Συγκριτική μελέτη των διαφορετικών μεθόδων και τεχνολογιών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

• Κύριος συγγραφέας: Πασχαλίδου, Πασχαλίνα
• Άλλοι συγγραφείς: Μήλιας-Αργείτης, Ιωάννης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2010
• Θέματα: Σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας; Οικονομική ανάλυση σταθμών παραγωγής ενέργειας; Ελληνικό ενεργειακό σύστημα; Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας; Electric generation systems; Optimal energy system; Economic analysis of power stations; Co-production of energy and steam; 621.312 1

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση των κυριότερων μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και η ανάλυση όλων των οικονομικών παραμέτρων ώστε να επιτύχουμε τη σχεδίαση του βέλτιστου συστήματος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία παρουσίαση των κυριότερων μονάδων παραγωγής ενέργειας. Αναφέρονται οι αρχές λειτουργίας και το κύκλωμα πάνω στην οποία βασίζεται ο κάθε σταθμός, ο βαθμός απόδοσης του κάθε συστήματος και τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτών. Αρχικά παρουσιάζονται οι ατμοηλεκτρικές, οι αεριοστροβιλικές και οι συνδυασμένου κύκλου συμβατικές μονάδες. Εξηγείται ο θερμοδυναμικός κύκλος λειτουργίας του Rankine πάνω στον οποίο βασίζεται η λειτουργία τους και οι προϋποθέσεις βέλτιστης λειτουργίας. Περιγράφεται ο κύκλος λειτουργίας και οι μετατροπές ενέργειας που πραγματοποιούνται στους στροβίλους και τα πρόσθετα μηχανήματα. Στην συνέχεια γίνεται αναφορά στους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ροής ποταμού και αποθήκευσης ενέργειας. Εξηγείται η μελέτη για την δημιουργία ενός τέτοιου σταθμού, αναλύονται οι υποδομές και οι κτιριακές εγκαταστάσεις που απαιτούνται. Κατόπιν, περιγράφονται οι πυρηνικοί σταθμοί. Αναλύεται η πυρηνική σχάση, παρουσιάζεται ο πυρηνικός αντιδραστήρας και τα είδη του. Εν συνέχεια, επισημαίνονται οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Για τα αιολικά συστήματα μελετάται η εγκατάστασή τους και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Αναφέρεται η δομή της ανεμογεννήτριας, η αρχή λειτουργίας και τα διάφορα είδη ανεμογεννητριών και αιολικών πάρκων που βρίσκουν εφαρμογή σήμερα. Για τα φωτοβολταϊκά συστήματα, περιγράφεται η βασική αρχή λειτουργίας τους, το φωτοβολταϊκό φαινόμενο καθώς και η δομή του συστήματος. Αναλύονται τα συστήματα επίπεδων και συγκεντρωτικών πλαισίων που υπάρχουν και οι διάφορες συσκευές που απαρτίζουν το φωτοβολταϊκό σύστημα. Επίσης, περιγράφονται τα συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο, καθώς και τα απομονωμένα. Κλείνοντας το κεφάλαιο, αναφέρονται τα γεωθερμικά συστήματα, οι κυψέλες καυσίμου και τα συστήματα παραγωγής ηλεκτρισμού από ενέργεια βιομάζας και παλιρροϊκής. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι πηγές ενέργειας και συγκεκριμένα τα ορυκτά καύσιμα. Γίνεται μία κατηγοριοποίηση σύμφωνα με τον ενεργειακό πόρο, εξετάζοντας τα αποθέματα, τη ζήτηση και την παραγωγή τους. Δίνονται πληροφορίες για το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, τον άνθρακα και τα πυρηνικά καύσιμα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον λιγνίτη, λόγω των αποθεμάτων που υπάρχουν στην χώρα μας, και παρατίθεται μία ανάλυση ενός λιγνιτικού θερμοηλεκτρικού συστήματος. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος σχεδιασμού ενός βέλτιστου συστήματος. Για την παραγωγή του βέλτιστου συστήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί παράμετροι που περιλαμβάνουν την πηγή ενέργειας, τον τύπου του ενεργειακού συστήματος, την εκτίμηση του κόστους παραγωγής και των εγκαταστάσεων καθώς και την επιλογή τοποθεσίας. Αυτές οι αποφάσεις βασίζονται σε έναν αριθμό από τεχνικούς, οικονομικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες που είναι σε μεγάλο βαθμό άσχετοι μεταξύ τους. Αναφέρονται οι μέθοδοι υπολογισμού του κόστους συντήρησης και λειτουργίας ενός ενεργειακού συστήματος. Γενικά ως συμπέρασμα δεν μπορούμε να καταλήξουμε σε έναν κανόνα, γιατί η βέλτιστη λύση είναι απόρροια αναγκών, προτεραιοτήτων και παραμέτρων που προκύπτουν σε κάθε περίπτωση Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσεται μία μελέτη οικονομικής φύσεως. Για μια ενεργειακή επένδυση είναι απαραίτητη μία ανάλυση δαπανών του κύκλου ζωής της. Μέσω της ανάλυσης αυτής αξιολογούνται οι συνολικές κύριες και λειτουργικές δαπάνες, λαμβάνεται υπόψη η «χρονική αξία» των χρημάτων και ενσωματώνονται οι διακυμάνσεις στην τιμή των καυσίμων. Η ανάλυση δαπανών κύκλων ζωής εξετάζει το κόστος κατά τη διάρκεια της ζωής του συστήματος και όχι μόνο το αρχικό κόστος. Έτσι είναι ευκολότερη η συγκριτική μελέτη των συστημάτων που θέλουμε να εγκαταστήσουμε. Στο πέμπτο κεφάλαιο ως αποτέλεσμα ενός οικονομικότερου οπότε και βέλτιστου συστήματος αναφέρεται η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Τα συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας παράγουν ταυτόχρονα αξιοποιήσιμη ηλεκτρική και θερμική ενέργεια μέσω ενός ενιαίου συστήματος. Η παραγόμενη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για θερμική χρήση όσο και για ψύξη ή κλιματισμό. Βασικό πλεονέκτημα και κίνητρο εφαρμογής της αποτελεί η αυξημένη απόδοση του συστήματος, έναντι της χωριστής λειτουργίας συμβατικών συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής και θερμικής ενέργειας. Η εξοικονόμηση αυτή προκύπτει από την ανάκτηση και αξιοποίηση της θερμότητας, που διαφορετικά θα απορριπτόταν στο περιβάλλον Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζεται το ελληνικό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το Ελληνικό ενεργειακό σύστημα βρίσκεται την τελευταία δεκαετία σε φάση σημαντικών αλλαγών. Η διείσδυση του φυσικού αερίου, η κατασκευή των διευρωπαϊκών δικτύων, η προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και εξοικονόμησης ενέργειας και τέλος η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν τα νέα δεδομένα του. Σημαντικές είναι οι επιπτώσεις των νέων αυτών δεδομένων στην ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού της χώρας, στην μείωση της εξάρτησης της από το εισαγόμενο πετρέλαιο, με όλα τα συνεπαγόμενα οφέλη στην εθνική οικονομία, στην εξοικονόμηση μη ανανεωνόμενων ενεργειακών πόρων, στην αύξηση της αποδοτικότητας των διαδικασιών παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας, στην προστασία του περιβάλλοντος και τέλος στην βελτίωση των παρεχομένων υπηρεσιών στους καταναλωτές.