Μελέτη ανάπτυξης υβριδικού σταθμού εγγυημένης ισχύος 5ΜW στο Σ.Η.Ε. Κρήτης.

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται σύγκριση δύο μεθόδων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. Στην πρώτη μέθοδο εξετάζουμε την περίπτωση που έχουμε αιολικά και αντλησιοταμίευση και στη δεύτερη μέθοδο φωτοβολταϊκό πάρκο και μπαταρίες. Αρχικά στο Κεφάλαιο 1 γίνεται λόγος για τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ). Στη συνέχεια γίνεται αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ),στην πολιτική τιμολόγησης τους καθώς και στην Ευρωπαϊκή και Εθνική νομοθεσία αλλά και στους στόχους που έχουν τεθεί. Έπειτα στο κεφάλαιο αναφέρουμε τους λόγους που επιβάλουν την ανάπτυξη μεθόδων αποθήκευσης της ηλεκτρικής ενέργειας, τις εφαρμογές των αποθηκευτικών διατάξεων σε ένα ΣΗΕ, αλλά και μία συνοπτική περιγραφή των μεθόδων αποθήκευση. Στο Κεφάλαιο 2 αρχικά αναφέρουμε τη είναι ένας υβριδικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής, και κάποιες βασικές έννοιες που αφορούν τους υβριδικούς σταθμούς. Στη συνέχεια αναφέρουμε την Εθνική Νομοθεσία για τους υβριδικούς σταθμούς, καθώς και τη διαχειριστική πολιτική των υβριδικών σταθμών. Τέλος στο κεφάλαιο αυτό αναφέρουμε κάποιους υβριδικούς σταθμούς στην Ελλάδα, καθώς και τα πλεονεκτήματα που έχουν τα υβριδικά συστήματα γενικότερα. Στο Κεφάλαιο 3 κάνουμε αναφορά στην αντλησιοταμίευση, και στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της μεθόδου αυτής. Στη συνέχεια περιγράφουμε έναν υβριδικό σταθμό, τον ηλεκτρομηχανολογικό του εξοπλισμό, την εκκίνηση του, την κατάταξη του αναστρέψιμου υδροηλεκτρικού ανάλογα με τη σωλήνωση, τον βαθμό απόδοσής του κύκλου άντλησης – παραγωγής. Μετά γίνεται λόγος στο αιολικό πάρκο, στα γενικά στοιχεία του έργου και στις τεχνικές προδιαγραφές της ανεμογεννήτριας την οποία επιλέξαμε. Τέλος στο κεφάλαιο αυτό συμπεριλαμβάνεται και η διαστασιολόγηση του υβριδικού σταθμού με αντλησιοταμίευση και τα αποτελέσματα αυτής. Στο Κεφάλαιο 4 εξετάζουμε το υβριδικό σύστημα με φωτοβολταϊκά και μπαταρίες. Αρχικά αναφέρουμε τα χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών πλαισίων, τον βαθμό απόδοσής τους, και τον συντελεστή πλήρωσης. Στη συνέχεια γίνεται εκτενής λόγος στην απόδοση της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης καθώς και στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Μετά αναφέρουμε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του φωτοβολταϊκού πάρκου που σχεδιάσαμε. Δηλαδή τα φωτοβολταϊκά πλαίσια που επιλέξαμε, τη βελτίωση ενεργειακής απόδοσης, τους inverter, τη χωροθέτηση του συστήματος, το σύστημα στήριξης των φωτοβολταϊκών πλαισίων, τις καλωδιώσεις καθώς και τις μπαταρίες. Τέλος στο κεφάλαιο αυτό συμπεριλαμβάνεται και η διαστασιολόγηση του υβριδικού σταθμού με φωτοβολταϊκά και μπαταρίες και τα αποτελέσματα αυτής. Στο τέλος της εργασίας γίνεται μια σύγκριση των δυο μεθόδων που αναλύθηκαν παραπάνω και βγαίνει ένα συμπέρασμα για το ποια μέθοδος είναι γενικότερα η καλύτερη λύση.

This thesis compares two electric power storage methods. In the first method we consider the case where we have wind park and pumped storage and in the second method, the photovoltaic park and batteries. In the first Chapter, we present the electricity systems. Then we refer to renewable energy sources (RES), their pricing policy, the European and national legislation and their objectives as well. Then we proceed to the reasons that impose the development of electric power storage methods, applications of storage devices in an electricity system, and a brief description of the storage methods. The second Chapter 2 describes a hybrid power plant, and some basic concepts related to the hybrid plants. Then the National Legislation for hybrid stations follows as well as the management policy of hybrid plants. Finally, in this chapter we mention some hybrid plants in Greece, and the advantages of having hybrid systems in general. The third Chapter analyzes the pumped storage, and the advantages and disadvantages of this method. Then we describe a hybrid station, the electromechanical equipment, its startup, ranking the reversible hydroelectric depending on the tubing and the degree of efficiency of the pumping cycle - production. Then they are presented the wind park, the general data of the project and technical specifications of the wind turbine which we chose. Finally, this chapter includes the design of the hybrid station with pumped storage and its results. In the fourth Chapter, we examine the hybrid system with solar panels and batteries. Firstly, we mention the characteristics of photovoltaic modules, their degree of efficiency, and the filling factor. Then, an extensive ground is given in performance of the PV system and the advantages and disadvantages of photovoltaic systems. We continue to the technical characteristics of the photovoltaic park, we planned; the solar panels, the improvement of energy efficiency, the inverter, the positioning system, the PV modules support system, the wiring and the batteries. Finally this chapter includes the dimensioning of the hybrid power plant with solar panels and batteries, and its results. At the end of the thesis, there is a comparison of the two methods outlined above and conclusion about the method considered the best solution.