέντε φορές η διάμετρος των πτερυγίων

Υπεράκτια αιολικά Παραδείγματα – Ευρωπαϊκή διάσταση

Υπεράκτια αιολικά Η κατάσταση στην Ελλάδα  Άγιος Ευστράτιος 3.5MW/ανεμογεννήτρια, 24.5MW πρώτη φάση, 98MW συνολικά.  Μέθωνες Λήμνος: 210MW  Βόρεια Άνδρος: 3.6MW/ανεμογεννήτρια, 306MW Συνολικά. 120m διάμετρος  Πλάκα Κέρος – Αγία Ειρήνη – Λίμνος: 3.6MW/ανεμογεννήτρια, 486MW Συνολικά  Λήμνος: 6.15MW/ανεμογεννήτρια, 500MW Συνολικά, μέχρι 50 μέτρα βάθος, 61 km2. 150 μέτρα διάμετρος.

Υπεράκτια αιολικά Η κατάσταση στην Ελλάδα - Λίμνος

 6.15MW/ανεμογεννήτρια



Μέχρι 50 μέτρα βάθος

 500MW συνολικά



61 km2 έκταση υπεράκτιου αιολικού

 150 μέτρα διάμετρος



477.6 km2 , 1.11 φορές η Νάξος

Υπεράκτια αιολικά Υπεράκτιο αιολικό δυναμικό γύρο από τη Νάξο

Το υπεράκτιο αιολικό δυναμικό στην Ευρώπη

Sea Wind Europe - Greenpeace

Υπεράκτια αιολικά Ο χάρτης της Νάξου με τις πιθανές περιοχές για εγκατάσταση υπεράκτιων αιολικών πάρκων Περιοχή 1: • 281.5 km2 • 345 μηχανές • 2070 MW • 6 ΜW/ανεμογεννήτρια • Βάθος = 50 -100 m

Περιοχή 2: • 103 km2 • 134 μηχανές • 800 MW • 6 ΜW/ανεμογεννήτρια • Βάθος < 50m Χάρτης Νάξου από www.rae.gr/geo/

Κυματική ενέργεια Χαρακτηριστικά κυμάτων • H = Σημαντικό ύψος κύματος (m) • T = περίοδος (sec) • Ταχύτητα (m/s) • Μήκος κύματος λ (m)

Χαρακτηριστικά κυμάτων • Ισχύς/μέτρο μετώπου (kW/m) • P≈0.5*H2T kW/m • Βάθος D (m)

Χαρακτηριστικά θαλάσσιου κύματος

Κυματική ενέργεια Παραδείγματα – βαθιά κυματική ενέργεια

Pelamis Wave Power Generator – Sea Trials

Βάθος μεγαλύτερο από 50 μέτρα. Δοκιμές σε θάλασσα με 40 kW/m Μέγιστη ισχύς στο Αιγαίο 15 kW/m

Κυματική ενέργεια Παραδείγματα – ρηχή κυματική ενέργεια

Aquamarine Power - Oyster Βάθος μέχρι 15 μέτρα 800kW ισχύς 26 μέτρα πλάτος

Κυματική ενέργεια Παραδείγματα – Κυματική ενέργεια από τη στεριά

Oscillating water column - Voith

Κυματική ενέργεια Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα  Ανανεώσιμη πηγή ενέργειας η οποία είναι διαθέσιμη δωρεάν και βρίσκεται παντού  Περιβαλλοντικά φιλική, ίσως και η φιλικότερη σε σχέση με τις άλλες θαλάσσιες πηγές ενέργειας.  Η χερσαία κυματική συσκευή μπορεί να συνδυαστεί με κυματοθραύστη/μικρό λιμάνι και επομένως το αρχικό κόστος να μην είναι τόσο υψηλό.  Το κυματικό δυναμικό μπορεί να υπάρχει αλλά χρειάζονται συνεχόμενα και δυνατά κύματα για να μπορεί να παραχθεί σημαντική ποσότητα ενέργειας.  Ακριβή τεχνολογία διότι πρέπει να επιβιώσει ακόμα και στις χειρότερες καιρικές συνθήκες  Μπορεί να πρακαλέσουν οπτική ενόχληση οι συκευές που τοποθετούνται στα βαθιά και ρηχά νερά.  Οι συσκευές βαθιών και ρηχών νερών μοιράζονται τον ίδιο χώρο με τους αλιείς, τις θαλάσσιες μεταφορές και τις παράκτιες ανεμογεννήτριες.

Κυματική ενέργεια Κυματικό δυναμικό στη Νάξο

Χάρτης Ευρωπαϊκού κυματικού δυναμικού Το κυματικό δυναμικό στην Ελλάδα κυμαίνεται από 5 – 15 kW/m

Χάρτης σημαντικού ύψους κύματος στην Ελλάδα

Κυματική ενέργεια Χάρτης Νάξου με πιθανές περιοχές εγκατάστασης κυματικών μηχανών Περιοχή 1: • 205 km2 • 414 μηχανές • 350 MW • 0.75 ΜW/μηχανή • Βάθος = 50 -100 m Περιοχή 2: • 15 km • 5 OWC = 2.5MW • 10 ρηχής = 8MW • Βάθος < 50m

Χάρτης Νάξου από www.rae.gr/geo/

Ο χάρτης θαλάσσιων ΑΠΕ της Νάξου Υποθαλάσσια ρεύματα: • 2 περιοχές • 100 MW • 40 km2 Υπεράκτια αιολικά • 1 περιοχή • 800 MW • 110 km2 Κυματικά • 1 περιοχή (ΒΑ Νάξος) • 10 MW • 5.2 km μήκος • Χερσαίες και ρηχές κυματικές μηχανές

Χάρτης Νάξου από www.rae.gr/geo/