Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τη μέθοδο PRO – Οικονομοτεχνική μελέτη ωσμωτικής μονάδας 1 MW
| dc.contributor.advisor | Ψωμόπουλος, Κωνσταντίνος | |
| dc.contributor.author | Φελέκης, Ανδρέας Α. | |
| dc.date.accessioned | 2014-08-26T08:26:09Z | |
| dc.date.available | 2014-08-26T08:26:09Z | |
| dc.date.issued | 2014-06 | |
| dc.identifier.uri | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/2144 | |
| dc.description.abstract | Η ωσμωτική ενέργεια είναι μια μορφή ανανεώσιμης ενέργειας υπό ανάπτυξη η οποία εκμεταλλεύεται τη διαφορά αλατότητας μεταξύ του νερού του ποταμού και του θαλασσινού νερού. Η μέθοδος βασίζεται στο φαινόμενο της ώσμωσης και ονομάζεται Παρατεταμένης-πίεσης Ώσμωση (Pressure Retarded Osmosis, PRO). Τα δύο διαλύματα διαχωρίζονται από μια ημι-διαπερατή μεμβράνη η οποία είναι διαπερατή μόνο για τα μόρια νερού σε ιδανικές συνθήκες, προκαλώντας ωσμωτική ροή ικανή να περιστρέψει έναν υδροστρόβιλο παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια. Σε μια μονάδα που χρησιμοποιεί τη μέθοδο PRO, η παραγωγή ενέργειας μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη συνεχή εισροή γλυκού και θαλασσινού νερού και μια συνεχή αποβολή των υφάλμυρων εκροών από αυτή που προέκυψαν από την ανάμειξη των δυο διαλυμάτων. Η ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα του γλυκού νερού και την αλατότητα του θαλασσινού νερού. Για την κατανόηση των μεγεθών, μπορεί να θεωρηθεί ως εμπειρικός κανόνας ότι η συνεχή ροή 1 m3/s γλυκού νερού όταν αναμιχθεί με θαλασσινό νερό αλατότητας 3,5% NaCl αποφέρει περίπου 1 MW. Αυτή η πολλά υποσχόμενη μορφή ενέργειας δεν έχει αξιοποιηθεί μέχρι σήμερα σε εμπορικό επίπεδο, αλλά μετά από αρκετές δεκαετίες ερευνών σε εργαστηριακή κλίμακα και την πρώτη πιλοτική μονάδα 4kW που τέθηκε σε λειτουργία το 2009 αποτέλεσε τον λόγο για την διερεύνηση της ικανότητας της μεθόδου PRO να λογισθεί ως αξιόπιστη και ανταγωνιστική μορφή ενέργειας σε σύγκριση με τις υπόλοιπες Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. Σκοπός της πτυχιακής εργασίας είναι η οικονομοτεχνική μελέτη ωσμωτικής μονάδας 1 MW που χρησιμοποιεί τη μέθοδο PRO, ώστε να καθοριστεί η δυνατότητα εμπορικής αξιοποίησης με τη τωρινή διαθέσιμη τεχνολογία. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στον ποταμό Καλαμάς, στο σημείο που εκβάλλει στο Ιόνιο Πέλαγος και περιλαμβάνει την τεχνική, οικονομική, περιβαλλοντική και άλλες πλευρές της ωσμωτικής ενέργειας. Έχουν χρησιμοποιηθεί οι τελευταίες έρευνες, αναφέροντας ότι έχει επιτευχθεί τα τελευταία χρόνια και τις δυσκολίες που χρειάζεται να ξεπεραστούν. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε επικοινωνία με τις αντίστοιχες εταιρείες για τα τεχνικά χαρακτηριστικά και την κοστολόγηση του κάθε εξαρτήματος προκειμένου να καθοριστεί το κόστος κεφαλαίου. H πτυχιακή εργασία έχει χωρισθεί σε 8 κεφάλαια για να καθοριστεί η εμπορική δυνατότητα ωσμωτικής μονάδας PRO στην Ελλάδα. Στο κεφάλαιο 1 πραγματοποιείται μια ανασκόπηση της ενέργειας που χρησιμοποιείται τις τελευταίες δεκαετίες και τις επιπτώσεις που έχει προκαλέσει στο περιβάλλον. Στο κεφάλαιο 2 πραγματοποιείται ανάλυση των διαθέσιμων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.) που χρησιμοποιούνται αναφέροντας τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κάθε μορφής ενέργειας. Το κεφάλαιο τελειώνει αναφέροντας την ωσμωτική ενέργεια όπου και δίνεται έμφαση στην μέθοδο PRO. Στο κεφάλαιο 3 αναλύεται το φαινόμενο της ώσμωσης καταλήγοντας στη μέθοδο PRO και την ενέργεια που απελευθερώνεται από την ανάμιξη γλυκού και θαλασσινού νερού. Η ιστορική αναφορά κρίθηκε σκόπιμη για την καλύτερη κατανόηση του φαινομένου. Στο κεφάλαιο 4 πραγματοποιήθηκε η θεωρητική ανάλυση μιας ωσμωτικής μονάδας PRO εστιάζοντας στα επιμέρους τμήματα που την αποτελούν ώστε στο τέλος του κεφαλαίου να πραγματοποιηθεί μοντελοποίηση του κύκλου λειτουργίας της ωσμωτικής μονάδας. Αναφέρονται επίσης, οι μέθοδοι σχεδιασμού που έχουν προταθεί, καθώς και οι περιβαλλοντικοί περιορισμοί που πρέπει να ληφθούν υπόψιν. Στο κεφάλαιο 5 πραγματοποιήθηκε οικονομοτεχνική μελέτη σε μια τοποθεσία που επιλέχθηκε κατάλληλη για την κατασκευή μονάδας ωσμωτικής ενέργειας PRO 1MW. Όλες οι πιθανές τοποθεσίες που μπορούν να εκμεταλλευτούν την μέθοδο PRO για παραγωγή ενέργειας αναφέρθηκαν. Η τοποθεσία που επιλέχθηκε είναι ο Καλαμάς. Η μελέτη περιλαμβάνει τον σχεδιασμό στη μονάδα, το κόστος κεφαλαίου και την απώλεια ενέργειας ανά χρόνο ώστε να καθοριστεί στο τέλος του κεφαλαίου το συνολικό κόστος κεφαλαίου και η καθαρή παραγόμενη ενέργεια της μονάδας. Στο κεφάλαιο 6 καθορίστηκε η τιμή μονάδας ενέργειας για χρόνο απόσβεσης 15 έτη εφαρμόζοντας το κόστος κεφαλαίου και την συνολική απώλεια ενέργειας που υπολογίσθηκε στο κεφάλαιο 5 με σκοπό να καθοριστεί η ανταγωνιστικότητα με οικονομικά κριτήρια της τεχνολογίας PRO σε σύγκριση με τις άλλες μορφές παραγωγής ενέργειας, συμβατικές και ανανεώσιμες. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με αναφορά σε άλλες μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί τα τελευταία χρόνια για μια μονάδα PRO. Στο κεφάλαιο 7 αναφέρονται οι αναμενόμενες εξελίξεις που αναμένονται τα επόμενα χρόνια στην τεχνολογία PRO και υπολογίζεται η τιμή μονάδας ενέργειας όταν όλες οι νέες εξελίξεις πραγματοποιηθούν. Γίνεται επίσης αναφορά στις επόμενες κινήσεις των εταιριών και συμφωνίες που έχουν συνάψει για την βελτίωση της τεχνολογίας PRO. Το κεφάλαιο καταλήγει με την ενέργεια που μπορεί να παραχθεί σε παγκόσμιο επίπεδο βάσει της παροχής γλυκού νερού. Στο κεφάλαιο 8 ανακεφαλαιώνεται η μέθοδος PRO και αναλύονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την οικονομοτεχνική μελέτη PRO στον ποταμό Καλαμά και τις δυσκολίες που πρέπει να ξεπεραστούν στο μέλλον. Τέλος, συμπεραίνεται η δυνατότητα εφαρμογής της μεθόδου PRO με την τωρινή διαθέσιμη τεχνολογία στην Ελλάδα και ο ρόλος που μπορεί να συντελέσει στο εγγύς μέλλον. Λέξεις κλειδιά: Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, Ωσμωτική ενέργεια, Παρατεταμένης-πίεσης Ώσμωση, Pressure Retarded Osmosis, PRO, Οικονομοτεχνική μελέτη, Ωσμωτική μονάδα. | el |
| dc.format.extent | 155 σελ. | el |
| dc.language.iso | el | el |
| dc.publisher | ΤΕΙ Πειραιά | el |
| dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
| dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ | * |
| dc.subject | TPSH::Τεχνολογία::Ηλεκτρολογία::Ηλεκτρική Ενέργεια | el |
| dc.title | Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τη μέθοδο PRO – Οικονομοτεχνική μελέτη ωσμωτικής μονάδας 1 MW | el |
| dc.type | Πτυχιακή εργασία | el |
| dc.contributor.department | Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. | el |
| dc.contributor.faculty | Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών | el |
| dc.subject.keyword | Παρατεταμένης-πίεσης ώσμωση | el |
| dc.subject.keyword | Pressure retarded osmosis | el |
| dc.subject.keyword | Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας | el |
| dc.subject.keyword | Ωσμωτική μονάδα 1 MW | el |
| dc.subject.keyword | Ωσμωτική ενέργεια | |
| dc.description.abstracttranslated | Osmotic power is a form of renewable energy under development which exploits the salinity gradient between fresh river water and salt sea water. The phenomenon is based in osmosis principle and called Pressure Retarded Osmosis (PRO). The two fluids are separated by a semi-permeable membrane which allows only water molecules, in the ideal situation, to pass through the membrane, causing osmotic flow capable to rotate a turbine producing electricity. In a plant using PRO, power production can occur with continuous inflow of fresh water and sea water and continuous discharge of the brackish effluent that resulted from the mixing of the two solutions. The amount of energy produced depends on the availability of fresh water and the salinity of sea water. As a rule of thumb, the continuous flow of 1 m3/s of fresh water when mixed with sea water of salinity 3,5% NaCl yield about 1 MW. This promising form of energy has not yet exploited on a commercial scale, but after several decades of research on laboratory and the first pilot plant of 4kW launched in 2009 was the reason to investigate the ability of PRO to be regarded as reliable and competitive form of energy compared with other renewable energy. The purpose of thesis is the feasibility study of osmotic plant 1 MW using PRO method, in order to determine if it can be commercialize when current technology applied. The study was conducted in Kalamas river, at the point it flows in Ionio Pelagos sea and includes technical, economical, environmental and other aspects of the osmotic energy. The latest research in this field have been used, indicating what it has achieved in recent years and the difficulties that need to be overcome. Furthermore, communication took place with companies for technical characteristics and cost of each component in order to determine the capital cost. The thesis is divided in 8 chapters in order to determine the commercially possibility of a PRO plant 1 MW in Greece. In Chapter 1 carried out a review of the energy which is used in the last decades and the impact it has caused to the environment. In Chapter 2 performed an analysis of the available renewable energy sources, indicating the advantages and disadvantages of each form of energy. The chapter ends by mentioning the osmotic energy and the methods to exploit it by emphasizing in Pressure Retarded Osmosis (PRO) method. In Chapter 3 analyzed the phenomenon of osmosis and how it results in PRO and the energy released by the mixing of fresh and salt water. The historical reference seemed appropriate to better understand the phenomenon. In Chapter 4 carried out a theoretical analysis of an osmotic PRO plant focusing on the individual parts that comprise it. Also, the plant design methods that have been proposed for a PRO plant are mentioned, and the environmental constraints that need to be taken into account. The chapter ends by modeling of the operating cycle of the unit. In Chapter 5 performed the feasibility study of an PRO osmotic power 1MW. All possible locations that can exploit the PRO method for energy production in Greece reported. The chosen location is Kalamas river. The study includes the plant design, the capital cost and the energy loss per year. The chapter ends by determining the total capital cost and the net energy output of the unit. In Chapter 6 determined the energy unit price for a depreciation period of 15 years by applying the capital cost and the total energy loss calculated in Chapter 5 to determine the economic competitiveness of PRO technology compared with other forms of energy production, conventional and renewable. The chapter concludes with reference to other studies carried out in recent years for PRO plant. In Chapter 7 indicated the expected developments in the next years in PRO and calculated the energy unit price when all new developments take place. Reference is also made to the next moves and agreements of firms for technology improvement of PRO. The chapter concludes with the energy that can be produced globally under the provision of freshwater. In Chapter 8 summarized the PRO method and analyzed the conclusions of the feasibility study in Kalamas river and the difficulties need to be overcome in the future. Finally, it is concluded the applicability of PRO in Greece and globally with the available technology and the role PRO will have in the near future. | el |
Files in this item
This item appears in the following Collection(s)
Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα