Πρόσφατα στα πλαίσια της επίσκεψης του Προέδρου της Κίνας κ. Σι Τζινπίνγκ στην Ελλάδα ανακοινώθηκε η υπογραφή σύμβασης για τη χρηματοδότηση από Κινεζικής πλευράς της επένδυσης του ηλιοθερμικού εργοστασίου ηλεκτροπαραγωγής “MINOS” ισχύος 52 MWe (Μεγαβάτ) σε έκταση περίπου 1.700 στρεμμάτων στην Ανατολική Κρήτη (στη περιοχή Αθερινόλακου του Δήμου Σητείας) ενδεικτικού κόστους 250 εκατ. Ευρώ. Ανάλογα εργοστάσια δεν υπάρχουν σήμερα στη χώρα μας.
Σκοπός του κειμένου που ακολουθεί είναι η παρουσίαση της τεχνολογίας που θα χρησιμοποιηθεί στο εργοστάσιο αυτό σε συνδυασμό με ανάλογα εργοστάσια που λειτουργούν σήμερα διεθνώς, η παρουσίαση ενός ιδιαίτερα φιλόδοξου Ευρωπαϊκού σχεδίου για τη δημιουργία τέτοιων εργοστασίων στη “ζώνη του ηλίου” και τέλος του ιστορικού μιας ανάλογης προσπάθειας που έγινε πριν από πολλά χρόνια για τη δημιουργία ηλιοθερμικού εργοστασίου ηλεκτροπαραγωγής στα Σφακιά το οποίο δεν υλοποιήθηκε τελικά.
1. Η ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Η ηλιοθερμική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρισμού αποτελεί σήμερα μία εναλλακτική τεχνολογία σε σχέση με τη φωτοβολταϊκή η οποία αξιοποιεί και αυτή την ηλιακή ενέργεια για τη παραγωγή ηλεκτρισμού. Η λειτουργία της βασίζεται στην αρχή ότι η συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας (κυρίως της απευθείας προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας – direct solar radiation) σε ένα σημείο έχει σαν αποτέλεσμα την ανάπτυξη πολύ υψηλών θερμοκρασιών οι οποίες συμβάλλουν στη θέρμανση ενός ρευστού (συνήθως ελαίου) σε θερμοκρασίες περίπου 400-1.000 oC (βαθμοί Κελσίου). Το θερμό ρευστό/έλαιο χρησιμοποιείται στη συνέχεια για τη παραγωγή ατμού υπό πίεση, ο οποίος σε ένα ατμοηλεκτρικό εργοστάσιο παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Συνεπώς η αρχή λειτουργίας της “ηλιοθερμικής παραγωγής ηλεκτρισμού” είναι τελείως διαφορετική από τη “φωτοβολταϊκή παραγωγή” του. Η ηλιοθερμική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρισμού έχει αναπτυχθεί εμπορικά κυρίως τα τελευταία 20-30 χρόνια ενώ ενδείκνυται για μεγάλους ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς ισχύος 50-200 MWe και όχι για μικρές εγκαταστάσεις (κάτω των 10 MWe). Οι πιο διαδεδομένες ηλιοθερμικές τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού είναι δύο :
Α) Η τεχνολογία που βασίζεται στη χρήση παραβολικών κατόπτρων σε σχήμα καναλιού/αυλακιού, η οποία είναι αυτή που κυρίως χρησιμοποιείται εμπορικά σήμερα, και
Β) Η τεχνολογία που χρησιμοποιεί κάτοπτρα/ηλιοστάτες και ένα πύργο.
Οι ηλιοθερμικές τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού (όπως και η φωτοβολταική τεχνολογία) δεν μπορούν να παράξουν ενέργεια εγγυημένης ισχύος και να την αποδώσουν στο δίκτυο καθώς η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αλλάζει συνεχώς και συνεπώς η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια μεταβάλλεται, ενώ τη νύκτα μηδενίζεται. Αυτό αποτελεί ένα σημαντικό μειονέκτημα των τεχνολογιών αυτών καθώς, για λόγους ευστάθειας του ηλεκτρικού δικτύου, είναι επιθυμητή η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτό εγγυημένης ισχύος η οποία θα είναι γνωστή εκ των προτέρων. Για την αντιμετώπιση αυτού του μειονεκτήματος έχουν προταθεί δύο λύσεις:
1. Η μετατροπή του ηλιοθερμικού εργοστασίου σε υβριδικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής όπου εκτός της ηλιακής ενέργειας θα χρησιμοποιούνται και άλλες ενεργειακές πηγές όπως το φυσικό αέριο (ορυκτό καύσιμο) ή και η βιομάζα (ανανεώσιμη πηγή ενέργειας), και
2. Η αποθήκευση της παραγόμενης, από τη ηλιακή ενέργεια, θερμότητας υψηλών θερμοκρασιών σε κάποιο ρευστό όπως ένα τηγμένο άλας και η μετέπειτα χρησιμοποίηση της (όταν η ηλιακή ακτινοβολία δεν είναι επαρκής) για παραγωγή ηλεκτρισμού.
Με το δεύτερο τρόπο το ηλιοθερμικό εργοστάσιο μπορεί να παράξει ηλεκτρική ενέργεια εγγυημένης ισχύος καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας αλλά και για κάποιες ώρες (π.χ. 5-8 ώρες) μετά τη δύση του ηλίου. Αυτή η τεχνολογία αποθήκευσης χρησιμοποιείται σήμερα από τα περισσότερα σύγχρονα ηλιοθερμικά εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν στον πλανήτη. Αποτελεί μία σημαντική καινοτομία η οποία επιτρέπει τα εργοστάσια αυτά να μετατρέπονται σε ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς εγγυημένης ισχύος κάτι που είναι σημαντικό.
Η ηλιοθερμική τεχνολογία ηλεκτροπαραγωγής με χρήση ηλιακών πύργων χρησιμοποιεί πληθώρα κατόπτρων τα οποία εστιάζουν (ρυθμιζόμενα από ένα υπολογιστή) τη προσπίπτουσα σε αυτά ηλιακή ακτινοβολία σε ένα σημείο ενός πύργου που βρίσκεται πλησίον τους ενώ στο σημείο εστίασης βρίσκεται κάποιο ρευστό/έλαιο. Οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται από τη συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας σε ένα σημείο είναι υψηλές, περίπου 1.000 οC ή και υψηλότερες, με αποτέλεσμα τη θέρμανση του ρευστού/ελαίου που βρίσκεται εκεί. Το θερμό αυτό ρευστό στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη παραγωγή ατμού υπό πίεση και ηλεκτρικής ενέργειας. Ο βαθμός απόδοσης των ηλιοθερμικών εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής είναι σήμερα περίπου 15%, της ίδιας τάξης μεγέθους με των αντίστοιχων Φωτοβολταικών σταθμών αλλά χαμηλότερος των συμβατικών θερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που είναι περίπου 35%. Το κόστος κατασκευής ηλιοθερμικών εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής κυμαίνεται σε περίπου 2.000-5.000 €/KWe (ή και περισσότερο ανάλογα με τα συστήματα αποθήκευσης της θερμότητας που χρησιμοποιούνται) ενώ το κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας σε 0.10 – 0.15 €/KWh.
2. ΗΛΙΟΘΕΡΜΙΚΑ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΠΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΣΗΜΕΡΑ ΣΤΟΝ ΠΛΑΝΗΤΗ
Ηλιοθερμικά εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν, προγραμματίζονται ή βρίσκονται υπό κατασκευή σήμερα σε διάφορες χώρες του πλανήτη κυρίως σε περιοχές που υπάρχει μεγάλη ηλιοφάνεια. Στην Ευρώπη λειτουργούν αρκετά τέτοια εργοστάσια στη νότια Ισπανία όπου η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι μεγάλη. Στην Ασία, στη Κίνα και την Ινδία, στην Αμερική στις ΗΠΑ και στη Χιλή ενώ στην Αφρική στις χώρες πλησίον της Σαχάρας όπως στο Μαρόκο καθώς και στη Νότια Αφρική. Η ισχύς των εργοστασίων αυτών κυμαίνεται από 50 έως 500 KWe, ενώ τα περισσότερα από αυτά χρησιμοποιούν τη τεχνολογία των παραβολικών κατόπτρων. Σε περιοχές βορείως της Σαχάρας, στη Μέση Ανατολή, π.χ. Ισραήλ, καθώς και σε πολλές Αραβικές χώρες που βρίσκονται στην αποκαλούμενη “ζώνη του ηλίου” ενδείκνυται η κατασκευή ηλιοθερμικών μονάδων ηλεκτροπαραγωγής. Επειδή η έκταση που καταλαμβάνει ένα τέτοιο εργοστάσιο είναι μεγάλη προτιμώνται οι περιοχές χωρίς γεωργική ή οικιστική χρήση και κατά προτίμηση ερημικές. Σημαντικό πλεονέκτημα για τη δημιουργία τέτοιων ενεργειακών μονάδων σε μία περιοχή αποτελεί η ύπαρξη ηλιοφάνειας χωρίς νεφώσεις ούτως ώστε η ένταση της απ’ ευθείας προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στα κάτοπτρα να είναι μεγάλη. Το 2018 η εγκατεστημένη ισχύς των ηλιοθερμικών εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής παγκοσμίως ήταν σχετικά μικρή και ανερχόταν μόλις στο 1.5-2% της αντίστοιχης ισχύος των υπαρχόντων φωτοβολταικών εργοστασίων. Όμως η κατασκευή νέων ηλιοθερμικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρισμού αυξάνεται συνεχώς ενώ το 2022 προβλέπεται η εγκατεστημένη ισχύς τους να ανέλθει σε περίπου 10 GW (Γιγαβάτ). Σήμερα η ηλιοθερμική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρισμού είναι λιγότερο ανταγωνιστική από τη φωτοβολταϊκή τεχνολογία αλλά έχει κάποια πλεονεκτήματα που την καθιστούν ελκυστική σε ορισμένες περιπτώσεις.
3. ΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ DESERTEC
Το μεγάλο πρόγραμμα Desertec πήρε το όνομα του από το ομώνυμο ίδρυμα το οποίο πριν περίπου 10 χρόνια προσπάθησε να προωθήσει το φιλόδοξο όραμα του για τη δημιουργία σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε τοποθεσίες που αφθονούσαν οι Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, στη βόρεια Αφρική και στη περιοχή της ερήμου της Σαχάρας. Στη συνέχεια η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια θα μεταφερόταν στα μεγάλα κέντρα κατανάλωσης της στην Ευρώπη. Οι ενδεικνυόμενες τεχνολογίες ηλεκτροπαραγωγής περιελάμβαναν τη φωτοβολταϊκή τεχνολογία, την ηλιοθερμική τεχνολογία, τα αιολικά πάρκα σε συνδυασμό με τη μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη δια μέσου της Μεσογείου με υποθαλάσσια καλώδια συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης. Υποστηρίχθηκε τότε ότι το πρόγραμμα αυτό θα ενδυνάμωνε τις σχέσεις των χωρών της Βόρειας Αφρικής και της Ευρώπης. Δυστυχώς η υλοποίηση του μεγαλόπνοου αυτού σχεδίου δεν προχώρησε για πολλούς λόγους.
Κάποια ανάλογη προσπάθεια έγινε και στη χώρα μας πριν από 10 περίπου χρόνια όταν άρχιζε η μεγάλη οικονομική κρίση. Τότε συζητήθηκε η αξιοποίηση του πλούσιου ηλιακού και αιολικού δυναμικού της Ελλάδας για τη παραγωγή πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας και η μεταφορά/εξαγωγή της στη Δυτική Ευρώπη. Δυστυχώς όμως καθώς η υλοποίηση τέτοιων έργων απαιτεί την ύπαρξη κατάλληλων δικτύων μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας, τα οποία δεν υπήρχαν τότε στη χώρα μας, η προσπάθεια αυτή δεν ευοδώθηκε.
4. Η ΠΡΟΟΔΟΣ ΤΗΣ ΚΙΝΑΣ ΣΤΙΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΑ ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΧΡΟΝΙΑ
Οι επιδόσεις της Κίνας στην αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας είναι εντυπωσιακές. Πριν από περίπου 25 χρόνια οι εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας στη Κίνα καθώς και τεχνολογικές δυνατότητες παραγωγής συστημάτων αξιοποίησης της ήταν ουσιαστικά ανύπαρκτες. Σήμερα ηγείται στη παγκόσμια προσπάθεια αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας και η διαφορά της πλέον από τις άλλες χώρες είναι μεγάλη. Εκτιμάται ότι το 2024 η ισχύς των εγκατεστημένων φωτοβολταικών συστημάτων στη Κίνα θα είναι διπλάσια από ότι στις ΗΠΑ. Δεδομένου του μεγάλου πληθυσμού της η χώρα αυτή αποτελεί σήμερα τη μεγαλύτερη διεθνή αγορά για εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας ενώ ταυτόχρονα αποτελεί και το μεγαλύτερο επενδυτή παγκοσμίως στα συστήματα αυτά. Σήμερα οι Κινεζικές τεχνολογικές εταιρείες παραγωγής συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας και γενικότερα των ΑΠΕ κατέχουν ηγετική θέση στη παγκόσμια αγορά και αυτό ίσως δικαιολογεί και το ενδιαφέρον τους για την επένδυση του ηλιοθερμικού σταθμού στη Κρήτη.
5. Η ΠΑΛΑΙΟΤΕΡΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΗΛΙΟΘΕΡΜΙΚΟΥ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΣΤΟ ΦΡΑΓΚΟΚΑΣΤΕΛΛΟ ΣΦΑΚΙΩΝ
Πριν από περίπου 20 χρόνια υπήρξε έντονο ενδιαφέρον από ομάδα διεθνών επενδυτών για τη δημιουργία του πρώτου ηλιοθερμικού εργοστασίου ηλεκτροπαραγωγής στην Ευρώπη στη περιοχή του Φραγκοκάστελλου Σφακίων. Τη περίοδο αυτή η ηλιοθερμική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρισμού δεν είχε αναπτυχθεί ιδιαίτερα και λειτουργούσαν λίγες τέτοιες μονάδες στη Καλιφόρνια των ΗΠΑ ενώ παράλληλα υπήρχε προγραμματισμός για την εγκατάσταση ανάλογων μονάδων στη νότια Ισπανία όπου η ηλιοφάνεια είναι υψηλή. Για το λόγο αυτό είχε συσταθεί η εταιρεία “ΘΗΣΕΑΣ ΑΕ” στην οποία συμμετείχαν ο ΟΑΔΥΚ (20%) και διάφορες Ευρωπαϊκές εταιρείες (80%). Η ισχύς του ηλιοθερμικού εργοστασίου θα ήταν 50 MWe και το κόστος του 40-50 δις δρχ. Τη περίοδο αυτή δεν είχε αναπτυχθεί όπως σήμερα η τεχνολογία αποθήκευσης της παραγόμενης, από την ηλιακή ενέργεια, θερμότητας σε διάλυμα τηγμένου άλατος ούτως ώστε η εγκατάσταση να αποδίδει εγγυημένη ισχύ στο δίκτυο. Κατά τη προσπάθεια υλοποίησης της πρωτοπόρου για την εποχή, την Ελλάδα και την Ευρώπη ενεργειακής επένδυσης προέκυψαν ορισμένα εμπόδια όπως:
1. Η εγκατάσταση αυτή θα παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια μη εγγυημένης ισχύος και θα την απέδιδε στο δίκτυο. Δεδομένου ότι το ηλεκτρικό δίκτυο της Κρήτης ήταν και παραμένει μέχρι σήμερα μη διασυνδεδεμένο με το Ηπειρωτικό δίκτυο της χώρας υπήρχε περιορισμός (σύμφωνα με τη νομοθεσία) των ηλεκτροπαραγωγικών σταθμών μη εγγυημένης ισχύος που θα μπορούσαν να εγκατασταθούν στη Κρήτη (για λόγους ευστάθειας του δικτύου). Τη περίοδο αυτή υπήρχε παράλληλα έντονο ενδιαφέρον και για τη δημιουργία αιολικών πάρκων στη Κρήτη,
2. Προοπτική δημιουργίας υβριδικού εργοστασίου με τη χρήση άλλης ανανεώσιμης ενεργειακής πηγής, πέραν της ηλιακής, δεν υπήρχε ενώ η παράλληλη χρήση υγραερίου/φυσικού αερίου θα αλλοίωνε το χαρακτηρισμό του εργοστασίου σαν μονάδα παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ,
3. Υπήρξε έντονη διαμαρτυρία της τοπικής κοινωνίας η οποία, αντιτίθετο στη δημιουργία μεγάλης βιομηχανικής μονάδας στη περιοχή αυτή και, θεωρούσε ότι η ενδεδειγμένη μορφή ανάπτυξης για τη περιοχή του Φραγκοκάστελλου Σφακίων θα ήταν η προώθηση των ήπιων γεωργικών δραστηριοτήτων και του οικογενειακού/μικρής κλίμακας τουρισμού. Η διαμαρτυρία αυτή δεν μπορούσε να αγνοηθεί.
Για τους λόγους αυτούς η επένδυση τελικά δεν υλοποιήθηκε και οι επενδυτές συνέχισαν τις προσπάθειες τους στη νότια Ισπανία όπου υπήρχε αρκετή ηλιοφάνεια και οι συνθήκες ήταν διαφορετικές (πολλές διαθέσιμες και σχεδόν ερημικές εκτάσεις, διασυνδεδεμένο δίκτυο κ.α.). Σήμερα στη νότια Ισπανία λειτουργούν πολλά ηλιοθερμικά εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής ενώ το 2018 η χώρα αυτή πρωτοπορούσε παγκοσμίως στην ηλεκτροπαραγωγή από ηλιοθερμικά εργοστάσια.
• Ο Γιάννης Βουρδουμπάς είναι χημικός μηχανικός, επιστημονικός συνεργάτης του Μ.Α.Ι.Χ.
(Χανιώτικα Νέα)
