Δύναμη από τον ήλιο

Τα Θερμικά Ηλιακά συστήματα, μέχρι πρόσφατα τα γνωρίζαμε κυρίως για τις εφαρμογές τους στον κτιριακό τομέα με στόχο είτε την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (από τα θερμοσιφωνικά συστήματα), είτε και για τη θέρμανση χώρου (μέσω των κεντρικών ηλιακών συστημάτων).

Κείμενο: Γιάννης Βουγιουκλάκης, ΚΑΠΕ *

Δύναμη από τον ήλιο

Ωστόσο, με γοργούς ρυθμούς ανάπτυξης και υψηλά ποσοστά ενεργειακής απόδοσης, η τεχνολογία των θερμικών ηλιακών συστημάτων αρχίζει να συνεισφέρει και στην ηλεκτροπαραγωγή, όπου λαμβάνοντας υπόψη μελέτες και σενάρια, εκτιμάται ότι έως το 2030 τα ηλιακά θερμικά συστήματα θα μπορούν να καλύπτουν μέχρι και το 7% των παγκοσμίων αναγκών σε ενέργεια ή ακόμη και το ¼ αυτών μέχρι το 2050.

 

Πως παράγεται ενέργεια

Η ηλεκτροπαραγωγή επιτυγχάνεται από εγκαταστάσεις που ονομάζονται σταθμοί συγκεντρωτικών ηλιακών συστημάτων (concentrated solar power), όπου και χρησιμοποιούνται 100άδες κάτοπτρα, κατάλληλα προσανατολισμένα, για να συγκεντρώνουν τις ηλιακές ακτίνες αναπτύσσοντας θερμοκρασίες από 400 έως 1.000 οC. Οι υψηλές αυτές θερμοκρασίες είναι υπεύθυνες για τη θέρμανση ενός ειδικού υγρού μεταγωγής θερμότητας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή υπέρθερμου ατμού υψηλής πιέσεως, ο οποίος τροφοδοτείται στη συνέχεια σε ένα συμβατικό ατμοστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Οι πιο διαδεδομένες τεχνολογίες για τα συγκεντρωτικά ηλιακά συστήματα είναι α) τα συστήματα παραβολικών κατόπτρων και β)οι σταθμοί με ηλιακό πύργο ισχύος. Σταδιακά αναπτύσσονται και άλλες τεχνολογίες (κατόπτρα Fresnel, συστήματα δίσκου μηχανής). Αυτή τη στιγμή, οι μονάδες των παραβολικών κατόπτρων αποτελούν στην ουσία την πιο ώριμη τεχνολογία με τις περισσότερες εμπορικές εφαρμογές εν λειτουργία. Ήδη έως το 2009 η εγκατεστημένη ισχύς παγκοσμίως μόνο από παραβολικά κάτοπτρα έφτανε τα 500 ΜW. Ακολουθεί η τεχνολογία των πύργων ισχύος, το κόστος των οποίων συνεχώς μειώνεται. Από την άλλη, παρόλη την έλλειψη εμπορικών εφαρμογών, τα συστήματα δίσκου/μηχανής έχουν επιδείξει ρεκόρ αποδόσεως, αγγίζοντας το 30% μετατροπής της ηλιακής σε ηλεκτρική ενέργεια και αναμένεται μακροπρόθεσμα να συναγωνιστούν τις γεννήτριες diesel σε απομονωμένες περιοχές με υψηλά επίπεδα ηλιακής ακτινοβολίας, όπως τα νησιά. Επίσης, τα κάτοπτρα Fresnel έχουν δημιουργήσει ευνοϊκές προϋποθέσεις για περαιτέρω ανάπτυξη, με βασικό πλεονέκτημα το χαμηλό τους κόστος. Η εξέλιξη ωστόσο στην εγκατάσταση τέτοιων σταθμών παραγωγής ενέργειας αναμένεται να είναι ραγδαία τα επόμενα χρόνια, ενώ ήδη έργα όμως που βρίσκονται σε στάδιο υλοποίησης αυτή τη στιγμή, κυρίως στην Ισπανία, θα συνεισφέρουν μέχρι το 2011 τουλάχιστον 1000 MW.

 

Παγκόσμιο το ενδιαφέρον

Η μέχρι τώρα εμπειρία από τα ήδη υπάρχοντα ηλιακά πάρκα ηλεκτροπαραγωγής έχει αποδείξει ότι η απαιτούμενη κατά προσέγγιση έκταση για την εγκατάσταση των συστημάτων παραβολικών κοίλων και πύργου ισχύος κυμαίνεται στα 20-40 στρέμματα ανά MW, ενώ συγκεκριμένα για τις μονάδες των πύργων απαιτείται αυστηρά επίπεδη έκταση με κλίση μικρότερη από 3%.

Η Ελλάδα έχει προσελκύσει, όπως ήταν αναμενόμενο, έντονο επενδυτικό ενδιαφέρον από ξένες εταιρίες για την ανάπτυξη μεγάλων έργων ηλεκτροπαραγωγής με ηλιακή θερμική τεχνολογία. Επιπρόσθετα πρέπει να αναφερθεί και ένα συγκριτικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας και λειτουργίας αυτών των σταθμών καθώς μπορούν να λειτουργήσουν ως υβριδικοί σταθμοί, αποθηκεύοντας δηλαδή την περίσσεια ενέργεια που παράγεται, συνεισφέροντας με αυτό τον τρόπο ειδικά στα μη διασυνδεδεμένα νησιά στη μεγαλύτερη διείσδυση των ΑΠΕ στο ενεργειακό μίγμα. Το επενδυτικό ενδιαφέρον που έχει εκδηλωθεί ήδη στην Ελλάδα, εστιάζεται σε περιοχές της Νοτίου Ελλάδος και ειδικά στην Κρήτη και στη Ρόδο και αφορά κυρίως σταθμούς με παραβολικά κάτοπτρα αλλά και κάποιες μονάδες με πύργο ισχύος.

 

—————————————————————————————————————–

Ο Γιάννης Βουγιουκλάκης, είναι επιστημονικός συνεργάτης του ΚΑΠΕ