Υπλογιστική μοντελοποίηση δράσεων για τη βελτίωση του βαθμού απόδοσης μονάδων ηλεκροπαραγωγής ορυκτών καυσίμων

Abstract

Η παρούσα Διπλωματική εργασία έχει θέμα «Υπολογιστική μοντελοποίηση δράσεων για τη βελτίωση του βαθμού απόδοσης μονάδων ηλεκτροπαραγωγής ορυκτών καυσίμων». Η μελέτη έγινε με χρήση υπολογιστικού προγράμματος, μέσω του οποίου μοντελοποιήθηκαν τέσσερις μονάδες, ενώ οι προτεινόμενες δράσεις για τη βελτίωση του βαθμού απόδοσης δόθηκαν από αναφορές τις Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού (Δ.Ε.Η.). Η δομή της συγκριμένης μελέτης αναλύεται στη συνέχεια. Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας, και ιδιαίτερα της ηλεκτρικής ενέργειας, η μείωση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων, η δυναμική εισχώρηση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.) στο ενεργειακό ισοζύγιο, αλλά και η κλιματική αλλαγή, είναι τα κυριότερα σχήματα που συνθέτουν το ψηφιδωτό της ενεργειακής κατάστασης παγκοσμίως. Το πρώτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας παρουσιάζει με χρήση στατιστικών δεδομένων την ως άνω περιγραφείσα κατάσταση, και ειδικότερα εστιάζει στις μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και στην κατανάλωση αυτής στην Ελλάδα και παγκοσμίως, αφού πρώτα γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή στη βιομηχανία παραγωγής ηλεκτρισμού. Το δεύτερο κεφάλαιο αποτελεί συνέχεια του πρώτου, καθώς περιγράφει το δυναμικό των μονάδων παραγωγής ηλεκτρισμού της Δ.Ε.Η., οι οποίες αποτελούνται από Α.Η.Σ., Υδροηλεκτρικούς Σταθμούς (Υ.Η.Σ.) και αυτόνομα ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη (Η/Ζ) των μη διασυνδεδεμένων νησιών της Ελλάδας. Επιπλέον, στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται και ο σχεδιασμός της Δ.Ε.Η. για την κατασκευή νέων μονάδων σε όλη τη χώρα. Ολοκληρώνοντας με τα ενημερωτικά στοιχεία των κεφαλαίων ένα και δύο, στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται τα χαρακτηριστικά και η χρήση των ορυκτών καυσίμων. Η ανάλυση γίνεται για τα υγρά (μαζούτ & Diesel), τα αέρια (φυσικό αέριο) και τα στερεά καύσιμα (λιγνίτης & τύρφη), τα οποία αποτελούν τα κύρια καύσιμα για την ηλεκτροπαραγωγή στην Ελλάδα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο φυσικό αέριο και τον λιγνίτη, καθώς το πρώτο είναι το καύσιμο του μέλλοντος, ενώ ο λιγνίτης αποτελεί το εθνικό καύσιμο της Ελλάδας, όπως χαρακτηριστικά το ονομάζει η Δ.Ε.Η.. Στο κεφάλαιο τέσσερα γίνεται μια σύντομη και περιεκτική περιγραφή της τεχνολογίας (θερμοδυναμική ανάλυση) των Α.Η.Σ., των αεριοστρόβιλων, αλλά και των πλέον σύγχρονων και ανώτερων ενεργειακά μονάδων απόδοσης, αυτές του συνδυασμένου κύκλου. Έμφαση δίνεται στις μεθόδους βελτίωσης του βαθμού απόδοσης υφιστάμενων ή και νέων μονάδων παράγωγης ηλεκτρισμού. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μοντελοποίηση των σταθμών της Καρδιάς (μονάδα ΙΙΙ), της Μεγαλόπολης (μονάδα ΙΙΙ), του Αλιβερίου (μονάδα ΙΙΙ) και της μονάδας συνδυασμένου κύκλου των Χανίων (περιοχή Ξυλοκαμάρας). Οι σταθμοί μοντελοποιήθηκαν στο υπολογιστικό πρόγραμμα Gate Cycle (έκδοση 5.51.0.r), της εταιρίας General Electric. Η κάθε μονάδα αρχικά μοντελοποιήθηκε σε συνθήκες σχεδιασμού (σύμφωνα με τα τεχνικά χαρακτηριστικά των δοκιμών παραλαβής), στη συνέχεια το μοντέλο προσαρμόστηκε στις υπάρχουσες συνθήκες (σύμφωνα με αναφορά της Δ.Ε.Η. για τη λειτουργία του σταθμού) και τέλος εξετάστηκε το ενεργειακό όφελος που προσέφεραν οι προτεινόμενες δράσεις της Δ.Ε.Η.. Στη συνέχεια εξετάστηκε η οικονομική βιωσιμότητα της κάθε επένδυσης (δράση), ανάλογα με το ενεργειακό όφελος που προσέφερε. Η παραπάνω διαδικασία δεν ακολουθήθηκε στον σταθμό των Χανίων, καθώς δεν υπήρχε αναφορά της Δ.Ε.Η. για την υπάρχουσα κατάσταση λειτουργίας.