Τεχνολογίες Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ανατολικής Μακεδονίας Θράκης ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ Τεχνολογίες Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας

ΗΛΕΚΤΡΟΠΑΡΑΓΩΓΗ Η Ηλεκτροπαραγωγή κατατάσσεται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με την πηγή ενέργειας που χρησιμοποιεί Ηλεκτροπαραγωγή από Συμβατικά καύσιμα Χρησιμοποιεί σαν πηγή ενέργειας ορυκτά στερεά, υγρά ή αέρια καύσιμα, τα οποία έχουν σχηματιστεί σε παλαιότερες γεωλογικές περιόδους και βρίσκονται αποθηκευμένα στο υπέδαφος, σε μικρότερα ή μεγαλύτερα βάθη σε πεπερασμένες, μη ανανεώσιμες ποσότητες Ηλεκτροπαραγωγή από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Χρησιμοποιεί πηγές διαχρονικές, που δεν εξαντλούν περιορισμένα ενεργειακά αποθέματα. Η Ηλεκτροπαραγωγή από ΑΠΕ είναι άμεσα συνδεδεμένη με τον ήλιο και τα φυσικά φαινόμενα και κατά συνέπεια εξαρτάται από την περιοδικότητα αυτών των φαινομένων

Τεχνολογίες Ηλεκτροπαραγωγής Κάθε χώρα επιλέγει το δικό της μείγμα Τεχνολογιών Ηλεκτροπαραγωγής Το μείγμα αυτό διαφέρει από χώρα σε χώρα γιατί καθορίζεται από παράγοντες όπως: οι διαθέσιμοι εγχώριοι Ενεργειακοί Πόροι οι Διεθνείς Συγκυρίες & η  Ενεργειακή Πολιτική οι Γεωλογικές, γεωφυσικές, γεωγραφικές και κλιματολογικές ιδιαιτερότητες

Εγκατεστημένη Ισχύς Ηλεκτροπαραγωγής (ΥΠΕΚΑ) Από το γράφημα της εξέλιξης της εγκατεστημένης ηλεκτροπαραγωγικής ισχύος στην Ελλάδα για το χρονικό διάστημα από το 1990 μέχρι και το 2007, διαπιστώνουμε: Το μεγαλύτερο ποσοστό της εγκατεστημένης ηλεκτροπαραγωγικής ισχύος είναι βασισμένο στον λιγνίτη, διότι είναι εγχώριο προϊόν και βρίσκεται σε αφθονία σε πολλά κοιτάσματα στην ηπειρωτική Ελλάδα Το σταθερό, σχετικά μεγάλο ποσοστό της εγκατεστημένης ηλεκτροπαραγωγικής ισχύος που βασίζεται στο πετρέλαιο, αυτό κύρια λόγω του μεγάλου πλήθους των ελληνικών νησιών και των δυσκολιών διασύνδεσης τους Το σταθερό ποσοστό υδροηλεκτρικών εγκατεστημένων μονάδων, οι οποίες για την κατασκευή τους απαιτούν τεράστιες περιβαλλοντικές παρεμβάσεις για δημιουργία φραγμάτων και υδατικών ταμιευτήρων Την πρώτη εμφάνιση και τη σταδιακή αύξηση των μονάδων ηλεκτροπαραγωγής με χρήση Φυσικού Αερίου μετά την κατασκευή του αγωγού μεταφοράς του Φ/Α στη χώρα μας Την συνεχή αύξηση των εγκατεστημένων μονάδων αιολικής ενέργειας και τη σηματοδότηση της νέας εποχής για τη διείσδυση των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή  

Παραγόμενη Ηλεκτρική Ενέργεια(ΥΠΕΚΑ) Παρατηρήσεις Αυξανόμενη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με την πάροδο του χρόνου, η οποία απεικονίζει την οικονομική ανάπτυξη της εποχής και την αντανάκλασή της στην αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας  Μεγάλο μερίδιο της ετήσιας παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από λιγνίτη αλλά και την ετήσια ποσοστιαία μείωση ως προς την ετήσια συνολική παραγωγή Ετήσια παραγόμενη από πετρέλαιο Η/Ε, διατήρησή της σαν ποσότητα με την πάροδο του χρόνου και μείωσή της ως ποσοστού επί της ετήσιας παραγωγής με την πάροδο του χρόνου Είσοδος του φυσικού αερίου στο μείγμα της παραγόμενης Η/Ε στην Ελλάδα Η παραγόμενη από υδροηλεκτρικούς σταθμούς Η/Ε, οι εμφανείς αυξομειώσεις απεικονίζουν τις ετήσιες βροχοπτώσεις των περιοχών εγκατάστασης των σταθμών Την βαθμιαία αύξηση της παραγόμενης από Ανανεώσιμες Πηγές Η/Ε τα τελευταία χρόνια και την διείσδυση των ΑΠΕ στην Ηλεκτροπαραγωγή

Ηλεκτροπαραγωγή από Στερεά καύσιμα Στερεά Ορυκτά Καύσιμα Στα στερεά ορυκτά καύσιμα περιλαμβάνονται ανθρακίτης, λιθάνθρακας, λιγνίτης, τύρφη κλπ. Τα κύρια χαρακτηριστικά του κάθε είδους ενεργειακού καυσίμου είναι το στάδιο ενανθράκωσης του στερεού καυσίμου, η χημική σύσταση (C, O, H, N κλπ) και η θερμική απόδοση.

Διάγραμμα Ηλεκτροπαραγωγής από Λιγνίτη

Ηλεκτροπαραγωγή από στερεά καύσιμα(Λιγνίτη) στην Ελλάδα Κοιτάσματα λιγνίτη στην Ελλάδα υπάρχουν στις εξής περιοχές: Αλιβέρι, Πτολεμαϊδα, Μεγαλόπολη, Δράμα, Ελασσόνα, Φλώρινα Η ΔΕΗ δημιούργησε λιγνιτικά κέντρα  και σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής Ενέργειας στο Αλιβέρι Ευβοίας το 1952, στην Πτολεμαϊδα Κοζάνης το 1957 και στη Μεγαλόπολη Αρκαδίας το 1970. Στα λιγνιτικά κέντρα υπάρχουν τα ορυχεία. Το ορυχείο είναι ένας βαθύς και πλατύς κρατήρας, ο οποίος είναι χωρισμένος σε χωμάτινα επίπεδα. Το βάθος του κρατήρα μπορεί να φτάσει έως και τα τριακόσια (300) μέτρα.

Στα ορυχεία υπάρχουν μηχανήματα, οι εκσκαφείς, τα οποία σκάβουν και βγάζουν μεγάλες ποσότητες γης (χώμα). Στις ποσότητες αυτές περιέχεται λιγνίτης αλλά υπάρχουν και πολλές ξένες ύλες. Αφού γίνει ο διαχωρισμός από τα υλικά αυτά, ο λιγνίτης τοποθετείται στους ταινιόδρομους, ενώ με τον αποθέτη οι ξένες ύλες τοποθετούνται σε ειδικούς χώρους. Οι ταινιόδρομοι οδηγούν τον καθαρό λιγνίτη στο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. Εκεί καίγεται και παράγεται Ηλεκτρική Ενέργεια.

Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας από Φυσικό Αέριο Είναι μείγμα καυσίμων αερίων που βρίσκεται σε κοιλότητες του υπεδάφους, συνήθως μαζί με άλλα ορυκτά καύσιμα Αποτελεί μείγμα ενώσεων διαφόρων στοιχείων, με το μεθάνιο κυρίαρχο συστατικό Πριν τη χρήση του υφίσταται επεξεργασία κατά την οποία διαχωρίζονται και κατακρατούνται διάφορα «ξένα» συστατικά και ενώσεις από τη μάζα του Το τελικό προϊόν συλλέγεται και μεταφέρεται με αγωγούς από τον τόπο εξόρυξης προς την τελική κατανάλωση-χρήση Είναι απαλλαγμένο από υδρατμούς, από βαρύτερους του μεθανίου υδρογονάνθρακες, και άλλα στοιχεία και ενώσεις Υπάρχουν τεράστια καταμετρημένα αποθέματα Φυσικού Αερίου. Τα μεγαλύτερα είναι της Ρωσίας τα οποία φθάνουν στο ένα τρίτο περίπου των παγκόσμιων αποθεμάτων. Άλλες μεγάλες ποσότητες βρίσκονται στο Ιράν, στο Κατάρ και στη Σαουδική Αραβία Β.Αφρική και αλλού. Είναι αέριο του οποίου η σύσταση διαφέρει ανάλογα με το τόπο προέλευσής του Είναι ελαφρύτερο του αέρα και άοσμο, για λόγους όμως ανίχνευσης σε περίπτωση διαρροής προστίθεται σε αυτό ουσία η οποία του προσδίδει χαρακτηριστική οσμή

Θεωρείται η καθαρότερη πηγή ενέργειας μετά τις Ανανεώσιμες, λόγω της ποιότητας της καύσης του και της χαμηλής περιεκτικότητας των καυσαερίων του σε ρυπογόνες ουσίες. Έχει πλέον επικρατήσει ως το κατεξοχήν καύσιμο των πόλεων που θέλουν να σέβονται το περιβάλλον για καλύτερη ποιότητα ζωής. Εφαρμογή οικιακή χρήση, θέρμανση χώρων, στις μεταφορές και στις συγκοινωνίες, στη βιομηχανία και στην ηλεκτροπαραγωγή. Ειδικά στην ηλεκτροπαραγωγή τα τελευταία χρόνια παρουσιάζεται μεγάλη διείσδυση του Φυσικού Αερίου. Με δεδομένο το δίκτυο μεταφοράς και διανομής εγκαθίστανται πολλές νέες μονάδες παγκόσμια, παράλληλα δε προγραμματίζεται η αντικατάσταση παλαιότερων ρυπογόνων μονάδων άλλων τεχνολογιών με Φ/Α.

Παραγωγή - μεταφορά - διανομή Φυσικού Αερίου

Παραγωγή κατανάλωση Φυσικού Αερίου στον κόσμο

Λόγω των πολλών οικονομικών και περιβαλλοντικών θετικών χαρακτηριστικών του Φ/Α, τα τελευταία χρόνια, έχει γίνει το προτιμώμενο ορυκτό καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στη δεκαετία του εβδομήντα και του ογδόντα η παραγωγή ενέργειας ήταν προσανατολισμένη προς τον άνθρακα και τα πυρηνικά εργοστάσια, αλλά ένας συνδυασμός των οικονομικών, περιβαλλοντικών και τεχνολογικών κριτηρίων οδήγησε σε μια στροφή προς το αέριο.

Ηλεκτροπαραγωγή από Φυσικό Αέριο (Σύστημα απλού κύκλου) Διάταξη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αεροστρόβιλο σε σύστημα απλού κύκλου. Στο σύστημα αυτό το φυσικό αέριο εισέρχεται στο χώρο καύσης ταυτόχρονα με πεπιεσμένο αέρα. Τα αέρια της καύσης σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση οδηγούνται απ’ ευθείας στα πτερύγια του αεροστροβίλου. Ο άξονας του αεριοστρόβιλου περιστρέφεται και σε σύνδεση με τον άξονα της γεννήτριας μετατρέπει την κινητική ενέργεια(ροπή στον άξονα του αεριοστρόβιλου) σε ηλεκτρική μέσω της γεννήτριας

Ηλεκτροπαραγωγή από Φυσικό Αέριο (Σύστημα συνδυασμένου κύκλου) Σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση ατμού Το φυσικό αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ατμού. Ο παραγόμενος ατμός, σε υψηλή πίεση, θέτει σε κίνηση την τουρμπίνα η οποία με τη σειρά της περιστρέφει τη γεννήτρια. Η θερμική ενέργεια των εξερχομένων καυσαερίων από τον αεριοστρόβιλο μπορεί να οδηγηθεί σε σύστημα παραγωγής ατμού που με τη σειρά του μπορεί να παράξει Ηλεκτρική ενέργεια μέσω ενός Ατμοστροβίλου συνδεδεμένου με Γεννήτρια. Αποτέλεσμα η πληρέστερη εκμετάλλευση της ενέργειας που περιέχεται στην αρχική ποσότητα του Φ/Α που εισέρχεται στο σύστημα. Heat recovery steam generators

Ηλεκτροπαραγωγή από Υγρά καύσιμα (Diesel) Σύμφωνα με στοιχεία του 2011 για το Διασυνδεδεμένο Σύστημα (National Report ΡΑΕ 2012), το 66.5% της εγκατεστημένης ισχύος των ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων είναι θερμικοί σταθμοί, εκ των οποίων με λιγνίτη 4930 MW, με πετρέλαιο 730 MW και με φυσικό αέριο 4579 MW. To 19.6% είναι μεγάλοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί και το 13.9% είναι μονάδες ΑΠΕ.

Υδροηλεκτρική Ενέργεια Διαδικασία Ηλεκτροπαραγωγής από μετατροπή της Υδραυλική ενέργειας (Μεγάλοι Υδροηλεκτρικοί Σταθμοί) Υδροηλεκτρική Ενέργεια Είδος ενέργειας που εκμεταλλεύεται την μετατροπή της ενέργειας της βαρύτητας μιας ποσότητας νερού που βρίσκεται σε κάποιο ύψος, σε Κινητική η οποία με τη σειρά της μετατρέπεται σε Ηλεκτρική, μέσω ηλεκτρικής γεννήτριας.

Κύρια τμήματα υδροηλεκτρικού Σταθμού το Φράγμα ο Ταμιευτήρας ο Εκχειλιστής ή Υπερχειλιστής η Υδροληψία οι Σήραγγες ο Αγωγός Προσαγωγής / Απαγωγής του νερού το Εργοστάσιο Παραγωγής ο Υποσταθμός ανύψωσης τάσης και οι Γραμμές μεταφοράς

Σημαντικότεροι Υδροηλεκτρικοί Σταθμοί που εκμεταλλεύεται η ΔΕΗ Κατηγοριοποίηση βάση μεγέθους: Μικροί Υδροηλεκτρικοί σταθμοί Ονομαστική ισχύς < 10 MW Μεγάλοι Υδροηλεκτρικοί σταθμοί >10 MW Ο χαρακτηρισμός δεν είναι μόνο ποσοτικός αλλά και ποιοτικός σε σχέση με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, μέγεθος έργων, ύπαρξη φράγματος ή όχι, έκταση υδρογεωλογικών τοπογραφικών στοιχείων και άλλες διεργασίες π.χ αδειοδοτήσεις

Πλεονεκτήματα Υδροηλεκτρικής ενέργειας • Οι ΥΗΣ είναι απαραίτητοι για την παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμη πηγή (νερό) • Οι ΗΣ εξασφαλίζουν τη ρύθμιση της τάσεως και της συχνότητας του ηλεκτρικού συστήματος, βελτιστοποιούν την παραγωγή των θερμικών σταθμών και αυξάνουν την αξιοπιστία του Η ΔΕΗ λειτουργεί τους ΥΗΣ εξυπηρετώντας τις ανάγκες των άλλων χρήσεων (ύδρευση, άρδευση, αντιπλημμυρική προστασία αναψυχή κ.τ.λ.) Οι ΥΗΣ είναι έργα μεγάλα που επηρεάζουν σημαντικά το περιβάλλον της λεκάνης απορροής και της κοίτης του ποταμού Δεν γίνεται διαχείριση υδατικών πόρων χωρίς την ύπαρξη φραγμάτων για την αποθήκευση νερού Οι ταμιευτήρες των ΥΗΣ εξελίσσονται σε υγροβιότοπους σπάνιας ομορφιάς, με πλούσια χλωρίδα και πανίδα • ΟΙ ΗΣ συμβάλουν στην ήπια τουριστική ανάπτυξη των περιοχών όπου βρίσκονται

Μειονεκτήματα Υδροηλεκτρικής ενέργειας Όχι διαθέσιμη σε όλα τα μέρη του κόσμου Ετήσια παραγωγή με διακυμάνσεις λόγω μεταβολής βροχοπτώσεων Κόστος κατασκευής έργων υψηλό Περιβαλλοντικά προβλήματα Θέση πολλές φορές μακριά από την κατανάλωση (κόστος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας)