Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ...

76
Μελέτη του Ενεργειακού Συστήματος της Ικαρίας Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας Κατσάφαρος Χ. Ιωάννης ΑΜ:3963 Πάτρα, Δεκέμβριος 2011 ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: ΠΥΡΓΙΩΤΗ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΗΕ ΔΙΕΥΘ. ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΔΗΣ ΑΝΤΩΝΙΟΣ

description

Katsafaros Ioannis Thesis Presentation Power System of Ikaria

Transcript of Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ...

Page 1: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

Μελέτη του Ενεργειακού Συστήματος της Ικαρίας

Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας

Κατσάφαρος Χ. ΙωάννηςΑΜ:3963

Πάτρα, Δεκέμβριος 2011

ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: ΠΥΡΓΙΩΤΗ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

ΤΟΜΕΑΣ ΣΗΕΔΙΕΥΘ. ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΔΗΣ ΑΝΤΩΝΙΟΣ

Page 2: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

Περιεχόμενα εργασίας

• Επισκόπηση του ΣΗΕ της νήσου Ικαρίας.• Προσομοίωση με το λογισμικό HOMER.• Κεραυνικά πλήγματα στις γραμμές.

Page 3: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

1. Εισαγωγή

• Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ)• Πηγές, ΑΠΕ• Το Ελληνικό ΣΗΕ, ΑΣΠ• Σκοπός της εργασίας• Μεθοδολογία

Page 4: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

2.1 Γεωγραφικές πληροφορίες

• Υψόμετρο 1.041 m• Διάσπαρτη οικιστική ανάπτυξη• 8.410 μόνιμοι κάτοικοι, 25.440 το καλοκαίρι• Κατανάλωσης ενέργειας μακρυά από τον ΤΣΠ

Page 5: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

2.1 Γεωγραφικές πληροφορίες

Page 6: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

2.2 Ιστορικά στοιχεία• Υδρόμυλοι τεχνητής πτώσης (18ος αιώνας)• Ανεμόμυλοι (19ος)• Κάρβουνο από δασική ξυλεία, καμίνια• Εταιρία ηλεκτροφωτισμού Αγ.Κηρύκου (1929)• Εξαγορά από την ΔΕΗ (1963)• Τοπικός Σταθμός Παραγωγής Αγ.Κηρύκου (1965)• Ολοκλήρωση εξηλεκτρισμού οικισμών (1981)

Page 7: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

ᅠ 3. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

3.1 ΤΣΠ Αγίου Κηρύκου3.2 Ανεμογεννήτρια (Α/Γ) στο Περδίκι3.3 Υβριδικό Ενεργειακό Έργο Ικαρίας

Page 8: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου

3.1.1 Περιγραφή• Πετρελαϊκές εμβολοφόρες μονάδες• Όρια ισχύος λειτουργίας μηχανών• Γεννήτριες, βρόχοι ελέγχου P-f και C-V

Page 9: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου

Page 10: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου3.1.2 Λειτουργία• Τροφοδοσία, diesel ή μαζούτ• Εκκίνηση, συγχρονισμός, ανάληψη φορτίου• Μεταγωγή καυσίμου, σβέση• Ψύξη, θέρμανση, λίπανση, απόβλητα• Ηλεκτρικά υποσυστήματα, πίνακες ελέγχου

Page 11: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου

3.1.3 Έλεγχος του σταθμού• Διακοπτικές συσκευές, ασφάλειες• Ηλεκτρονόμοι και μετρητικές διατάξεις• Ζυγοί ζεύξης, πίνακες και χειριστήρια

Page 12: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου

Μονάδα αρ.3, Δ/Ι (CB)

Page 13: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου

Κέντρο Ελέγχου Ενέργειας• Κατανομή φορτίου• Χωρητική αντιστάθμιση• Εσωτερικό δίκτυο

Page 14: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.1 ΤΣΠ Αγ.Κηρύκου3.1.4 Παραγωγή του σταθμού• Συνολική 2009: 27.860.066 kWh• Καθαρή 2009: 26.176.618 kWh• Κόστος, αιχμές, αύξηση

Page 15: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.2 Αιολικό σύστημα

3.2.1 Περιγραφή• 1 Α/Γ Enercon E40/6.44 στο Περδίκι, ιδιώτη• 600 kW, σύγχρονη, AC/DC/AC• Μεταβλητού pitch, χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων

Page 16: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.2 Αιολικό σύστημα

• Τεχνικά χαρακτηριστικά• Λειτουργία• Tip-to-wing ratio, συντελ. αεροδ. απόδοσης (max 0,593)

• Kαμπύλη ισχύος, απόδοση• Υποσυστήματα• Έλεγχος• Χειρισμός• Προστασία

λ=ω⋅RV

P M=C pλ⋅P A

Page 17: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.2 Αιολικό σύστημα

Page 18: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.2 Αιολικό σύστημα3.2.2 Αιολική παραγωγή• Στιγμιαία ισχύς, set-points• 2009: 2.399.115 kWh (συνεισφορά 7,9 %)

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

P min (kW) P max (kW)

Page 19: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.2 Αιολικό σύστημα

• Αιολικό δυναμικό 9,31 m/sec• Capacity factor 46,5 %

• Διακυμάνσεις, διείσδυση

Cf =E realk W h

365ημέρες⋅24 h ⋅P nomk W

Ιανο

υάρι

ος

Φεβ

ρουά

ριος

Μάρ

τιος

Απ

ρίλι

ος

Μάι

ος

Ιούν

ιος

Ιούλ

ιος

Αύγ

ουστ

ος

Σεπ

τέμβ

ριος

Οκτ

ώβρ

ιος

Νοέμ

βριο

ς

Δεκ

έμβρ

ιος

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000ΤΣΠ ΙκαρίαςΑ/Γ Λακιού

Page 20: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.3 Υβριδικό Ενεργειακό Έργο3.3.1 Περιγραφή

(α) Α/Π 2,7 MW (3 x 900 kW)(β) 2 ΜΥΗΣ, φράγμα, 1 + 3,1 = 4,1 MW(γ) Αποταμίευση: 2 δεξαμενές, ΜΥΗΣ 3,1+ αντλίες 2 MW

ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΙΣΧΥΣ: μέχρι 6,8 MW

• 23.000.000 €

Page 21: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.3 Υβριδικό Ενεργειακό Έργο

Page 22: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

3.3 Υβριδικό Ενεργειακό Έργο

3.3.2 Λεπτομέρειες• Σωληνώσεις, pelton, γεννήτριες• Αντλιοστάσιο, Α/Π• Ισχύς, απόδοση:

3.3.3 Λειτουργία• Εποχιακή, αποθήκευση• 10.096 MWh ετησίως (30%)• Βάση το χειμώνα, αιχμή το καλοκαίρι• Διαχείριση, κατανομή φορτίου, έλεγχος• Ευστάθεια συχνότητας

P el=ρ⋅Q⋅g⋅H n⋅n watt

Page 23: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

4.1 Διανομή, μέση τάση4.1.1 Γενικά• Εναέριες γραμμές 15,5 kV, ακτινικό δίκτυο• Περιγραφή κατασκευών

4.1.2 Λεπτομέρειες• Στύλοι, βραχίονες, επίτονα, μονωτήρες, αγωγοί• Σχεδιασμός, τάνυση αγωγών• Ηλεκτρική συμπεριφορά γραμμών

4.1.3 Άλλος εξοπλισμός• Διακοπτικές συσκευές (Α/Ζ, Δ/Φ, Δ/Ι), ασφάλειες• Προστασία από υπερτάσεις, απαγωγείς, γειώσεις• Μετρητικές διατάξεις, μονωμένα καλώδια

Page 24: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

4.1 Διανομή, μέση τάση4.1.4 Δίκτυο• 3 κορμοί: R210, R220, R230• Τάση, διόρθωση• Έλεγχος, χειρισμοί, γεφυρώσεις

Page 25: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

4.2 Διανομή, χαμηλή τάση

4.2.1 Γενικά

4.2.2 Υποσταθμοί (Υ/Σ)• Μετασχηματιστές (Μ/Σ)• Προστασία, γειώσεις, pillar

4.2.3 Γραμμές• Στύλοι, αγωγοί, καλώδια• Γειώσεις, δίκτυα, ασφάλειες

4.2.3 Καταναλωτές• Παροχετεύσεις, γειώσεις, εσωτερικές εγκαταστάσεις• Δημοτικός φωτισμός, ειδικοί καταναλωτές

Page 26: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.1 Παραγωγή συστήματος

5.1.1 Ετήσια διακύμανση• Στιγμιαία ισχύς (kW)

Page 27: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.1 Παραγωγή συστήματος5.1.2 Ημερήσια διακύμανση

• Μέσο φορτίο, συντελεστές ομοιομορφίας και φόρτισης

P m=E

24hmo=

P min

P maxm=

P m

P max

Page 28: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.1 Παραγωγή συστήματος5.1.3 Μελλοντική αύξηση

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2007

2009

2011

2013

2015

2017

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Μέγιστο φορτίο: (MW) Ετήσια ζήτηση ενέργειας: (GWh)

Page 29: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.2 Σφάλματα συστήματος

5.2.1 Σφάλματα στον σταθμό

(α) Από το δίκτυο (απώλεια φορτίου)(β) Από τον ΤΣΠ (απώλεια ισχύος)

ΑΠΟΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΑΠΟΡΡΙΨΗ ΜΟΝΑΔΑΣ

ΚΑΤΑΡΡΕΥΣΗΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

ΠΑΡΑΓΩΓΗ<>ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ

Page 30: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.2 Σφάλματα συστήματος• Στιγμιαία αποκοπή γραμμών• Μερική ή ολική διακοπή, καταγράφεται η αιτία

• Έτος 2009: 68 συμβάντα (5min-14hr), 4 blackout• 23 από δίκτυο (καιρός ή βλάβη), 40 από εντολή

Page 31: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.2 Σφάλματα συστήματος5.2.2 Σφάλματα στο δίκτυο

• Απώλεια μόνωσης: διάσπαση αέρα, λαδιού, στερεών• Ρύπανση μονωτήρων, κεραυνοί, άνεμος• Ηλεκτρονόμοι γραμμών• Αποκατάσταση, ΣΑΒ

5.2.3 Άλλα προβλήματα

• Δίκτυο ΧΤ, απομακρυσμένοι• Ποιότητα ισχύος, αρμονικές• Περιβαλλοντικά, παρεμβολές

Page 32: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

5.2 Σφάλματα συστήματος

Page 33: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

6. Εξέλιξη του συστήματος6.1 Ένταξη υβριδικού, αναβάθμιση του ΤΣΠ6.2 Επέκταση του δικτύου (R240/250, R260, R270)

Page 34: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

6.3 Εξέλιξη - ΑΠΕ6.3.1 Αιολικά συστήματα• Δυναμικό• Όρια διείσδυσης• Α/Π Στραβοκουντούρας 2,7 MW, άλλες αιτήσεις • Α/Π 330 MW (110 Α/Γ) + ηπειρωτική διασύνδεση

Page 35: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

6.3 Εξέλιξη - ΑΠΕ

6.3.2 Φωτοβολταϊκά συστήματα• Πληροφορίες• Αυτόνομα ή διασύνδεση ΧΤ (οικιακά, σταθμοί)• Ηλιακό δυναμικό

Page 36: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

6.3 Εξέλιξη - ΑΠΕ

• Προοπτικές μέχρι 1.040 kWp (ΡΑΕ)• Αιτήσεις, σταθμός 300 kW στα Θέρμα• Τεχνικά χαρακτηριστικά

Page 37: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

6.3 Εξέλιξη - ΑΠΕ6.3.3 Γεωθερμία• Πληροφορίες• Θερμές πηγές, πιθανό γεωθερμικό πεδίο• Πηγή Λευκάδας: 3,18 Gwth ετησίως (τηλεθέρμανση)

Page 38: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

6.4 Εξέλιξη - διασύνδεση• Πλεονεκτήματα• HVAC - HVDC• Σενάρια, Α/Π 330 MW

Page 39: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.1 Προσομοίωση7.1.1 Γενικά περί προσομοίωσης

7.1.2 Το λογισμικό HOMER Energy (NREL)http://homerenergy.com/

Page 40: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.1 ΠροσομοίωσηΒασικά οικονομικά μεγέθη• Πληθωρισμός f• Ονομαστικό επιτόκιο i'• Πραγματικό επιτόκιο i=(i'-f)/(1+f)• Συντελ. ανάκτησης κεφαλαίων CRF• Ετησιοποιημένο κόστος Cann• Καθαρό τρέχον κόστος NPC• Κόστος ενέργειας COE

Περιορισμοί του HOMER• Απλουστεύσεις μοντέλου• Αμετάβλητο σύστημα και μεγέθη• Όχι γραμμές, βλάβες, εκκίνηση, μεταβατικά, ευστάθεια• Στιγμιαίες αποφάσεις, δεν προβλέπει• Προτεραιότητα στα ΑΠΕ χωρίς set-points• Υποθέτει αντίστοιχους χειρισμούς

CRF= i⋅1i N

1i N−1

C ann=C⋅C RF

NPC=C ann , total

CRF

C O E=C ann,totΓ ΙΑΠΑΡΑΓ ΩΓ ΗΩΦ ΕΛΙΜΗΣΗΛ.ΕΝ ΕΡΓ .

Ε ΩΦ ΕΛΗΛ/έ τ ο ς

Page 41: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠ7.2.1 Κατασκευή μοντέλου• Παρόν σύστημα (2010)• Με / χωρίς ανεμογεννήτρια• Για 25 χρόνια, βήμα 1hr

• Φορτίο: σύνθεση από καταγραφές• Δεδομένα, τυχαιότητα, κλιμάκωση

Page 42: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠ• Α/Γ Enercon E40/6.44 (Περδίκι)• Καμπύλη ισχύος από επίσημα στοιχεία και καταγραφές• Διάρκεια ζωής 20 χρόνια• Κόστη, σαν να άνηκε στην ΔΕΗ

• ΤΣΠ: 10 Θερμικές μονάδες• Διαθέσιμη ισχύς (max και min)• Εκτίμηση διάρκειας ζωής (γενική επισκευή)• Κόστη σύμφωνα με ονομ. ισχύ• Οριακό κόστος O&M (ανά kWh) + σταθερό (ανά kW)

Page 43: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠ• Καύσιμα: Diesel2 και Μαζούτ, πυκνότητες από ΤΣΠ• Μαζούτ λιγότερο θερμογόνο ανά kg, περισσότερο ανά lt• Ρύποι μονάδων: default• Κατανάλωση μονάδων: με το Fuel Curve Calculator • Ειδική κατανάλωση / κατανάλωση χωρίς φορτίο• Για κάθε μονάδα, με Diesel και αναγωγή σε Μαζούτ• ΠΑΡΑΔΟΧΗ: ίδια κατανάλωση, πέφτει η απόδοση

Page 44: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠ• Χρονοδιαγράμματα μονάδων

Page 45: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠΔήλωση πόρων

• Αιολικό δυναμικό c=9,31 m/sec, k=1,68• Μηνιαία διακύμανση από ΕΜΥ, κλιμάκωση• Sensitivity values• Ύψος 50 m, υψόμετρο 0 m (όχι 550 m)• Συμμετρική θέση (autocorrelation 0,9)• Χαμηλή βλάστηση (μικροανάγλυφο 0,1 m)• Ημερήσια διακύμανση 0,15 με αιχμή 03:00 πμ

Page 46: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠ• Τιμές καυσίμων 2010• Οικονομικά μεγέθη: f=3, i'=5, i=2,3• Στρεφόμενη εφεδρεία για 25% του φορτίου• Στρεφόμενη εφεδρεία για 100% της Α/Γ (sens. values)• Πρόστιμο υπέρβασης δικαιωμάτων ρύπων 150 €/tn CO2

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑΒελτιστοποίηση• Η Α/Γ συμφέρει• Εξοικονομεί 592.694 lt καυσίμου ετησίως

Page 47: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠΑποτελέσματα εξομοίωσης• Καύσιμα: 6.874.489 lt/έτος• O&M costs, πρόστιμα• Απόσβεση Α/Γ σε 2 έτη

Page 48: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠΑποτελέσματα εξομοίωσης• Πλεόνασμα ισχύος (set points)• Υπερεκτίμηση διείσδυσης Α/Γ

Page 49: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠΑποτελέσματα εξομοίωσης• Α/Γ: Cf=50,7 %, Mean=304 kW, COE=0,036 €/kWh• (Αμοίβεται με 0,09 €/kWh)• Μονάδες: ρεαλιστική χρήση• Ρύποι: 21.480 tn CO2• Όριο: 19.684 tn CO2• Πρόστιμο: 269.449 €/έτος

Page 50: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.2 Προσομοίωση ΑΣΠΑνάλυση ευαισθησίας• Διατηρείται η βιωσιμότητα της Α/Γ με λιγότερο αέρα• Θερμική εφεδρεία αιολικών; συνέπειες• Στην πράξη μέχρι 50%, set points και όχι πλεόνασμα

Page 51: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕΚατασκευή μοντέλου• Παρόν σύστημα, διερεύνηση επιπλέον ΑΠΕ• Α/Γ: μοντέλο Ε40, περισσότερες + έκπτωση

• Φ/Β: κατανεμημένη παραγωγή• Σύνδεση AC, περιλαμβάνει inverter• 30°, σταθερά, προς Ν• 25 χρόνια ζωής, 15 λόγω inverter

Page 52: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕΗλιακό δυναμικό• Περιοχή Αγ.Κηρύκου, δεδομένα NASA (HOMER)• Κλιμάκωση σύμφωνα με PVGIS (γεωγραφική σκίαση)

Επίδραση θερμοκρασίας• Μεσογειακά δεδομένα• Κλιμάκωση με ΕΜΥΡυθμίσεις εφεδρείας• +25% Φ/Β

Page 53: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ• Α/Γ: 3x600=1.800 kW, Φ/Β: 200 kWp• Συμφέρουν και άλλοι συνδυασμοί, μέχρι 7 Α/Γ• Εξαλείφεται το πρόστιμο (από 2 Α/Γ + 400 MWp)• Διείσδυση ΑΠΕ > 20 % (!)

Page 54: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕΑποτελέσματα εξομοίωσης(βέλτιστο σύστημα)• Capital costs• Απόσβεση σε 6 έτη• 747.680 lt/έτος• Δεν προτιμώνται Φ/Β

Page 55: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

Αποτελέσματα εξομοίωσης(βέλτιστο σύστημα)• Πλεόνασμα ενέργειας: Α/Γ• Απορριπτόμενη αιολική

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕ

Page 56: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕ

Αποτελέσματα εξομοίωσης

Φ/Β παραγωγή COE 0,13 €/kWh (Αμοιβή 0,55 ή 0,45 €/kWh) Μείωση απόδοσης το καλοκαίρι Max 190 kW Cf=17,4 %, διείσδυση 1,17 %

Ανεμογεννήτριες Υπερεκτίμηση Cf=50,7 %, διείσδυση 30 %

Page 57: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕΑνάλυση ευαισθησίας• Επίδραση αιολικού δυναμικού: ίδιες Α/Γ, άλλα Φ/Β• Λιγότερη αιολική εφεδρεία: μέχρι 6-7 Α/Γ, 0 Φ/Β

Page 58: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.3 Προσομοίωση ΑΠΕΑνάλυση ευαισθησίας• Φθηνότερο NPC, COE• Πλεόνασμα, διείσδυση ΑΠΕ• Απόρριψη αιολικών, εφεδρεία;

Page 59: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 ΠροσομοίωσηΥβριδικού

ΜΟΝΤΕΛΟ(α) Αιολικό πάρκο(β) Εποχιακή παραγωγή των 2 ΜΥΗΣ(γ) Αντλησιοταμίευση με μπαταρία

Α/Π Στραβοκουντούρας• Μοντέλο Enercon E44 900 kW• Ύψος 16m, λιγότερο δυναμικό (7,5m/s)• 3 Α/Γ

Page 60: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΕποχιακή παραγωγή• Πλασματική σταθερή ροή (μέσος όρος διαθέσιμης)• Εκτίμηση από υπερχείλιση, μηνιαία βροχόπτωση• 2 ΜΗΥΣ, 3 στρόβιλοι: εικονικό στοιχείο Hydro• Εικονική ροή ώστε lt/sec=kW• Ίδια ροή στους 2 ΜΥΗΣ, ίση στους 2 στρόβιλους• 50 έτη ζωής, κόστος Άνω ΜΥΗΣ (4.500 €/kW + 1,5% O&M)

Page 61: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΑντλησιοταμίευση: Μπαταρία + converter

• Inverter 3,1 MW = ΜΥΗΣ, απόδοση 82,5 % (με αγωγούς)• Rectifier 2,7 MW = αντλιοστάσιο, απόδοση 83,6 %• Απόδοση κύκλου 69 %

• Ροή νερού 700 lt/sec = 3.100 MW ισχύς• Χωρητικότητα 15 % δεξαμενών: 12.000 m3• Ροή νερού με 700 lt/sec = 4,762 hr διάρκεια• Αποθηκευμένη ενέργεια 14,76 GWh• Σταθερό ρεύμα, άπειρη ζωή, όχι απώλειες• Κόστος Κάτω ΜΥΗΣ (+ Άνω + Α/Π = 23.310.000 €)• Έως 6 μπαταρίες (μέχρι το 90 % των δεξαμενών)

Page 62: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση Υβριδικού• Νέο χρονοδιάγραμμα ΤΣΠ• Αιολική εφεδρεία: 0% (έως 100% με sensitivity)• Load Following, Cycle Charging με SOC=0% (έως 100%)• Αδυναμία HOMER: προτεραιότητα ΑΠΕ στο φορτίο

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

• Το έργο είναι βιώσιμο (μείωση NPC και COE)• Καλύτερο από απλές ΑΠΕ• Προτείνεται Load Following• Εξοικονομεί 3.167.536 lt ετησίως (1.672.172 €)• Εξάλειψη προστίμου CO2

Page 63: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΑποτελέσματα βελτιστοποίησης• Βελτιώνεται με περισσότερη αποθήκευση (90% δεξαμενών)

• Φθηνότερο με περισσότερα ΑΠΕ στο νησί• 15%: έως 7,5 MW αιολικά, 1.250 kWp Φ/Β, 80% ΑΠΕ• 90%: έως 9,9 MW αιολικά, 2.500 kWp Φ/Β, 83% ΑΠΕ

• ΔΕΝ επαρκεί για μεγαλύτερο φορτίο• Με αναβάθμιση ΤΣΠ μέχρι το 2018

Page 64: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΕξομοίωση βέλτιστου (15%, LF)• Απόσβεση σε 19,8 έτη (15,8 χωρίς επιτόκιο)

Page 65: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΑποτελέσματα εξομοίωσης• Πλεόνασμα ενέργειας: Hydro + Α/Γ

Page 66: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΑποτελέσματα εξομοίωσης• Α/Π Στραβοκουντούρας: Cf=31,5%, διείσδυση 28,4 %• Δείχνει να παράγει περισσότερο• Α/Γ Περδίκι: δείχνει να μην επηρεάζεται• Εποχιακή υδρ. παραγωγή: Cf=29,3%, διείσδυση 27,8%• Περισσότερο, 7.284 MWh ετησίως, 6.000 MWh (ΔΕΗ)• Μονάδες ΤΣΠ: κυρίως 8,3,1,2• Αντλησιοταμίευση: υποχρησιμοποιείται• Τα αποθέματα εξαντλούνται γρήγορα (προτεραιότητα)

Page 67: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΑποτελέσματα εξομοίωσης• Στάθμη δεσμευμένου νερού για αντλησιοταμίευση• Δεν επαρκεί Αύγουστο / Πάσχα (λάθος διαχείριση)

Ετήσια παραγωγή Υβριδικού:HOMER: 10,5 GWhΔΕΗ: 10,9 GWh

Page 68: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση ΥβριδικούΑνάλυση ευαισθησίας• Αυξάνοντας το SOC, προτιμάται CC• Ορθολογικότερη χρήση νερού• Αυξάνοντας την αιολική εφεδρεία, πάλι CC (μέχρι 50%)

Page 69: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7.4 Προσομοίωση Υβριδικού

Ανάλυση ευαισθησίας• NPC,COE• Διείσδυση ΑΠΕ• Πλεόνασμα

Page 70: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

7. Προσομοίωση

Σύνοψη

Page 71: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

8. Αναμενόμενα πλήγματα8.1 Ανασκόπηση• Το φαινόμενο του κεραυνού (σχηματισμός, αποτελέσματα)• Πλήγματα στις γραμμές μέσης τάσης (συνέπειες, ΣΑΒ)• Μέθοδοι υπολογισμού αναμενόμενων σφαλμάτων

ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΕΡΑΥΝΩΝ5,318 ανά km2 ετησίως

N g=0 ,04⋅T 1,25

Page 72: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

8. Αναμενόμενα πλήγματα

Ν d=N g⋅Ae⋅C e

N =N g⋅28⋅h 0,6b

10

• Ισοδύναμη επιφάνεια• Αe = (ΜΗΚΟΣ) x 0,0738 km2/km

• ΙΕΕΕ 1410, Eriksson• CFO=152 kV, Nind=10,6 /100km• Ns=N(1-Sf)

Page 73: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

8. Αναμενόμενα πλήγματα8.2.1 Υπολογισμοί σε όλο το δίκτυο (120km)• Γενική προσέγγιση: περιβάλλον,CFO• Υπερεκτίμηση καταγεγραμμένων• Μήκος, ΧΤ, καιρός

Page 74: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

8. Αναμενόμενα πλήγματα8.2.2 Υπολογισμοί σε κλάδο (2km)• Ορεινή τοποθεσία, βραχώδες έδαφος, Τ/Π εγκαταστάσεις• 5-6 κατεστραμμένοι Μ/Σ το χρόνο

Page 75: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

8. Αναμενόμενα πλήγματαΤρόποι αντιμετώπισης

• OGW, διπλού κυκλώματος• Γείωση• ΣΑΠ στους Υ/Σ• Απαγωγείς υπερτάσεων• CFO (επίτονα, στηρίγματα)

Page 76: Κατσάφαρος Ιωάννης Παρουσίαση Διπλωματικής ΣΗΕ Ικαρίας

Σας ευχαριστώ.