ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ |
ΜΙΑ ΩΡΙΜΗ ΛΥΣΗ ΣΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΒΙΩΣΙΜΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ
Η ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟΝ ΚΟΣΜΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Το έτος 2001-2002 η Ελλάδα κατείχε τη 10η θέση παγκοσμίως όσον αφορά το ρυθμό ανάπτυξης αιολικών πάρκων (31%). Η εγκατεστημένη αιολική ισχύς στην Ελλάδα ανέρχεται σε 465 MW. Από αυτά, 36.5 MW ανήκουν στη ΔΕΗ και τα υπόλοιπα σε ιδιώτες. Οι κυριότερες περιοχές εγκατάστασης είναι: Εύβοια, Κρήτη, Λακωνία, Θράκη και τα νησιά του Αιγαίου. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΥΠΙΚΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ
Παρ' ότι μια αιολική μηχανή μοιάζει απλή, στην πραγματικότητα ενσωματώνει τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις στους τομείς των υλικών, της αεροδυναμικής, των ηλεκτρονικών ισχύος και του ψηφιακού ελέγχου. Μια τυπική ανεμογεννήτρια αποτελείται από τα παρακάτω τμήματα:
Ρότορας ( ή δρομέας) οριζόντιου άξονα με τρία (συνήθως) πτερύγια. Τα πτερύγια είναι κατασκευασμένα από εποξική ρητίνη, ενισχυμένα με υαλονήματα ή ανθρακονήματα. Σε μερικές περιπτώσεις υπάρχει «αεροδυναμικό φρένο» στο ακροπτερύγιο που ενεργοποιείται σε έκτακτη ανάγκη και σταματάει το ρότορα μετά από 2-3 περιστροφές. Μερικά πτερύγια έχουν τη δυνατότητα να περιστρέφονται γύρω από το διαμήκη άξονά τους για καλύτερη ρύθμιση της παραγόμενης ισχύος. Επίσης υπάρχει κατάλληλη διάταξη για αντικεραυνική προστασία. Τα σύγχρονα πτερύγια που αναπτύσσονται σήμερα, είναι εφοδιασμένα με «μαύρο κουτί» για την συνεχή παρακολούθηση των παραμέτρων λειτουργίας τους. Μια τυπική ανεμογεννήτρια του 1MW έχει ρότορα διαμέτρου 50-55m ο οποίος περιστρέφεται με 15 έως 25 στροφές το λεπτό και ζυγίζει 1000-1500 Kg.
Άτρακτος. Βρίσκεται στην κορυφή του πύργου της ανεμογεννήτριας και περιλαμβάνει το σύστημα μετατροπής της μηχανικής ενέργειας του ρότορα σε ηλεκτρική. Αυτό αποτελείται από: ένα ή δύο εφέδρανα (ρουλεμάν) που συγκρατούν τον άξονα περιστροφής, κιβώτιο ταχυτήτων για τον πολλαπλασιασμό των στροφών του ρότορα και την προσαρμογή τους στις απαιτήσεις της ηλεκτρικής γεννήτριας (περίπου 1000-1500 στροφές το λεπτό), υδραυλικό φρένο που ενεργοποιείται σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, κύρια ή/ και βοηθητική ηλεκτρογεννήτρια, σύστημα ψύξης της γεννήτριας, σύστημα προσανατολισμού του ρότορα στον άνεμο (με περιστροφή γύρω από κατακόρυφο άξονα). Εξωτερικά της ατράκτου τοποθετούνται μετρητικές διατάξεις της ταχύτητας και της διεύθυνσης του ανέμου και προειδοποιητικοί φανοί. Η άτρακτος μιας τυπικής ανεμογεννήτριας 1MW ζυγίζει 2000-2500 Kg.
Πύργος της ανεμογεννήτριας, κατασκευασμένος από εξηλασμένα μεταλλικά φύλλα. Στη βάση του πύργου συνήθως τοποθετείται ο μετασχηματιστής. Στο εσωτερικό του πύργου βρίσκονται τα ηλεκτρικά καλώδια μεταφοράς της παραγόμενης ισχύος από τη γεννήτρια στο μετασχηματιστή, των σημάτων ελέγχου και σκάλα (ή ανελκυστήρας) για την πρόσβαση στην άτρακτο. Ο πύργος μιας τυπικής ανεμογεννήτριας 1MW έχει ύψος 50-70m και ζυγίζει 5000-7000 Kg.
Θεμελίωση της ανεμογεννήτριας. Είναι υπόγεια, κωνικού τύπου, από οπλισμένο σκυρόδεμα, ειδικά μελετημένη για να δέχεται όλα τα φορτία από τον άνεμο και το βάρος του πύργου, του ρότορα και της ατράκτου καθώς και για να αντέχει σε σεισμούς.
Σύστημα ελέγχου της λειτουργίας της μηχανής. Περιλαμβάνει όλες τις απαραίτητες διατάξεις για την εκκίνηση της μηχανής, τη σύνδεσή της με το ηλεκτρικό δίκτυο, τον προσανατολισμό του ρότορα στον άνεμο, τη ρύθμιση της παραγόμενης ισχύος, τη διάγνωση σφαλμάτων (όπως υπερτάχυνση του ρότορα, υπερθέρμανση της γεννήτριας, ανισορροπία φάσεων κλπ), καθώς και την προστασία της μηχανής σε περίπτωση ανεμοθύελλας ή άλλης έκτακτης ανάγκης. Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ
Η λειτουργία μιας αιολικής μηχανής είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη συμπεριφορά του ανέμου. Σε χαμηλές ταχύτητες ανέμου, κάτω από 3m/s, η μηχανή δε λειτουργεί, αλλά είναι «σταθμευμένη», με τα πτερύγια στραμμένα στη θέση της μικρότερης αλληλεπίδρασης με τον άνεμο και με ενεργοποιημένο το φρένο.
Για ταχύτητες ανέμου μέχρι και τα 10-15m/s (περίπου 7 Beaufort που αντιστοιχούν σε άνεμο που κινεί τα κλαδιά των δένδρων και δυσχεραίνει την κίνηση των πεζών κόντρα στον αέρα), η ανεμογεννήτρια παράγει μικρότερη ισχύ από την ονομαστική. Γι΄ αυτό το λόγο είναι απαραίτητο να αξιοποιείται το μεγαλύτερο μέρος του διαθέσιμου αιολικού δυναμικού. Ανάλογα με τον τύπο της ανεμογεννήτριας χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές είτε ενεργητικές είτε παθητικές όπως η περιστροφή των πτερυγίων γύρω από το διαμήκη άξονά τους η λειτουργία της ηλεκτρογεννήτριας με μεταβλητές στροφές, για την καλύτερη προσαρμογή στο αιολικό πεδίο. Η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου καταγράφεται συνεχώς από τα μετρητικά συστήματα της ανεμογεννήτριας και γίνονται προσαρμογές στον προσανατολισμό του ρότορα ώστε να ακολουθεί τις αλλαγές της κατεύθυνσης του ανέμου. Για ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες ανέμου και μέχρι τα 20-25m/s, η ανεμογεννήτρια παράγει την ονομαστική της ισχύ. Η επιπλέον ενέργεια του ανέμου δεν είναι δυνατό να αξιοποιηθεί από τη μηχανή γιατί αυτό θα απαιτούσε να λειτουργήσουν όλα τα συστήματά της πέρα από τις δυνατότητές τους. Για παράδειγμα θα απαιτούσε πολύ μεγάλα ρεύματα στη γεννήτρια και πολύ μεγάλη περιστροφική ταχύτητα του ρότορα. Για τη διατήρηση της σταθερής ισχύος και την απόρριψη της περίσσειας ενέργειας ενεργοποιούνται ειδικά συστήματα αεροδυναμικού ελέγχου είτε παθητικά είτε ενεργητικά. Τέλος για ταχύτητες μεγαλύτερες των 25m/s (περίπου 10 Beaufort που αντιστοιχούν σε άνεμο που ξεριζώνει δένδρα και προκαλεί ζημιές σε σκεπές σπιτιών), σταματάει η λειτουργία της ανεμογεννήτριας για λόγους ασφάλειας.
ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ
Η διαθέσιμη ισχύς του ανέμου είναι ανάλογη της τρίτης δύναμης της ταχύτητας ανέμου (Pανέμου ~ V3). Έτσι, μικρές μεταβολές στην ταχύτητα του ανέμου επηρεάζουν σημαντικά την καταλληλότητα μιας τοποθεσίας για ανάπτυξη αιολικών. Η σωστή επιλογή της περιοχής εγκατάστασης των ανεμογεννητριών είναι αποφασιστικής σημασίας για τη την οικονομική βιωσιμότητα της επένδυσης. Όταν λοιπόν εντοπιστεί μια ανεμώδης περιοχή, για την καλύτερη αξιοποίηση του αιολικού της δυναμικού, τοποθετείται όχι μόνο μία ανεμογεννήτρια, αλλά μερικές δεκάδες (τουλάχιστον), οι οποίες αποτελούν ένα «αιολικό πάρκο». ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΙΟΛΙΚΩΝ ΠΑΡΚΩΝ
Οι αιολικές μηχανές λόγω του μεγάλου τους μεγέθους κατασκευάζονται σε τμήματα, μεταφέρονται στο χώρο εγκατάστασης
Η εγκατάσταση κάθε ανεμογεννήτριας ενός αιολικού πάρκου διαρκεί δύο με τρεις ημέρες. Αρχικά ανυψώνεται ο πύργος και τοποθετείται πάνω στα θεμέλια, τμηματικά. Μετά ανυψώνεται η άτρακτος και τοποθετείται στην κορυφή του πύργου. Ταυτόχρονα, κοντά στη βάση του πύργου συναρμολογείται ο ρότορας. Μετά τη συναρμολόγηση, ο ρότορας ανυψώνεται και συνδέεται στην άτρακτο. Τέλος γίνονται οι απαραίτητες ηλεκτρικές συνδέσεις της γεννήτριας, του μετασχηματιστή και των άλλων ηλεκτρονικών συστημάτων έλεγχου. Η εγκατάσταση ολοκληρώνεται με την δοκιμή λειτουργίας της μηχανής σε πραγματικές συνθήκες.
ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ
Οι παρακάτω επεμβάσεις είναι απαραίτητες:
ΟΔΟΠΟΙΙΑ. Οι δρόμοι πρόσβασης στο χώρο εγκατάστασης πρέπει να επιτρέπουν τη διέλευση των φορτηγών που μεταφέρουν τα τμήματα των ανεμογεννητριών. Συνήθως, στις ορεινές περιοχές η οδοποιία περιορίζει και το μέγεθος των μηχανών που δεν μπορεί να υπερβεί το 1MW. Επίσης κατασκευάζεται εσωτερική οδοποιία από ανεμογεννήτρια σε ανεμογεννήτρια με τυπικό πλάτος 4 με 5 μέτρα.
«ΠΛΑΤΕΙΕΣ». Στη βάση κάθε ανεμογεννήτριας είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια «πλατεία» (περί το ένα στρέμμα) για τη συναρμολόγηση του ρότορα και την ανέγερση της μηχανής. Ο χώρος της πλατείας αποψιλώνεται και συμπυκνώνεται ώστε να είναι ασφαλής η χρήση των γερανών και των άλλων μηχανημάτων. Μετά την εγκατάσταση, το μεγαλύτερο μέρος της πλατείας μπορεί να αποκατασταθεί με επανατοποθέτηση της φυτικής γης που απομακρύνθηκε, φυτεύσεις κλπ.
ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ. Για τη σύνδεση των μηχανών με το κέντρο ελέγχου/ υποσταθμό ανύψωσης τάσης κατασκευάζεται εσωτερικό δίκτυο μέσης τάσης (20.000 V). Το δίκτυο αυτό είναι υπόγειο και οδεύει κατά μήκος της εσωτερικής οδοποιίας. Για τη μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας κατασκευάζεται εξωτερικό δίκτυο συνήθως υψηλής τάσης (140 KV) από τον υποσταθμό μέχρι τη γραμμή υψηλής τάσης της ΔΕΗ. Το δίκτυο αυτό είναι εναέριο. Άλλες επεμβάσεις δεν είναι απαραίτητες. Οι προηγούμενες χρήσεις της γης στο χώρο του αιολικού πάρκου (γεωργία- κτηνοτροφία) είναι δυνατόν να συνεχιστούν και μετά την εγκατάσταση.
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ. Όπως κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα έτσι και η αιολική ενέργεια έχει κάποιες (μικρές) επιπτώσεις στο περιβάλλον. Οι κυριότερες είναι:
ΟΡΝΙΘΟΠΑΝΙΔΑ. Οι ανεμογεννήτριες μπορεί να προκαλέσουν τραυματισμούς και θανατώσεις πουλιών που προσκρούουν πάνω τους. Τα περισσότερα ατυχήματα συμβαίνουν με αρπακτικά που προσελκύονται για εξεύρεση τροφής από τη χέρσα περιοχή γύρω από τον πύργο των αιολικών μηχανών και όταν κυνηγούν προσηλώνονται στο θήραμα. Οι συμπαγείς πύργοι είναι προτιμότεροι από τα χωροδικτυώματα που χρησιμοποιούνταν παλιότερα, στο οποίο τα πουλιά συνηθίζουν να κάθονται. Επίσης, οι μεγάλες ανεμογεννήτριες των οποίων τα πτερύγια περιστρέφονται αργά γίνονται ευκολότερα αντιληπτές από τα πουλιά. Τα ενδημικά είδη «συνηθίζουν» την παρουσία των μηχανών και τις αποφεύγουν σε αντίθεση με τα αποδημητικά. Γι΄αυτό είναι καλύτερα να μην κατασκευάζονται αιολικά πάρκα σε δρόμους μετανάστευσης των αποδημητικών όπου μετακινούνται μεγάλοι πληθυσμοί τη νύκτα. Μετά την εγκατάσταση ενός αιολικού πάρκου θα πρέπει να γίνεται παρακολούθηση των ατυχημάτων πρόσκρουσης και να λαμβάνονται συμπληρωματικά μέτρα αν κριθεί απαραίτητο. Πάντως, η συχνότητα ατυχημάτων πουλιών με αυτοκίνητα στους δρόμους είναι πολύ μεγαλύτερη αυτής των ατυχημάτων σε αιολικά πάρκα. Οι υπόλοιπες μορφές πανίδας δεν επηρεάζονται από τις ανεμογεννήτριες.
ΟΠΤΙΚΗ ΟΧΛΗΣΗ. Το κατά πόσο η παρουσία των αιολικών πάρκων σε μια περιοχή αποτελεί «οπτική ρύπανση» είναι θέμα υποκειμενικό. Με κατάλληλη βαφή των αιολικών μηχανών είναι δυνατόν να αμβλύνονται οι όποιες άσχημες εντυπώσεις και τα αιολικά πάρκα να «δένουν» καλύτερα με το τοπίο. Φυσικά, κατά τη χωροθέτηση των αιολικών πάρκων θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο χαρακτήρας της περιοχής. Για παράδειγμα, τα αιολικά πάρκα δε θα πρέπει να είναι ορατά από σημαντικούς αρχαιολογικούς χώρους. Η ελληνική νομοθεσία προβλέπει τη γνωμοδότηση των αρχαιολογικών υπηρεσιών για κάθε αιολικό πάρκο στη φάση της προκαταρκτικής περιβαλλοντικής εκτίμησης και αξιολόγησής του. Δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε ότι τα έργα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (και τα αιολικά) θωρούνται από τη νομοθεσία έργα κοινής ωφέλειας παρότι μπορεί να ανήκουν σε ιδιώτες.
![]() ΕΠΙΛΟΓΟΣ.
Η αιολική ενέργεια αποτελεί σήμερα μια ελκυστική λύση στο πρόβλημα της ηλεκτροπαραγωγής: Το «καύσιμο» είναι άφθονο, αποκεντρωμένο και δωρεάν, δεν εκλύονται αέρια θερμοκηπίου και άλλοι ρύποι, οι επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι μικρές σε σύγκριση με τα εργοστάσια ηλεκτροπαργωγής από συμβατικά καύσιμα, η τεχνολογία των ανεμογεννητριών έχει προχωρήσει τόσο ώστε να εγγυάται την απρόσκοπτη και αξιόπιστη λειτουργία τους, ενώ δεν πρέπει να παραγνωρίζονται και τα οικονομικά οφέλη μιας περιοχής από την ανάπτυξη της αιολικής βιομηχανίας. Ας ελπίσουμε ότι όπως γίνεται στην υπόλοιπη Ευρώπη, έτσι και στη χώρα μας η αιολική ενέργεια παρά τις όποιες δυσχέρειες θα βρει τη θέση της στο «ενεργειακό μείγμα» ώστε να έχουμε ένα καλύτερο περιβάλλον και να εκπληρωθούν και οι δεσμεύσεις της Ελλάδας σχετικά με το Πρωτόκολλο του Κιότο.
Γεώργιος Λευθεριώτης, Δρ. Φυσικός, Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας
|