Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Αιολική ενέργεια Νίκος Μαµάσης Τοµέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2013 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αιολική ονοµάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκµετάλλευση του πνέοντος ανέµου ¾ Χρησιµοποιείται από την αρχαιότητα στη ναυσιπλοΐα ¾ Πρόκειται για ανανεώσιµη πηγή ενέργειας, µε ανεξάντλητη και χωρίς κόστος πρώτη ύλη που δεν ρυπαίνει το περιβάλλον ¾ Αξιοποιείται στην παραγωγή µηχανικής (αλευρόµυλοι, άντληση υπόγειων νερών, αποστράγγιση) και ηλεκτρικής (ανεµογεννήτριες) ενέργειας Το όνοµα προέρχεται από την ελληνική µυθολογία. Ο Αίολος είχε οριστεί από τον ∆ια κλειδοκράτορας τον ανέµων και τους προκαλούσε ή τους σταµατούσε κατά βούληση. Οι οκτώ άνεµοι ήταν: Βορέας, Καικίας, Απηλιώτης, Εύρος, Νότος, Λιψ, Ζέφυρος, Σκίρων ‘Κατόπιν φτάσαµε σε ένα νησί, την Αιολία, ένα νησί που ζούσε ο Αίολος, γιός του Ιπποτάδη, φίλος των αθάνατων θεών. Το νησί ήταν πλωτό ζωσµένο από άρρηκτα χάλκινα τείχη, που υψώνονταν κατακόρυφα στα βράχια’ (Οδύσσεια 10.1) 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ¾ Η πρώτη χρήση αιολικής ενέργειας έγινε στη ναυσιπλοΐα, ενώ οι πρώτοι ανεµόµυλοι χρησιµοποιήθηκαν για άλεσµα δηµητριακών και άντληση νερού. ¾ Οι αρχαιότεροι ανεµόµυλοι (κατακόρυφου άξονα) κατασκευάστηκαν στην Περσία τον 6ο έως τον 9ο αιώνα µ.Χ., ενώ η πρώτη γραπτή αναφορά γίνεται στην Κίνα το 13ο αιώνα µ.Χ. ¾ Στην Ευρώπη αναπτύχθηκαν διάφορα είδη ανεµόµυλου (οριζόντιου άξονα) από τον 13ο αιώνα και πιθανόν οι νερόµυλοι να αποτέλεσαν πρότυπο για την κατασκευή τους ¾ Το 17ο αιώνα η ‘τεχνολογία’ µεταφέρεται στην Αµερική όπου οι ανεµόµυλοι χρησιµοποιήθηκαν κυρίως για άντληση νερού ¾ Στην Ελλάδα (ειδικότερα στο Αιγαίο) η χρήση ανεµόµυλων χρονολογείται από το 13ο αιώνα. Το 1960 υπήρχαν 10000 ανεµόµυλοι στο Οροπέδιο Λασιθίου, 2500 στην υπόλοιπη Κρήτη, και 600 στη Ρόδο ¾ Ο πρώτος ανεµόµυλος για παραγωγή ηλεκτρισµού κατασκευάστηκε το 1888 στο Cleveland του Ohio. Είχε διάµετρο πτερωτής 17 µέτρα και ισχύ 12 kW ¾ Σήµερα η ∆ανία χώρα πλούσια σε αιολικό δυναµικό έχει τα πρωτεία στην κατασκευή αλλά και στην χρήση ανεµογεννητριών ¾ Πριν 30 χρόνια, µια τυπική ανεµογεννήτρια ήταν της τάξης των 25 kW. Σήµερα, οι αιολικές µηχανές που κατασκευάζονται είναι της τάξης των 750-3.000 kW ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ∆ΡΟΜΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Βορέας (Τραµουντάνα) Σκίρων (Μαΐστρος) Καικίας (Γραίγος) Ζέφυρος (Πουνέντες) Οι οκτώ βοηθοί του Αιόλου απεικονίζονται στον πύργο των Αέρηδων (κτίσµα του 1ου π.Χ. αιώνα) στην Πλάκα. Λιψ (Γαρµπής) Απηλιώτης (Λεβάντες) Εύρος (Σιρόκος) Νότος (Όστρια) 2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ∆ΡΟΜΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Πύργος των Ανέµων Το επίσηµο όνοµα είναι Ωρολόγιο του Κυρρήστου, (το κατασκεύασε ο Ανδρόνικος ο Κύρρηστος τον 1ο αιώνα π.Χ.). Είχε ανεµοδείκτη, ηλιακό ρολόι και ίσως υδραυλικό ρολόι) Αναπαράσταση του Πύργου των Ανέµων (J. Stuart & N.Revett) ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ∆ΡΟΜΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Πύργος των Ανέµων ΖΕΦΥΡΟΣ ή Πουνέντες (∆). Ευχάριστος, ζεστός και ευνοεί τη βλάστηση. Κυρίως εµφανίζεται την άνοιξη. Απεικονίζεται ως όµορφος νέος που πετά αβίαστα και µε χάρη. Είναι γυµνός και φέρει µόνο ένα µανδύα που τον κρατάει µε τέτοιο τρόπο ώστε να σχηµατίζει ποδιά, η οποία είναι γεµάτη µε ανοιξιάτικα λουλούδια. ΣΚΙΡΩΝ ή Αργέστης ή Μαΐστρος (Β∆). Ξηρός και ψυχρός τον χειµώνα, καυτός και βίαιος το καλοκαίρι. Επηρεάζει άσχηµα την υγεία των ανθρώπων και εµποδίζει τη βλάστηση των λαχανικών. Πήρε το όνοµα του από τις Σκιρωνίδες Πέτρες (Κακιά Σκάλα), επειδή πιστευόταν ότι έπνεε από εκεί. Παριστάνεται βλοσυρός και σκυθρωπός, φορά βαριά ρούχα και κρατάει ένα ανεστραµµένο αγγείο που εκτιµάται ότι είναι τεφροδοχείο µε το οποίο σκορπά στους ανθρώπους και στη φύση στάχτες και αναµµένα κάρβουνα. ΒΟΡΕΑΣ ή Βοριάς ή Τραµουντάνα (Β). Πολύ ψυχρός, δριµύς και πολλές φορές θυελλώδης. Παριστάνεται ως γηραιός άνδρας που φυσά σ' ένα θαλασσινό κοχύλι. Το κοχύλι συµβολίζει τον θόρυβο που κάνει ο Βοριάς όταν φυσά µέσα στις σπηλιές της Αττικής. ΚΑΙΚΙΑΣ ή Γρέγος (ΒΑ). Φέρνει υγρά και βαριά σύννεφα, κρύο µε χιόνι και θύελλες. Έχει όψη αυστηρού γέροντα. Κρατάει ασπίδα µέσα στην οποία υπάρχει χαλάζι το οποίο το σκορπά από όπου περνάει. Περιγραφή: J. Stuart & N.Revett 3 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ∆ΡΟΜΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΗΛΙΩΤΗΣ ή Λεβάντες (Α). Ανατολικός άνεµο (από ηλίου) που φέρνει την ήπια βροχή η οποία γονιµοποιεί τη γη. Έχει την εµφάνιση νέου άνδρα µε λεπτά και ευγενικά χαρακτηριστικά. Στα χέρια του κρατάει προϊόντα της γης που γονιµοποιεί: φρούτα, στάχυα και µια κηρήθρα. ΕΥΡΟΣ ή Σιρόκος (ΝΑ). Φέρνει πολλές βροχές και αποπνικτικό, ζεστό και υγρό καιρό. Παριστάνεται ως ηλικιωµένος άνδρας µε δύστροπη όψη. ∆εν κρατάει τίποτα και είναι ο µόνος από τους ανέµους που δεν έχει να προσφέρει κάτι. Κρατάει απλώς τον µανδύα του. ΝΟΤΟΣ ή Νοτιάς η Όστρια (Ν). Ιδιαίτερα αποπνικτικός, πολύ υγρός και ζεστός άνεµος. Απεικονίζεται ως νεαρός άνδρας που κρατάει µια υδρία ανάποδα, συµβολίζοντας έτσι την υγρασία που προκαλεί. ΛΙΨ ΛΙΒΑΣ ή Γαρµπής (Ν∆). Ο άνεµος που πνέει από τον Σαρωνικό προς την Αθήνα. Κατά τον Ηρόδοτο έρχεται από τη Λιβύη, από την οποία πήρε και το όνοµα του. Απεικονίζεται ως δυνατός και υγιής άνδρας. Στα χέρια του κρατάει τµήµα της πρύµνης ενός πλοίου, υπονοώντας ότι το πλοίο του που έχει στην πρύµνη του τον Λίβα είναι καλοτάξιδο. Οι Έλληνες µετά τη νίκη τους στη ναυµαχία της Σαλαµίνας είχαν αφιερώσει στους ∆ελφούς άγαλµα του Απόλλωνα που στο χέρι του κρατούσε τµήµα της πρύµνης, συµβολίζοντας τα πλοία των Περσών που είχαν παρασυρθεί και καταστραφεί από τον άνεµο Λίβα. Περιγραφή: J. Stuart & N.Revett ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ∆ΡΟΜΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Αντίγραφο του πρώτου Περσικού µύλου Μεσογειακός Αµερικάνικος (18oς αιώνας) 4 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ∆ΡΟΜΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Αγγλικός Ολλανδικός ∆ανικός ∆ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΑΝΕΜΩΝ ΠΟΛΗ Α ΠΟΛΗ Β ΠΟΛΗ Α ΠΟΛΗ Β ΨΥΧΡΟΣ ΑΕΡΑΣ ΘΕΡΜΟΣ ΑΕΡΑΣ Ι∆ΙΑ ΠΙΕΣΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ Ι∆ΙΑ ΠΙΕΣΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΠΟΛΗ Α Χ ΠΟΛΗ Β ΚΙΝΗΣΗ ΑΕΡΑ Η ΠΙΕΣΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ Υ Η ΠΙΕΣΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΜΕΙΩΝΕΤΑΙ 5 ∆ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΑΝΕΜΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΑΥΡΑ ΑΠΟΓΕΙΟΣ ΑΥΡΑ Υ Χ Χ Υ Χ Υ Υ Χ Ζεστό Ψυχρό Ψυχρό Ζεστό ∆ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΑΝΕΜΩΝ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΑΕΡΑ ΣΕ ΟΡΕΙΝΗ ΚΟΙΛΑ∆Α Ηµέρα Νύκτα 6 ∆ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΑΝΕΜΩΝ ΜΟΥΣΩΝΕΣ Υψηλή πίεση ITCZ , Τροπικός του Καρκίνου Τροπικός του Καρκίνου ΕΙΡΗΝΙΚΟΣ ΩΚΕΑΝΟΣ ΕΙΡΗΝΙΚΟΣ ΩΚΕΑΝΟΣ ΙΝ∆ΙΚΟΣ ΩΚΕΑΝΟΣ ΙΝ∆ΙΚΟΣ ΩΚΕΑΝΟΣ ITCZ Υψηλή πίεση Τροπικός του Αιγόκερω ΥΨΟΣ ΒΡΟΧΗΣ (mm) ∆εκέµβριος-Ιανουάριος 1000 800 GOA (INDIA) Υψηλή πίεση Τροπικός του Αιγόκερω ΕΤΟΣ: 2894.4 mm Ιούνιος-Ιούλιος 600 400 200 0 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΪ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ∆ΕΚ ∆ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΑΝΕΜΩΝ ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΜΕ ΤΡΙΑ ΚΥΤΑΡΑ Πολικός αντικυκλώνας Υ Πλάτη νηνεµίας Πλάτη αλόγων Χ Υ Υ Ηadley cells Χ Χ Υ Χ Υ Παραδοχές: • Περιστρεφόµενη γη • Οµοιόµορφα καλυµµένη µε νερό • Ο ήλιος είναι πάνω από τον ισηµερινό Χ Υ Πολικό µέτωπο Τροπικές υφέσεις 7 ΚΛΙΜΑΚΑ BEAUFORT Ταχύτητα ανέµου B Χαρακτηρισµός m/s km/h κόµβοι 0 Άπνοια 0-0.2 <1 <1 1 Σχεδόν άπνοια 0.3-1.5 1-5 <1 2 Πολύ ασθενής 1.6-3.3 6-11 4-6 3 Ασθενής 3.4-5.4 12-19 7-10 4 Σχεδόν µέτριος 5.5-7.9 20-28 11-16 5 Μέτριος 8.0-10.7 29-38 17-21 6 Ισχυρός 10.8-13.8 39-49 22-27 7 Πολύ ισχυρός 13.9-17.1 50-61 28-33 8 Θυελλώδης 17.2-20.7 62-74 34-40 9 Πολύ θυελλώδης 20.8-24.4 75-88 41-47 10 Θύελλα 24.5-28.4 89-102 48-55 11 Ισχυρή θύελλα 28.5-32.6 103-117 56-63 12 Τυφώνας >= 32.7 >= 118 >= 64 Περιστατικά θυελλωδών ανέµων στην Ελλάδα Ηµεροµηνία Περιοχή Μέγεθος 21/7/1983 Θεσσαλονίκη 150 km/h > 12 Β 14-15/7/1985 Αιγαίο 11 Β 11/1/1987 Σαρωνικός 150 km/h > 12 Β 6/1/1993 Κύθηρα 12 Β 30/1/1994 Αιγαίο 12 Β 25-26/3/1998 Αττική 12 Β Καταστροφές 14/1/2001 Αττική 12 Β Πτώση ελικοπτέρου 1-2/12/2001 Νότιο Αιγαίο 12 Β 6-7/2/2003 ∆ωδεκάνησα 11 Β 17/3/2003 Πελοπόννησος 12 Β 17/12/2003 Αιγαίο 11 Β 22/1/2004 Παρατηρήσεις Ανθρώπινα θύµατα Λήµνος 150 km/h 14 Β Πηγή: Γ. Μελανίτης, Ο καιρός και τα µυστικά του 8 ΜΕΓΕΘΗ ΑΝΕΜΩΝ ΤΡΟΠΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΝΩΝ ΙΑΠΩΝΙΑ Τροπική ύφεση 20-34 κόµβους Τροπική θύελλα 35-64 κόµβους Τροπικός κυκλώνας > 64 κόµβους Κατηγορία Μέγιστη ταχύτητα ανέµου (km/h) 1 63-117 2 118-157 3 157-194 4 > 194 ΗΠΑ Κατηγορία Μέγιστη ταχύτητα ανέµου Saffir(km/h) Simpson ΑΥΣΤΡΑΛΙΑ Κατηγορία Μέγιστη ταχύτητα ανέµου (km/h) 1 117-153 1 < 125 2 154-177 2 125 - 170 3 178-209 3 170 - 225 4 210-249 4 225 - 280 5 > 249 5 > 280 ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Οριζοντίου άξονα 9 Υπεράκτια αιολικά πάρκα • Η εγκατάσταση υπεράκτιων αιολικών πάρκων κερδίζει συνεχώς έδαφος • Το 2002 κατασκευάστηκε το µεγαλύτερο πάρκο στη δυτική ακτή της ∆ανίας (Horns Rev) σε απόσταση 14-20 km µέσα στη Βόρεια Θάλασσα ενώ η κυβέρνηση στοχεύει να εγκαταστήσει 4000 MW στα νερά της, έως το 2030. ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Κατακορύφου άξονα Η κατακόρυφη Πλεονεκτήµατα ανεµογεννήτρια του • δεν χρειάζονται σχήµατος είναι η σύστηµα πιο διαδεδοµένη. προσανατολισµού Ονοµάζεται • η ηλεκτρική Darrieus από τον Γάλλο µηχανικό γεννήτρια είναι που την στο έδαφος κατοχύρωσε το 1931. Μειονεκτήµατα • εκµεταλλεύονται µικρότερες ταχύτητες ανέµου (αφού είναι κοντά στο έδαφος) • έχουν µικρότερο συντελεστή ισχύος • η στερέωση στο έδαφος απαιτεί εγκαταστάσεις που καταλαµβάνουν µεγάλο εµβαδόν 10 ΧΡΗΣΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ¾ Ανεξαρτησία από ορυκτά καύσιµα (δεν επιβαρύνει το περιβάλλον µε αέριους ρύπους, παρέχει προστασία έναντι της αστάθειας τιµών των ορυκτών καυσίµων) ¾ Ιδιαίτερα φιλική στο περιβάλλον µε αµελητέες επιδράσεις στη πανίδα και ελάχιστες απαιτήσεις γης ¾ Τεχνολογικά ώριµη, οικονοµικά ανταγωνιστική, γρήγορη και τυποποιηµένη συναρµολόγηση και εγκατάσταση ¾ Χαµηλό λειτουργικό κόστος ¾ Ελεύθερη, άφθονη και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας ¾ Βοηθά στην αποκέντρωση του ενεργειακού συστήµατος µειώνοντας απώλειες µεταφοράς ενέργειας ¾ Ενισχύει την ενεργειακή ανεξαρτησία κάθε χώρας ¾ ∆ηµιουργεί θέσεις απασχόλησης στην περιφέρεια ¾ Σύστηµα παραγωγής ενέργειας µε µικρές απώλειες ¾ Ανεξάρτητη από κεντρικά δίκτυα διανοµής ΧΡΗΣΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ¾ Ο εκπεµπόµενος θόρυβος προέρχεται από τα περιστρεφόµενα µηχανικά τµήµατα και από την περιστροφή των πτερυγίων. Εκτιµάται σε περίπου 44 db σε απόσταση 200 m για ταχύτητα ανέµου 8 m/s ¾ Η οπτική όχληση είναι κάτι υποκειµενικό αλλά κάποιος που είναι ευνοïκά διακείµενος απέναντι στην ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας, αποδέχεται οπτικά τις ανεµογεννήτριες. ∆εδοµένου ότι οι ανεµογεννήτριες είναι ορατές από απόσταση, πρέπει να γίνεται προσπάθεια ενσωµάτωσης τους στο τοπίο. ¾ Η επίδραση στις γεωργικές και κτηνοτροφικές δραστηριότητες. Το 99 της γης που φιλοξενεί ένα αιολικό πάρκο είναι διαθέσιµο για άλλες χρήσεις. ¾ Το ποσοστό των πουλιών που σκοτώνονται ετησίως από πρόσκρουση σε ανεµογεννήτριες είναι ασήµαντο (0.5) σχετικά µε το αυτό που οφείλεται σε πρόσκρουση µε οχήµατα και τις γραµµές µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (60). Πάντως θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη στη χωροθέτηση τυχόν προστατευόµενες περιοχές και να εξετάζεται η τοποθέτηση συστήµατος υπερήχων ¾ Η απρόβλεπτη διακύµανση ενέργειας που δίνουν οι αιολικές µηχανές ¾ Κατασκευή σηµαντικών οδικών έργων σε απρόσιτες περιοχές 11 Επιφάνεια ανεµογεννητριών-φωτοβολταϊκών ισχύος 18 MW Τύπος: ENERCON E112 Ισχύς: 4500 kW ∆ιάµετρος: 114 m Αριθµός: 4 Επιφάνεια: 40828 m2 Πύργος Αθηνών (103 m) Τύπος: ENERCON E-66 Ισχύς: 1500 kW ∆ιάµετρος: 66 m Αριθµός: 12 Επιφάνεια: 41054 m2 Έκταση Φ/Β: 0.37 km2 (0.8 %0 της έκτασης του δήµου) Τύπος: VESTAS V-39 Ισχύς: 500 kW ∆ιάµετρος: 39 m Αριθµός: 36 Επιφάνεια: 43005 m2 Τύπος: NORDEX N-27 Ισχύς: 250 kW ∆ιάµετρος: 27 m Αριθµός: 72 Επιφάνεια: 41224 m2 Μέτρον άριστον Η εγκατεστηµένη ισχύς στην Ικαρία σήµερα είναι 12.5 MW (από θερµοηλεκτρικό σταθµό και ανεµογεννήτρια). Η µέγιστη προβλεπόµενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε περίοδο αιχµής, είναι 9 MW. Η ολοκλήρωση της κατασκευής του υβριδικού έργου στη ∆υτική Ικαρία το οποίο συνδυάζει υδατόπτωση και αιολική ενέργεια, θα δίνει στην Ικαρία ενεργειακή αυτονοµία προσφέροντας 6.5 επιπλέον MW. Πηγή: http://www.ikariamag.gr 12 ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ 1. 2. Κύρια µέρη Πύργος. Είναι κυλινδρικής µορφής κατασκευασµένος από χάλυβα και συνήθως αποτελείται από δύο η τρία συνδεδεµένα τµήµατα. Θάλαµος που περιέχει τα µηχανικά υποσυστήµατα (κύριος άξονας, σύστηµα πέδησης, κιβώτιο ταχυτήτων ηλεκτρογεννήτρια) Ο κύριος άξονας µε το σύστηµα πέδησης είναι παρόµοιος µε τον άξονα των τροχών ενός αυτοκινήτου µε υδραυλικά δισκόφρενα. Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι παρόµοιας κατασκευής µε εκείνο του αυτοκινήτου µε την διαφορά ότι έχει µόνον µια σχέση. Η ηλεκτρογεννήτρια είναι παρόµοια µε αυτές που χρησιµοποιούνται στους σταθµούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη. 3. Ηλεκτρονικά συστήµατα ελέγχου ασφαλούς λειτουργίας. Αποτελούνται από ένα η περισσότερα υποσυστήµατα µικροελεγκτών και εξασφαλίζουν την εύρυθµη και ασφαλή λειτουργία της ανεµογεννήτριας σε όλες τις συνθήκες. 4. Τα πτερύγια. Είναι κατασκευασµένα από σύνθετα υλικά (υαλονήµατα και ειδικές ρητίνες), σχεδιασµένα για να αντέχουν σε µεγάλες καταπονήσεις ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Χαρακτηριστικά µεγέθη 1.∆ιάµετρος της πτερωτής D. Μια τυπική µηχανή 1 MW έχει διάµετρο πτερωτής 55 m 2. Ύψος τοποθέτησης Η. Συνήθως 1<Η/D<2 3. Πλήθος των πτερυγίων. Έχουν επικρατήσει οι αιολικές µηχανές µε 3 πτερύγια. Με λιγότερα πτερύγια (2 ή 1) απαιτείται µεγαλύτερη ταχύτητα περιστροφής για το ίδιο ενεργειακό αποτέλεσµα που συνεπάγεται περισσότερο θόρυβο και φθορές, µε µόνο πλεονέκτηµα το µικρότερο κόστος. 4. Είδος των πτερυγίων (πάχος, υλικό). Οι πολύ συµπαγείς πτερωτές (πολλά ή φαρδιά πτερύγια) σηµαίνει ότι ξεκινάνε τη λειτουργία τους µε µικρές ταχύτητες ανέµου αλλά θα πρέπει να βγαίνουν εκτός λειτουργίας στις µεγάλες ταχύτητες Κλασικό παράδειγµα τέτοιων ανεµοµύλων αποτελούν οι αµερικανικοί του 18ου αιώνα οι οποίοι αντλούσαν σταθερά µικρή ποσότητα νερού όλο το χρόνο. 5. Ονοµαστική ταχύτητα περιστροφής. Συνδέεται µε παράγοντες όπως η συχνότητα του ηλεκτρικού δικτύου και η αντοχή των πτερυγίων σε φυγόκεντρες τάσεις. 6. Συντελεστής ισχύος C. Υπολογίζεται από το πηλίκο της παραγόµενης ηλεκτρικής ισχύος προς την εισερχόµενη ενέργεια του αέρα. Ουσιαστικά είναι ο αεροδυναµικός βαθµός απόδοσης πτερωτής και έχει µέγιστο όριο την τιµή C<=16/27=0.593 (όριο Betz, 1919). Πρακτικά στην περίπτωση καλού σχεδιασµού ο συντελεστής κυµαίνεται στο 0.35. 7. Ονοµαστική ισχύς. Η µέγιστη ισχύς που µπορεί να παραγάγει η ανεµογεννήτρια 13 ΑΙΟΛΙΚΗ ΙΣΧΥΣ Θεωρητική αιολική ισχύς I= E / t = (1/2) m V2 / t = (1/2) ρ L A V2 I E t m αιολική ισχύς (W) κινητική eνέργεια (J) χρόνος (s) µάζα αέρα (kg) V ρ A L / t = (1/2) ρ Α V3 ταχύτητα ανέµου (m/s) πυκνότητα αέρα (kg/m3) επιφάνεια αναφοράς (m2) διαδροµή ανέµου σε χρόνο t (m) Ονοµαστική ισχύς ανεµογεννήτριας A (m2) I = (1/2) C ηΜ ηΕ ρ Α V3 V (m/s) C συντελεστής ισχύος ηΜ βαθµός απόδοσης µηχανικού συστήµατος ηH βαθµός απόδοσης ηλεκτροµηχανικής µετατροπής L (m) ΑΙΟΛΙΚΗ ΙΣΧΥΣ Θεωρητική αιολική ισχύς συναρτήσει της ταχύτητας ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ (kW) 40 ∆ιάµετρος: 3 m 30 Πυκνότητα αέρα:1.225 kg/m3 20 ∆ιάµετρος: 2 m 10 ∆ιάµετρος: 1 m 0 0 5 10 15 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 20 D =1 m D =10 m D =100 m I =0.48 kW I =48.1 kW I =4.8 MW Θεωρητική Ισχύς (kW) 10000 Θεωρητική ισχύς συναρτήσει της διαµέτρου (ταχύτητα 10 m/s) 1000 100 10 1 1 10 100 0.1 ∆ιάµετρος (m) 14 ΑΙΟΛΙΚΗ ΙΣΧΥΣ 2000 1600 1600 1200 1200 800 800 400 400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2000 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 1600 1600 1200 1200 800 800 400 400 0 Συµµετρική κατανοµή ταχυτήτων ανέµου ΕΝΕΡΓΕΙΑ (kWh) ΩΡΕΣ ΑΝΑ ΕΤΟΣ Συνολική ενέργεια: 9290 kWh/y Μέση τιµή ταχύτητας: 10 m/s Ενέργεια µέσης τιµής: 4213 kWh/y 0 2000 ΩΡΕΣ ΑΝΑ ΕΤΟΣ Ισοκατανοµή ταχυτήτων ανέµου ΕΝΕΡΓΕΙΑ (kWh) 2000 Συνολική ενέργεια: 7040 kWh/y Μέση τιµή ταχύτητας: 10.5 m/s Ενέργεια µέσης τιµής: 4877 kWh/y 0 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2000 1600 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 1600 1200 1200 800 800 400 400 0 Τυπική κατανοµή ταχυτήτων ανέµου ΕΝΕΡΓΕΙΑ (kWh) ΩΡΕΣ ΑΝΑ ΕΤΟΣ Θεωρητική αιολική ενέργεια για D=1 m Συνολική ενέργεια: 2507 kWh/y Μέση τιµή ταχύτητας: 7.2 m/s Ενέργεια µέσης τιµής: 1582 kWh/y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) ΟΡΙΟ BETZ Σε αυτοκινητόδροµο µε συνεχή ροή τα αυτοκίνητα εισέρχονται σε σταθµό διοδίων µε ταχύτητα V1=10 m/s και εξέρχονται µε ταχύτητα (V2) που είναι συνάρτηση της τιµής των διοδίων Τ (0<=T<=10 EURO) και δίδεται από τη σχέση V2 (m/s)=10-T. Ποια είναι η τιµή των διοδίων που µεγιστοποιεί τις ηµερήσιες εισπράξεις; ∆ιόδια Ταχύτητα εξόδου: V2=10-T m/s Ταχύτητα εισόδου: V1=10 m/s Εισπράξεις (EURO/h) 10000 8 8000 ΕΙΣΠΡΑΞΕΙΣ (EURO) ∆ΙΟ∆ΙΑ (EURO) Τιµή (Τ): 0-10 EURO 10 6 4 2 6000 4000 2000 0 0 0 1 2 3 4 5 6 ΤΑΧΥΤΗΤΑ (m/s) 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 ΤΑΧΥΤΗΤΑ (m/s) 7 8 9 10 15 ΟΡΙΟ BETZ V ταχύτητες ανέµου A επιφάνειες Q παροχή Εξίσωση συνέχειας Q=A1V1=AVA=A2V2=> aVAA1=AVA=bVA2=> A1=A/a και Α2=Α/b A2 A A1 V1=aVA VA V1 V2 V2=bVA Εξίσωση ενέργειας Αν ∆Ε είναι η ενέργεια ανά µονάδα εισερχόµενης ∆Ε=0.5V12-0.5V22=0.5VA2(a2-b2) µάζας που µετατρέπεται σε ηλεκτρισµό τότε: (1) Η διερχόµενη µάζα στη µονάδα του χρόνου είναι ρ*Α*VA Άρα η παραγόµενη ισχύς (ενέργεια στη P=ρΑVA∆E=0.5ρΑVA3(a2-b2) (2) µονάδα του χρόνου) είναι Εξίσωση ορµής Η δύναµη (F) στην πτερωτή τότε F=ρQ(V1-V2)=ρΑVA(V1-V2)=ρΑVA2(a-b) Το έργο (P) που παράγει η δύναµη (F) στη µονάδα του P=FVA=ρΑVA3(a-b) (3) χρόνου (ισχύς) είναι: Συνδυάζοντας τις σχέσεις ενέργειας (2) και ενέργειας (3) προκύπτει: 0.5ρΑVA3(a2-b2)=ρΑVA3(a-b)=>0.5(a-b)(a+b)=a-b=>a+b=2 (4) Άρα: VA=0.5(V1+V2) ΟΡΙΟ BETZ Συνδυάζοντας τις σχέσεις (3) και (4) η ισχύς (P) είναι: P=ρΑVA3(2a-2)= 2ρΑVA3(a-1) (5) Από την σχέση (5) η ισχύς P συναρτήσει της ταχύτητας ανέµου στο περιβάλλον πριν την εγκατάσταση V1 είναι : P=2ρΑ(V /a)3(a-1)=2ρΑ(V )3 (a-2-a-3) (6) 1 1 Η ισχύς P µεγιστοποιείται όταν µηδενίζεται η πρώτη παράγωγος ως προς a -2a-2+3a-4=0 άρα a=1.5, b=0.5 και V1=3V2 Από τη σχέση (6) η µέγιστη δυνατή ισχύς Pmax είναι: Pmax=2ρΑ(V13(2/3)3(3/2-1)= (2/3)3ρΑ(V1)3 Μηδενίζοντας την ταχύτητα ανέµου εξόδου V2 (b=0, a=2) παίρνουµε το σύνολο της ισχύος (Ptot) που από τη σχέση (2) είναι: P =0.5ρΑV 3 1 Ο λόγος C (όριο Bentz) της µέγιστης ισχύος που µπορούµε να εκµεταλλευτούµε (Pmax) προς την θεωρητικά µέγιστη (Ptot) είναι: C=Pmax/Ptot=2(2/3)3=0.593 Σχέση Pmax/Ptot προς V1/V2 100 80 Pmax/Ptot (%) tot 60 40 20 Απόδειξη: ∆. Κουτσογιάννης 2010 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 V2/V1 16 ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Καµπύλες ισχύος ανεµογεννήτριας Η σχέση µεταξύ της καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από µία ανεµογεννήτρια και της ταχύτητας του ανέµου στη συγκεκριµένη θέση. 300 ΙΣΧΥΣ (kW) 250 200 Ταχύτητα που σταµατάει η πτερωτή να περιστρέφεται για να µην καταστραφεί 150 100 50 Ταχύτητα που η γεννήτρια αρχίζει να παράγει ρεύµα 0 0 5 10 15 20 25 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) Αν και υπάρχει η θεωρητικά υπολογιζόµενη απόδοση της ανεµογεννήτριας, οι καµπύλες ισχύος συνήθως εκτιµώνται εµπειρικά, από µετρήσεις πεδίου της ταχύτητας ανέµου µε ανεµόµετρο και της παραγόµενης ηλεκτρικής ισχύος. Υπάρχουν αβεβαιότητες στην εκτίµηση των καµπυλών που σχετίζονται µε: (α) τη µέτρηση της ταχύτητας και (β) την ποσότητα του αέρα που εισέρχεται στην πτερωτή ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Συντελεστής ισχύος (Power coefficient) Ο λόγος της ισχύος που παράγει η ανεµογεννήτρια σε κάθε ταχύτητα ανέµου, προς τη θεωρητική. ∆ιακύµανση συντελεστή ισχύος τυπικής ανεµογεννήτριας σε σχέση µε την ταχύτητα ανέµου 0.5 0.25 10 20 m/s Τα χαρακτηριστικά της ανεµογεννήτριας όπως η έναρξη-λήξη λειτουργίας και µέγιστη τιµή (0.45) είναι επιλογή των κατασκευαστών της 17 ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Μοντέλο Zeus 225/40 Skystream 3.7 Μέγιστη ισχύς (kW) 225 2.4 ∆ιάµετρος (m) 29.8 3.72 Ύψος (m) 48.7 10-18 Ταχύτητες λειτουργίας (m/s) 4-25 3.5-25 15 13 Ταχύτητα µέγιστης ισχύος (m/s) Συντελεστής µέγιστης ισχύος 0.16 0.17 335.000 $ 12-18.000 $ 250 2.5 200 2 Ισχύς (kW) Ισχύς (kW) Τιµή 100 0 15 25 1 0 Ταχύτητα ανέµου (m/s) 15 25 Ταχύτητα ανέµου (m/s) ΧΡΗΣΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΓΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΗ ΙΣΧΥΣ Παγκόσµια εγκατεστηµένη αιολική ισχύς 47912 MW (2004) και 58982 MW (2005) ΧΩΡΑ ΕΓΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΗ ΙΣΧΥΣ (MW) 2004 2005 Γερµανία 16629 18428 Ισπανία 8263 10027 ΗΠΑ 6725 9149 ∆ανία 3124 3128 Ινδία 3000 4430 Ιταλία 1265 1717 Ολλανδία 1078 1219 Ιαπωνία 896 1040 Βρετανία 888 1353 Κίνα Σύνολο 764 1260 42632 51751 ΠΟΣΟΣΤΟ ΣΥΜΜΕΤΟΧΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ∆ανία 19 Αυστραλία 12.5 Γερµανία 5.5 Ιρλανδία 2 ΗΠΑ 0.4 Ελλάδα 0.35 18 ΧΡΗΣΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Εγκατεστηµένη ισχύς στην Ελλάδα σε ΜW (Οκτώβριος 2011) Συνολική εγκατεστηµένη ισχύς: 1621.27 MW. Στα µη διασυνδεδεµένα νησιά τα 281.02 MW και στο διασυνδεδεµένο σύστηµα τα 1340.25 MW Πηγή: Ελληνική Επιστηµονική Ένωση Αιολικής Ενέργειας (ΕΛΕΤΑΕΝ) ΧΡΗΣΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Εγκατεστηµένη αιολική ισχύς (MW) και ποσοστό της (%) στον κόσµο (2009) Χώρα US China Germany Spain India Italy France United Kingdom Portugal Other Europe & Eurasia Denmark Canada Netherlands Japan Australia Sweden ΜW 35159 25853 25813 18784 10827 4845 4775 4340 3474 3423 3408 3321 2226 2208 1886 1537 % 22.0 16.1 16.1 11.7 6.8 3.0 3.0 2.7 2.2 2.1 2.1 2.1 1.4 1.4 1.2 1.0 Χώρα Greece Ireland Brazil Poland Other Asia Pacific Belgium Egypt New Zealand Mexico Other S. & Cent. America Morocco Other Africa Costa Rica Finland Iran Argentina ΜW 1198 1187 935 849 796 605 552 467 453 321 254 208 129 117 91 33 % 0.7 0.7 0.6 0.5 0.5 0.4 0.3 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.0 19 ΧΡΗΣΗ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Χρονική εξέλιξη εγκατεστηµένης αιολικής ισχύος (MW) σε διάφορες περιοχές 1000000 Βόρεια Αµερική 100000 Κεντρική και Νότια Αµερική Ευρώπη Μέση Ανατολή 10000 Αφρική MW Ασία και Ειρηνικός 1000 Κόσµος Ελλάς 100 10 1 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΡΓΟΥ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ¾ Εκτίµηση αιολικού δυναµικού ¾ Εκτίµηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων ¾ Άδεια κατασκευής ¾ Σχεδιασµός έργου ¾ Κατασκευή Ανεµογεννήτριας Οδικής πρόσβασης Γραµµής µεταφοράς ηλεκτρικού ρεύµατος Υποσταθµού ηλεκτρικού ρεύµατος 20 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΡΓΟΥ ΑΙΟΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Μέτρηση Αιολικού δυναµικού ¾ µετρήσεις αιολικού δυναµικού απαραίτητες για σχεδιασµό και καλό προγραµµατισµό λειτουργίας αιολικού σταθµού ¾ εκτίµηση του διαθέσιµου αιολικού δυναµικού µιας περιοχής πολύ ευαίσθητη στις διακυµάνσεις ταχύτητας του ανέµου ¾ κατάλληλη επιλογή θέσης µέτρησης, εξειδικευµένο προσωπικό και εµπειρία ¾ εγκατάσταση µεταλλικού ιστού ύψους τουλάχιστον 10 m στον οποίο τοποθετούνται ένα ή περισσότερα ανεµόµετρα και ανεµοδείκτες για τουλάχιστον 1 έτος Χωροθέτηση ¾ εντοπισµός κατάλληλων περιοχών (µε πλούσιο αιολικό δυναµικό) µε σκοπό την µεγαλύτερη δυνατή χωρική συγκέντρωση αιολικών πάρκων ¾ καθιέρωση κανόνων χωροθέτησης µε σκοπό την αρµονική ένταξη τους στο φυσικό και ανθρωπογενές περιβάλλον και περιορισµό των συγκρούσεων χρήσεων γης ¾ ορισµός περιοχών Αιολικής προτεραιότητας ΑΙΟΛΙΚΟ ∆ΥΝΑΜΙΚΟ Αιολικό δυναµικό 21 ΑΙΟΛΙΚΟ ∆ΥΝΑΜΙΚΟ (ΚΑΠΕ 2001) ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Επιλογή θέσης ανεµογεννητριας ¾ Μελέτη για τον προσδιορισµό της διεύθυνσης και της ταχύτητας των επικρατούντων ανέµων ¾ Εντοπισµός των φυσικών και τεχνητών εµποδίων ¾ Εκτίµηση της τραχύτητας του εδάφους ¾ Καταγραφή του υπάρχοντος στην περιοχή ηλεκτρικού δικτύου ¾ Εκτίµηση της ευκολίας υλοποίησης κατασκευών (πρόσβαση στη θέση, µορφολογία εδάφους) ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν ο αέρας έχει φύγει από ανεµογεννήτρια έχει χάσει την ενέργειά του και έτσι στην περίπτωση των αιολικών πάρκων οι αποστάσεις µεταξύ δύο ανεµογεννητριών πρέπει να είναι 5-9 φορές την διάµετρο της πτερωτής (στη διεύθυνση των επικρατούντων ανέµων) και 3-5 φορές (κάθετα στη επικρατούσα διεύθυνση). Γενικά σε αιολικά πάρκα οι απώλειες κυµαίνονται από 5 έως 15 Όταν ο αέρας βρει άνοιγµα, η ταχύτητα του µπορεί να αυξηθεί έως και 50 (tunnel effect) Η ταχύτητα ανέµου αυξάνεται στις κορυφές λόφων (hill effect) 22 ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Επιλογή θέσης ανεµογεννητριας σε σχέση µε εµπόδιο Επικρατών άνεµος Περιοχή έντονα διαταραγµένης ροής ανέµου 2Η Η Η 20Η 2Η Σηµαντική επίδραση έχει η ανεµοπερατότητα (porosity) του εµποδίου. Η ανεµοπερατότητα ενός συµπαγούς εµποδίου (π.χ. κτιρίου) έχει την τιµή 0, ενώ στην περίπτωση µη συµπαγούς εµποδίου (π.χ. συγκροτήµατος κτιρίων) υπολογίζεται ως το πηλίκο της ανοικτής επιφάνειας προς τη συνολική επιφάνεια. ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Επίδραση εµποδίου ύψους 20 m και µήκους 60 m σε ανεµογεννήτρια ύψους 50 m και σε απόσταση 300 m Ποσοστό ταχύτητας ανέµου Ποσοστό αιολικής ενέργειας 23 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΕΜΟΛΟΓΙΚΩΝ ∆Ε∆ΟΜΕΝΩΝ ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΤΟΥΣ (%) 40 20 10 Πεντέλη 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 40 ΕΜΠΕΙΡΙΚΗ WEIBULL 30 20 10 0 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 8-9 9-10 >10 8-9 9-10 >10 40 ΕΜΠΕΙΡΙΚΗ WEIBULL 30 20 10 0 0-1 100 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 8-9 9-10 9 10 >10 100 80 ΕΜΠΕΙΡΙΚΗ WEIBULL 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 9 10 11 ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ (% ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ (% Ψυτάλλεια 0 ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ (% ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ (% ΠΕΝΤΕΛΗ ΨΥΤΑΛΛΕΙΑ 30 80 ΕΜΠΕΙΡΙΚΗ WEIBULL 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 11 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΕΜΟΛΟΓΙΚΩΝ ∆Ε∆ΟΜΕΝΩΝ Υψοµετρική µεταβολή της ταχύτητας ανέµου z2 z0 u2 = u1 ln z1 z0 ln όπου u1, u2 η ταχύτητα ανέµου σε ύψη z1 και z2 αντίστοιχα z0 η παράµετρος τραχύτητας Τυπικές τιµές της παραµέτρου τραχύτητας z0 για διάφορες φυσικές επιφάνειες (cm) Πάγος 0.001 Ασφαλτοστρωµένη επιφάνεια 0.002 Υδάτινη επιφάνεια 0.01-0.06 Χλόη ύψους µέχρι 1cm 0.1 Χλόη ύψους µέχρι 1-10 cm 0.1-0.2 Χλόη-σιτηρά κλπ ύψους 10-50 cm 2-5 Φυτοκάλυψη ύψους 1-2 m 20 ∆ένδρα ύψους 10-15 m 40-70 Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999 24 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΜΠΥΛΗ ΙΣΧΥΟΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ WINCON W250/29 300 ΙΣΧΥΣ (kW) 250 200 150 100 50 ΕΤΗΣΙΑ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 100 0 4 7 10 13 16 19 22 25 ΕΝΕΡΓΕΙΑ (MWh/ΕΤΟΣ) 1 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΕΜΟΥ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΕΜΦΑΝΙΣΗΣ (% 10 8 80 60 40 20 0 6 1 4 7 10 13 16 19 22 25 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 4 2 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΩΡΕΣ ΑΝΑ ΕΤΟΣ 1000 Κατανοµή ταχυτήτων 800 Καταλληλότητα καµπύλης ισχύος σε σχέση µε τα ανεµολογικά χαρακτηριστικά 600 400 200 Ενέργεια (MWh) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 250 ΙΣΧΥΣ (kW) 400 Αρχή λειτουργίας 300 Τέλος λειτουργίας 200 100 ΕΝΕΡΓΕΙΑ (MWh/y) 500 Καµπύλη 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 200 Τέλος λειτουργίας 100 2 3 4 5 6 7 8 1650 100 50 Αρχή λειτουργίας 300 200 Τέλος λειτουργίας 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 200 1350 150 100 50 0 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 250 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 400 ΙΣΧΥΣ (kW) Καµπύλη 3 1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ (MWh/y) Αρχή λειτουργίας 300 ΕΝΕΡΓΕΙΑ (MWh/y) ΙΣΧΥΣ (kW) 400 0 500 150 250 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) Καµπύλη 2 200 0 0 500 Σύνολο (MWh) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 200 150 1124 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (m/s) 25 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Συντελεστής δυναµικότητας (Capacity Factor) Η ποσότητα της ενέργειας που παράγει η ανεµογεννήτρια σε ένα έτος ως προς αυτή που θα µπορούσε θεωρητικά να παραχθεί µε πλήρη λειτουργία (8766 ώρες) Παράδειγµα: Μία ανεµογεννήτρια 600 kW παράγει 1.500.000 kWh σε ένα έτος Ο συντελεστής δυναµικότητας είναι: 1500000 /(8766*600)= 0.285 = 28.5% Συνήθως ο συντελεστής δυναµικότητας κυµαίνεται από 0.3 - 0.7. 26