Μελέτη χωροθέτησης, ενεργειακής απόδοσης και διασύνδεσης υπεράκτιου αιολικού πάρκου στην Ελλάδα

Γιαρίκης, Μιχαήλ

Detailed study, energy yield simulation and interconnection of an off-shore wind park in Greece

Διπλωματική εργασία

Author

Γιαρίκης, Μιχαήλ

Date

2023-10-10

Advisor

Βόκας, Γεώργιος

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΙΑΡΙΚΗΣ ΜΙΧΑΛΗΣ.pdf (3.785Mb)

Keywords

Αιολική ενέργεια ; Ανεμογεννήτριες ; Υπεράκτια αιολικά πάρκα ; Ελλάδα ; Ευρώπη ; Χωροθέτηση ; Διασύνδεση ; Θεμελίωση ; Βιωσιμότητα ; Προσομοίωση ; Windfarm ; Νομοθετικό πλαίσιο

Abstract

Υπό το βάρος των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής, τα τελευταία χρόνια παρατηρούνται ενέργειες στην κατεύθυνση του ενεργειακού μετασχηματισμού στο μεγαλύτερο μέρος της Ευρώπης. Υπάρχει επίσης μια τάση αντικατάστασης της χρήσης βαρέων καυσίμων και πετρελαίου με εναλλακτικές μορφές παραγωγής από τον αέρα, την ηλιακή ενέργεια και τη βιομάζα, οι οποίες είναι απαλλαγμένες από εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Σύμφωνα με το σχέδιο του νέου ΕΣΕΚ (Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα), το οποίο βρίσκεται υπό Διαβούλευση, προβλέπεται να αυξηθεί η εγκατεστημένη ισχύς σε 28GW, ως το τέλος της τρέχουσας δεκαετίας, σε σχέση με το υφιστάμενο ΕΣΕΚ που είχε ισχύ 19GW, από φωτοβολταϊκά, αιολικά χερσαία, υπεράκτια και υδροηλεκτρικά. Ειδικότερα η αιολική ενέργεια αποτελεί την πιο συμφέρουσα Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας από οικονομικής και τεχνολογικής άποψης, γεγονός το οποίο έχει οδηγήσει σε μεγάλες επενδύσεις τόσο στην Ευρώπη όσο και στον υπόλοιπο κόσμο, με χρήση ποικίλων μορφών ανεμογεννητριών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι να δώσει μια ανάλυση ενός Υπεράκτιου Αιολικού Πάρκου στην Ελλάδα, υπό το πρίσμα της περιρρέουσας κατάστασης και των σημερινών τάσεων παραγωγής ενέργειας. Στόχος αυτού του αιολικού πάρκου είναι να μεγιστοποιήσει τις δυνατότητες παραγωγής αιολικής ενέργειας σε σύγκριση με τις πιο παραδοσιακές μορφές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για την επίτευξη αυτού του στόχου θα εξεταστούν διάφοροι παράγοντες, όπως ο άνεμος, η μορφολογία του εδάφους και της θάλασσας, οι απαιτήσεις συντήρησης του έργου, η τοποθεσία του αιολικού πάρκου, καθώς και η θεμελίωση και η διασύνδεσή του με το ηλεκτρικό δίκτυο. Στο πλαίσιο αυτής της ανάλυσης έγινε προσομοίωση με σχετικό πρόγραμμα (WindFarm Release 4), εφαρμόζοντας ανεμολογικά δεδομένα ενός έτους και λάβαμε σχετικά αποτελέσματα μέσω διαγραμμάτων. Εντοπίσαμε την επικρατούσα διεύθυνση του ανέμου με τη χρήση ροδο-διαγράμματος, καθώς και μέσω των διαγραμμάτων Weibull βρήκαμε τη μέση ταχύτητα του ανέμου στα διαστήματα που ορίσαμε και εξάγαμε χρήσιμα συμπεράσματα για την αποτελεσματικότητα της αιολικής εγκατάστασης. Τέλος, δημιουργήσαμε ένα αιολικό πάρκο, με την βοήθεια του προγράμματος προσομοίωσης, αποτελούμενο από 15 ανεμογεννήτριες και εφαρμόσαμε 3 διαφορετικά μεταξύ τους μοντέλα ανεμογεννητριών, από τα οποία καταλήξαμε σε συμπεράσματα, ύστερα από την σύγκριση τους.

Abstract

Under the weight of the climate change and during the recent years, the biggest part of Europe has taken various actions towards the energy reformation. Furthermore, there is a tendency to replace the use of heavy fuels and oil with alternative production methods, like wind, solar power and biomass; methods that are free of carbon dioxide emissions. According to the new National Energy and Climate Plan (NECP), which is currently under consultation, the installed power from solar, on-shore and off-shore wind and hydroelectric parks is predicted to be increased to 28GW by the end of the current decade, compared to the existing NECP which is at 19GW. Wind power in particular is the most beneficial Renewable Energy Source (RES) from a financial and technological point of view, a fact that has ignited numerous investments around the globe using various forms of wind turbines. The purpose of this thesis is to provide an in-depth analysis of an Off-shore Wind Park in Greece in the light of the current situation and energy production trends. The aim of said wind park is to maximize the potential of wind energy production comparing to other more traditional electricity production methods. To achieve that, we need to take various aspects into consideration, for instance the wind, the land and sea morphology, the cost and the project maintenance requirements and the location of the wind park, as well as its foundation and connection to the electrical network. For this analysis, we applied a simulation using the relative program (WindFarm Release 4) applying one year's wind data and obtaining related results through charts. We identified the prevailing direction of the wind using a wind rose graph, and through Weibull diagrams we calculated the average wind speed in the set intervals and we drew useful conclusions about the efficiency of the wind installation. Finally, we created a wind park, with the help of the simulation program, consisting of 15 wind turbines and applied 3 different wind turbine models, from which we reached conclusions, after comparing them.