Κριτήρια επιλογής μονάδων Α.Π.Ε.
Είναι προφανές ότι η επιλογή των μονάδων Α.Π.Ε. σε ένα υβριδικό σταθμό καθορίζεται από τη διαθεσιμότητα του δυναμικού Α.Π.Ε. στην περιοχή εγκατάστασης του υβριδικού σταθμού.
Πέραν τούτου, σε περιπτώσεις που το δυναμικό Α.Π.Ε. δεν αποτελεί κριτήριο επιλογής – για παράδειγμα όταν υπάρχει αφθονία δυναμικού διαφορετικών μορφών Α.Π.Ε. – τότε υπεισέρχονται μια σειρά από άλλα κριτήρια, όπως:
- η απόδοση των διαφορετικών τεχνολογιών Α.Π.Ε., με τελικό κριτήριο, τον ετήσιο συντελεστή απασχόλησης της κάθε τεχνολογίας Α.Π.Ε.
- το κόστος ανάπτυξης της κάθε τεχνολογίας Α.Π.Ε.
- άλλα ειδικά τεχνικά θέματα, όπως δυνατότητα μεταφοράς και εγκατάστασης, εποχιακή χρήση σταθμού, περιβαλλοντικοί περιορισμοί κλπ.
Με βάση τα ανωτέρω κριτήρια, για τον ελλαδικό χώρο, αλλά και γενικότερα παγκοσμίως, οι πλέον ώριμες τεχνικά και ανταγωνιστικές οικονομικά τεχνολογίες Α.Π.Ε. για εισαγωγή σε υβριδικούς σταθμούς, είναι:
- τα αιολικά πάρκα, για μεγάλου και μικρού μεγέθους σταθμούς
- οι μικρές ανεμογεννήτριες και τα φωτοβολταϊκά (μετά τη μείωση του κόστους εγκατάστασής τους) για μικρού μεγέθους σταθμούς.
Κριτήρια επιλογής μονάδων αποθήκευσης
Η μονάδα αποθήκευσης σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι η πλέον χαρακτηριστική συνιστώσα του σταθμού, αυτή δηλαδή που θα καθορίσει σε μεγάλο βαθμό τον τύπο του σταθμού και τον τρόπο λειτουργίας του.
Το είδος της μονάδας αποθήκευσης καθορίζεται κατά το μεγαλύτερο ποσοστό από το μέγεθος του σταθμού, κάτι που συνεπάγεται τις απαιτήσεις σε αποθηκευτική ικανότητα, αλλά και σε ισχύ φόρτισης και εκφόρτισης των μονάδων αποθήκευσης.
Σε υβριδικούς σταθμούς μικρού μεγέθους (με παραγωγή και αποθήκευση ισχύος μικρότερη του 1MW), μπορούν να εφαρμοστούν μία σειρά από εναλλακτικές τεχνολογίες αποθήκευσης, οικονομικά ανταγωνιστικές και τεχνικά επαρκείς, όπως:
- ηλεκτροχημικοί συσσωρευτές διαφόρων τύπων
- κυψέλες καυσίμου σε συνδυασμό με μονάδες ηλεκτρόλυσης
- σταθμοί αποθήκευσης συμπιεσμένου αέρα.
Οι ανωτέρω τεχνολογίες μπορούν να εφαρμοστούν και σε μεσαίου μεγέθους σταθμούς (έως 5MW), με σημαντικά όμως αυξημένα κόστη εγκατάστασης και παραγωγής ανά μονάδα αποθηκευμένης ενέργειας.
Τέλος σε υβριδικούς σταθμούς με απαίτηση φόρτισης / εκφόρτισης άνω των 5MW, ως μονάδα αποθήκευσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν:
- αντλησιοταμιευτήρες ή αναστρέψιμα υδροηλεκτρικά
- μονάδες συμπιεσμένου αέρα.
Τα αναστρέψιμα υδροηλεκτρικά μπορούν να εισαχθούν ακόμα και σε μικρότερου μεγέθους υβριδικούς σταθμούς (από 2 – 5MW) και νa παρουσιάζουν υπό προϋποθέσεις (διαθέσιμη γεωμορφολογία, μέγεθος της ζήτησης) καλύτερα οικονομικά στοιχεία από τις άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης.
Εφαρμογές υβριδικών σταθμών ηλεκτρικής ενέργειας
Ένας υβριδικός σταθμός μεγάλου μεγέθους μπορεί να εντάσσεται σε ένα σύστημα με σκοπό:
- Τη διαρκή κάλυψη της ζήτησης ισχύος, καθ’ όλη τη διάρκεια του εικοσιτετραώρου, αποσκοπώντας στην 100% ετήσια κάλυψη της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στο Σ.Η.Ε. Στην περίπτωση αυτή, δίνοντας μια πολύ γενική και απλοϊκή περιγραφή της λειτουργίας, ο υβριδικός σταθμός αποθηκεύει ενέργεια από τη μονάδα Α.Π.Ε., όποτε υπάρχει διαθέσιμη περίσσεια ισχύος σε σχέση με τη ζήτηση, και διαθέτει ισχύ προς κάλυψη της ζήτησης όταν η διαθέσιμη ισχύς από τη μονάδα Α.Π.Ε. υστερεί ως προς τη ζήτηση. Αναλυτικός αλγόριθμος λειτουργίας υβριδικού σταθμού αιολικού πάρκου και αναστρέψιμου υδροηλεκτρικού διατίθεται σε αρχείο pdf (633kB).
- Την κάλυψη της ζήτησης ισχύος κατά συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα εντός του εικοσιτετραώρου. Τα χρονικά διαστήματα αυτά περιέχουν, συνήθως, τις αιχμές ζήτησης ισχύος. Ουσιαστικά, στις περιπτώσεις αυτές ο υβριδικός σταθμός λειτουργεί με σκοπό την απαλοιφή αιχμών ισχύος από το Σ.Η.Ε., αποθηκεύοντας ενέργεια όχι από τις θερμοηλεκτρικές μονάδες βάσης, αλλά από τις μονάδες Α.Π.Ε. από τις οποίες συνοδεύεται. Αναλυτικός αλγόριθμος λειτουργίας υβριδικού σταθμού αιολικού πάρκου και αναστρέψιμου υδροηλεκτρικού ή μονάδας αποθήκευσης συμπιεσμένου αέρα διατίθεται σε αρχείο pdf (462kB).
Στο ακόλουθο σχήμα παρουσιάζονται δύο διαγράμματα σύνθεσης παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος στο αυτόνομο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Κρήτης για ένα τυπικό θερινό εικοσιτετράωρο, με και χωρίς την παρουσία υβριδικού σταθμού. Στο πρώτο διάγραμμα, το οποίο αφορά στη λειτουργία του συστήματος χωρίς τον υβριδικό σταθμό, η ζήτηση ισχύος κατά τη διάρκεια των περιόδων αιχμών ισχύος παράγεται αποκλειστικά από τους αεριοστρόβιλους. Στο δεύτερο διάγραμμα, στο οποίο υποτίθεται ότι το σύστημα υποστηρίζεται από τον υβριδικό σταθμό, επιτελείται αποθήκευση ενέργειας μέσω της αυξημένης παραγωγής ισχύος από τους ατμοστρόβιλους τις πρώτες πρωινές ώρες, προκειμένου να είναι δυνατή η κάλυψη των αιχμών ισχύος κατά τη διάρκεια της ημέρα από τον υβριδικό σταθμό, αντί των αεριοστροβίλων.
Γραφική αποτύπωση αποτελέσματος της απαλοιφής αιχμών ισχύος από υβριδικό σταθμό στην ημερήσια σύνθεση παραγωγής ισχύος για ένα εικοσιτετράωρο στο αυτόνομο σύστημα της Κρήτης.
Στο ακόλουθο σχήμα παρουσιάζεται γραφικά η φιλοσοφία λειτουργίας υβριδικού σταθμού αποτελούμενου από αιολικό πάρκο και αναστρέψιμο υδροηλεκτρικό.
Η φιλοσοφία λειτουργίας υβριδικού σταθμού αναστρέψιμου υδροηλεκτρικού και αιολικού πάρκου.
Στο ακόλουθο σχήμα παρουσιάζεται υβριδικός σταθμός μικρού μεγέθους αποτελούμενος από αιολικό πάρκο, φωτοβολταϊκό σταθμό και ηλεκτροχημικούς συσσωρευτές. Οι σταθμοί αυτοί εισάγονται συνήθως με σκοπό την 100% κάλυψη της ζήτησης ισχύος. Στην περίπτωση αυτή, ο αλγόριθμος λειτουργίας περιγράφεται σε αρχείο pdf (546kΒ).
Υβριδικός σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μικρού μεγέθους.