Πλήρης αντικατάσταση των πετρελαϊκών μονάδων ηλεκτροπαραγωγής της Αμοργού με εγκαταστάσεις Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας

Abstract

Όπως δείχνουν πολυάριθμες έρευνες, οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα είναι ήδη πάρα πολύ υψηλές, και αναμένεται να αυξηθούν ακόμα περισσότερο τα επόμενα χρόνια. Έτσι, ο πλανήτης δεν μπορεί να απορροφήσει όλη αυτή τη ρύπανση, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η μέση θερμοκρασία, με όλες τις δυσμενείς επιπτώσεις που προκαλεί αυτό. Η ηλεκτροπαραγωγή έχει μεγάλο μερίδιο ευθύνης για την υπερβολική εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου. Είναι, λοιπόν, αναγκαίο να προσπαθήσουμε να υποκαταστήσουμε τις ρυπογόνες μονάδες που βασίζονται στα ορυκτά καύσιμα με μονάδες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ώστε να μετριάσουμε την κλιματική αλλαγή. Ιδανικό μέρος για να δοκιμασθεί μία τέτοια μετάβαση είναι τα αυτόνομα νησιωτικά συστήματα των Ελληνικών νησιών. Η εργασία αυτή μελετά την πλήρη υποκατάσταση των πετρελαϊκών μονάδων της Αμοργού με μονάδες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Για να επιτευχθεί μία αξιόπιστη ενεργειακή μελέτη σε ένα σύστημα όπου η ηλεκτροπαραγωγή βασίζεται αποκλειστικά σε μονάδες ΑΠΕ, είναι απαραίτητη η ύπαρξη ωριαίων χρονοσειρών για την ταχύτητα του ανέμου καθώς και για την ηλιακή ακτινοβολία στο νησί. Δυστυχώς, τέτοια δεδομένα δεν είναι διαθέσιμα. Συνεπώς, είναι αναγκαία η παραγωγή συνθετικών ωριαίων χρονοσειρών, μέσω στοχαστικών μεθόδων, από τα λιγοστά δεδομένα που υπάρχουν για την Αμοργό. Στη συνέχεια πραγματοποιείται μία ενεργειακή μελέτη όπου αναλύονται τα χαρακτηριστικά του φορτίου του νησιού καθώς και η υπάρχουσα δομή της ηλεκτροπαραγωγής, όπου διαπιστώνεται πως σήμερα η ηλεκτρική ενέργεια στην Αμοργό είναι πολύ ακριβή και ρυπογόνος. Έπειτα, παρουσιάζονται δύο εναλλακτικές για την πλήρη υποκατάσταση των πετρελαϊκών μονάδων από μονάδες ΑΠΕ: Μία υβριδική περίπτωση φωτοβολταϊκών-αιολικών-αποθήκευσης χωρίς τη χρήση βιομάζας και μία άλλη υβριδική περίπτωση φωτοβολταϊκών-αιολικών-αποθήκευσης με χρήση βιομάζας. Οι δύο αυτές εναλλακτικές συγκρίνονται μεταξύ τους ως προς το κόστος της ενέργειας και ως προς άλλες παραμέτρους και σχολιάζεται η συμμετοχή της βιομάζας στην ηλεκτροπαραγωγή. Τέλος, πραγματοποιείται μια μελέτη πραγματοποίησης-εγκατάστασης ενός υβριδικού συστήματος αιολικού πάρκου-αποθήκευσης το οποίο αναλαμβάνει από μόνο του να τροφοδοτήσει το σύνολο του φορτίου της Αμοργού. Απαντώνται θεμελιώδεις ερωτήσεις που αφορούν τον έλεγχο της τάσης και της συχνότητας καθώς και την ποιότητα της ισχύος στο φορτίο. Εξηγείται αν είναι δυνατή η εγκατάσταση ενός τέτοιου συστήματος σήμερα, καθώς και το πόσο κοντά είμαστε στην πλήρη ηλεκτροδότηση από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

As proved by numerous studies, greenhouse gas emissions are already dangerously high and are expected to rise even more in the next few years. Consequently, our planet would not be able to absorb this pollution, which is likely to worsen global warming, with all the negative implications that will follow. Unfortunately, electricity generation has the lion share in the excessive emission of air pollutants. Thus, it is necessary to try to substitute the units that depend on fossil fuels with units that operate with renewable energy sources. Ideal places for trying this transition are the autonomous island systems of the Aegean Islands. This study aims to the complete substitution of diesel generators in Amorgos island, with renewable energy sources. In order to achieve a reliable energy study in a system where the electricity production depends only on renewable energy sources, it is necessary to obtain hourly time-series for wind speed and solar radiation. Unfortunately, such data are not available for Amorgos island. As a consequence, it is necessary to generate synthetic time series through stochastic methods from the poor data available for the island. Then, a pre-feasibility energy study is conducted where load characteristics and current coverage are analyzed. Then, two alternatives for the complete substitution of diesel units from renewable energy sources are presented: One hybrid PV-Wind-Storage case without the use of biomass and one other hybrid PV-Wind-Storage case which includes biomass. The two alternatives are compared between them regarding the cost of energy and the participation of biomass in the electricity generation is commented. Then, the new, renewable, system is compared with the current one in the fields of energy cost and emissions. Finally, a feasibility study of a hybrid wind-storage system which would cover the whole load by itself is conducted. Several fundamental questions are answered, regarding voltage and frequency control as well as load’s power quality. Then, it is explained whether the installation of such a system today is feasible or how close we are regarding electricity generation only from renewable sources.