Υβριδικά συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μικρής κλίμακας: η περίπτωση του οικίσκου ελέγχου σταθμού ηλεκτροδίων γείωσης διπολικής διασύνδεσης υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος Αττικής-Κρήτης στη νησίδα Σταχτορρόη Αττικής

Abstract

Ένας μεγάλος αριθμός αυτόνομου συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας έχουν σχεδιαστεί για διαφορετικά επίπεδα ισχύος και για ειδικές απαιτήσεις, όπως κλιματικών συνθηκών, εφαρμογών, λειτουργίας, συντήρησης, περιβαλλοντικών επιπτώσεων κα. Στην παρούσα εργασία νέες μέθοδοι σχεδιάσης αυτόνομου συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας παρου-σιάζονται με εφαρμογή στην ηλεκτρική τροφοδοσία του οικίσκου ελέγχου σταθμού ηλεκτροδίων γείωσης διπολικής διασύνδεσης υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος Αττικής-Κρήτης στη νησίδα Σταχτορρόη. Οι γενικές οδηγίες της CIGRE και του IEC αναφέρονται στο σύστημα ηλεκτρικής τροφοδοσίας φωτισμού και βοηθητικών φορτίων αυτών των σταθμών ηλεκτροδίων μόνο μέσω του δικτύου διανομής μέσης ή χαμηλής τάσης, ξεχνώντας την ενδεχόμενη κρισιμότητα της διασύνδεσης, όπως συμβαίνει στην Κρήτη. Γι’ αυτό αναδιατυπώνονται οι αντίστοιχες οδηγίες διαδικασίας σχεδίασης της ηλεκτρικής τροφοδοσίας του οικίσκου ελέγχου σταθμού ηλεκτροδίων γείωσης, εκτιμώ-νται αναλυτικά οι ενεργειακές ανάγκες του σταθμού και πραγματοποιείται η βέλτιστη σχεδίαση αυτόνομου συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με φωτοβολταϊκά (φ/β) πλαίσια ναυπηγικής χρήσης και κατάλληλων ηλεκτροχημικών συσσωρευτών ως προς το ετήσιο ισοδύναμο κόστος κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης μέσω εξαντλητικών δοκιμών και ανάλυσης ευαισθησίας λαμβάνοντας υπόψη σειρά τεχνικών παραμέτρων, όπως τη γήρανση συσσωρευτών, το βάθος εκφόρτισής τους, την ηλιακή διακύμανση κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους, το κόστος κατάληψης γης από τα φ/β πλαίσια κα. Ακολούθως διαμορφώνεται βέλτιστα η φ/β μονάδα για την εκάστοτε ζητούμενη ισχύ από ένα σύνολο φ/β πλαισίων γενικής χρήσης και αναστροφέων λαμβάνοντας υπόψη τεχνικούς περιορισμούς, κόστη εγκατάστασης, διάρκειες ζωής, αποδόσεις, επιτόκια ανάκτησης κεφαλαίου κα. και επεκτείνονται τα αντίστοιχα αποτελέσματα της προηγούμενης διαμόρφωσης κατάλληλα. Στη συνέχεια αναπτύσσεται η μέθοδος βέλτιστης σχεδίασης αυτόνομου υβριδικού συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με φ/β πλαίσια, συσσωρευτές και ντιζελογεννήτριες που λειτουργούν με το βέλτιστο δυνατό τρόπο, ενώ επιπρόσθετα ρυθμίζονται και άλλες παράμετροι, όπως το εύρος φόρτισης-εκφόρτισης συσσωρευτή κα., εφαρμόζοντάς την όμοια με την περίπτωση του συστήματος με φ/β πλαίσια και συσσωρευτές. Τέλος τα προτεινόμενα αυτόνομα συστήματα συγκρίνονται με τις κλασικές συμβατικές λύσεις (χρήση αυτόνομων συστημάτων με ντιζελογεννήτριες, σύνδεση με το δίκτυο διανομής) και προκύπτει ότι ανάλογα με τις απαιτήσεις του χρήστη ότι η δημιουργία αυτόνομου συστήματος είτε με φ/β πλαίσια γενικής χρήσης και συσσωρευτές, είτε με φ/β πλαίσια ναυπηγικών εφαρμογών, συσσωρευτές και ντιζελογεννήτριες για ιδιαίτερα αυξημένες απαιτήσεις αξιοπιστίας υπερτερούν έναντι των κλασικών λύσεων ως προς το σύνολικο ετήσιο ισοδύναμο κόστος κατασκευής – λειτουργίας – συντήρησης για τα εκάστοτε αποπληθωρισμένα επιτόκια ανάκτησης κεφαλαίου.