Σχεδιασμός ενεργειακού υβριδικού συστήματος Α.Π.Ε. για την παροχή ισχύος σε μονάδες αφαλάτωσης - εφαρμογή στα άνυδρα νησιά του Αιγαίου

Abstract

Η λειψυδρία στα νησιά του Αιγαίου είναι ένα συνεχώς αυξανόμενο πρόβλημα που χρήζει άμεσης λύσης. Μιας λύσης τόσο οικονομικά όσο και περιβαλλοντικά αποδεκτής. Η παρούσα μελέτη επιχειρεί μια πρόταση λύσης του προβλήματος μέσα από το σχεδιασμό και κυρίως την αξιολόγηση υβριδικών και μη συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την τροφοδότηση μονάδων αντίστροφης όσμωσης στα νησιά του Αιγαίου Πελάγους. Με χρήση του λογισμικού Homer πραγματοποιείται ο σχεδιασμός συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (αιολικής ενέργειας με χρήση ανεμογεννητριών και ηλιακής ενέργειας με χρήση φωτοβολταϊκών στοιχείων). Για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση μελετώνται πέντε διαφορετικά συστήματα που περιλαμβάνουν τους οικονομικότερους συνδυασμούς παραγωγής ενέργειας για σχετικά ποσοστά συμμετοχής ανεμογεννητριών – φωτοβολταϊκών 100% - 0%, 75% - 25%, 50% - 50%, 25% - 75%, 0% - 100%. Εξετάζεται επίσης, τόσο η διασύνδεση των συστημάτων αυτών στο τοπικό ηλεκτρικό δίκτυο των νησιών όσο και η αυτόνομη λειτουργία τους με υποστήριξη από συμβατικές μορφές ενέργειας. Οι υπολογισμοί έγιναν με χρήση μέσων μηνιαίων τιμών μετεωρολογικών δεδομένων και στο επίπεδο δυναμικότητας των μονάδων αφαλάτωσης. Κριτήριο καταλληλότητας των συστημάτων αποτελεί το κόστος του παραγόμενου αφαλατωμένου νερού καθώς και η περιβαλλοντική επιβάρυνση που αποφέρει η χρήση συμβατικών μορφών ενέργειας υπό τη μορφή υποστήριξης και διασφάλισης της συνεχούς λειτουργίας. Η πολυκριτηριακή ανάλυση σε κάθε νησί ξεχωριστά βοηθά στην κατανόηση της λειτουργίας των συστημάτων και στην επιλογή του καταλληλότερου συστήματος για τη διασφάλιση οικονομικής και περιβαλλοντικά αποδεκτής λύσης. Τα εξεταζόμενα νησιά είναι οι Αρκοί, η Ψέριμος, η Ηρακλειά, η Θηρασιά, η Δονούσα, η Αμοργός, η Σίκινος, οι Λειψοί, η Πάτμος, τα Κουφονήσια, η Μεγίστη, η Χάλκη και η Φολέγανδρος.

Water shortage in the islands is a growing problem that needs immediate solution. A solution both economically and environmentally acceptable. This study is a proposal to solve the problem through the design and especially the evaluation of hybrid renewable energy systems to supply power to reverse osmosis units on the islands of the Aegean Sea. The hybrid renewable energy systems were designed using the software Homer (the systems consist mainly of wind turbines and photovoltaic panels). Five different hybrid renewable systems are designed and evaluated for each case. The systems differ on the fraction of installed power of wind turbines and photovoltaic panels. The hybrid systems studied are the cheapest systems with a fraction of installed power of wind turbines and photovoltaic panels of 100% WT - 0% PV, 75% WT - 25% PV, 50% WT - 50% PV, 25% WT - 75% PV, 0% WT - 100% PV. Both autonomous and grid connected energy systems are studied. The calculations were made using monthly average values of meteorological data. The cost of the desalinated water and the environmental consequences due to the use of conventional energy systems (for support and assurance purposes) are the criteria of the evaluation process. The multi-criteria analysis in each island helps in understanding the operation of systems and in deciding which system ensures both economic and environmentally acceptable solution. The islands in question are Arki, Pserimos, Folegandros, Thirasia, Donousa, Amorgos, Sikinos, Lipsi, Patmos, Koufonisia, Halki and Folegandros.