Μελέτη μικρού υδροηλεκτρικού έργου- Θέση καταρράκτης Αράχθου ποταμού- Προσομοίωση σε περιβάλλον RETscreen

Abstract

Στις μέρες μας όλες οι σύγχρονες κοινωνίες καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας για τη θέρμανση χώρων, τα μέσα μεταφοράς, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και για τη λειτουργία των βιομηχανικών μονάδων. Το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας που χρησιμοποιείται προέρχεται από συμβατικές πηγές ενέργειας, όπως είναι το πετρέλαιο, η βενζίνη και ο άνθρακας, που αργά ή γρήγορα θα εξαντληθούν. Η ενέργεια αποτελεί κομβικό σημείο στο θέμα της ανάπτυξης, επειδή ακριβώς αλληλεπιδρά και με τους τρεις βασικούς άξονές της: την κοινωνία, το περιβάλλον και την οικονομία. Η κοινωνική διάσταση της ενέργειας προσδιορίζεται από το γεγονός ότι η ενέργεια αποτελεί προϋπόθεση άνετης και αξιοπρεπούς διαβίωσης, ενώ η έλλειψή της αποτελεί παράγοντα κοινωνικής ανισότητας ιδιαίτερα σε χώρες του τρίτου κόσμου. Στον τομέα του περιβάλλοντος είναι περισσότερο από προφανής η σημαντική περιβαλλοντική πίεση από κάθε είδους ενεργειακές δραστηριότητες. Τέλος στον τομέα της οικονομίας η ενέργεια αποτελεί σημαντικό παράγοντα μακροοικονομικής ανάπτυξης. Έτσι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα στις μέρες μας είναι η απουσία πρόσβασης σε «καθαρή» και αξιόπιστη ενέργεια που είναι απαραίτητη για βασικές ανάγκες. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η ανάλυση της λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών και ειδικότερα στην μελέτη και λειτουργία τουΜικρού Υδροηλεκτρικού Έργου (ΜΥΗΕ) Καταρράκτη. Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε πέντε Κεφάλαια όπως αναλύονται ακολούθως: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην υδραυλική ενέργεια. Εδώ αρχικά παρουσιάζεται ο σχεδιασμός των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Συγκεκριμένα στο πρώτο μέρος του κεφαλαίου γίνεται ανάλυση της υδρολογίας και της διαστασιολόγησης που χρειάζεται ένα τέτοιο έργο, η ετήσια παραγωγή ενέρειας, η σωστή επιλογή θέσης και η κατάλληλη διαμόρφωση. Στο δεύτερο μέρος του κεφαλαίου, παρουσιάζονται τα επιμέρους τμήματα των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών όπως φράγματα – υδροφράχτες, τα στόμια εισόδου, τα κανάλια απαγωγής, οι αγωγοί πτώσης και τα κανάλια απαγωγής. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ο ηλεκτρομηχανικός εξοπλισμός που απαιτείται για τη δημιουργία αλλά και τη λειτουργία ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού όπως, οι υδροστρόβιλοι, οι γεννήτριες, τα κιβώτια ταχυτήτων και οι πολλαπλασιαστές, ο απαραίτητος εξοπλισμός ελέγχου και οι πίνακες οργάνων εξοπλισμού και προστασίας. Τέλος παρουσιάζονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις,τα οικονομικά στοιχεία και τα εμπόδια στην ανάπτυξη των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται πλήρη μελέτη, ανάπτυξη και περιγραφή του μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού Καταρράκτη. Συγκεκριμένα γίνεται ανάλυση της τοποθεσίας μέσω των υδρολογικών στοιχείων, της λεκάνης απορροής, της βροχομετρικής πληροφορίας του τόπου, των υδρομετρικών πληροφοριών, και της ποσότητας νερών στο σημείο της υδροληψίας. Ακολουθεί η παρουσίαση της σκοπιμότητας του έργου και γίνεται μελέτη του απαραίτητου εξοπλισμού λειτουργίας που χρησιμοποιείται στον μικρό υδροηλεκτρικό σταθμό. Ο εξοπλισμός αυτός απαρτίζεται από στροβίλους, τη δικλείδα εισόδου, το ρυθμιστή στοφών, τη γεννήτρια του σταθμού, τους πίνακες ελέγχου και τροφοδοσίας, το ηλεκτρονικό σταθμήμετρο, το μετρητή ανύψωσης, τη γερανογέφυρα, τους πίνακες μέσης τάσης, το σύστημα γείωσης και τον υπόλοιπο βοηθητικό εξοπλισμό. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στη σύνδεση του μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού στο δίκτιο. Παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας, οι εναλλακτικές λύσεις σύνδεσης, οι εναλλακτικές θέσεις υδροληψίας αλλά και θέσης του σταθμού. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάται και παρουσιάζεται το υπολογιστικό πρόγραμμα Retscreen και η χρησιμότητά του για τις υπολογιστικές διαδικασίες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο σημείο αυτό της εργασίας δίνονται οι χαρακτηριστικές παράμετροι εισόδου ως έναρξη της υπολογιστικής διαδικασίας συνοδευόμενες από τη μέση καμπύλη διαρκείας της εν λόγω τοποθεσίας μέσα από στατιτικά στοιχεία σε βάθος δεκαετίας με στόχο την καλύτερη δυνατή ακρίβεια των αποτελεσμάτων. Επίσης νωρίτερα παρατίθενται επεξηγήσεις των διαφόρων «παραθύρων» του προγράμματος προκειμένου ο χρήστης να έχει αντίληψη των διαδικασιών που ακολουθούν. Στο πέμπτο κεφάλαιο δίνονται τα βασικά συμπεράσματα της εργασίας με κάποια πιο γενικά χαρακτηριστικά σχετικά με τη χρήση των ΑΠΕ. Επισημαίνονται τα κυριότερα πλεονεκτήματα των ΑΠΕ έναντι των συμβατικών καυσίμων ως μορφές ενέργειας που θα πρέπει σήμερα αλλά και στο μέλλον να χρησιμοποιούνται όσο το δυνατόν περισσότερο προκειμένου να βελτιώνεται η ποιότητα ζωήςτόσο των ανθρώπων όσο και του πλανήτη. Στο έκτο κεφάλαιο παρατίθεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας με συλλογή στοιχείων από την ελληνική αλλά και τη διεθνή βιβλιογραφία καθώς και από το διαδίκτυο. Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο που επονομάζεται Παράρτημα δίνονται χαρακτηριστικά της παροχής (υδρολογικά στοιχεία) σε δύο συγκεκριμένες τοποθεσίες που κρίθηκαν κεντρικού ενδιαφέροντος προκειμένου να αξιοποιηθεί η προσφερόμενη υδραυλική ενέργεια. Τα χαρακτηριστικά αυτά στοιχεία είναι σε βάθος δεκαετίας μια ικανή περίοδο για την καλύτερη αξιοπιστία των επιδιοκώμενων αποτελεσμάτων.