Διερεύνηση και αξιολόγηση τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας παραγόμενης από Α.Π.Ε
Investigation and evaluation of storage processed energy storage technologies
Θεματική επικεφαλίδα
TPSH::Περιβάλλον::Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ; TPSH::Τεχνολογία::Θερμοδυναμική::ΑνεμογεννήτριεςΛέξεις κλειδιά
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ; Ηλεκτρική ενέργεια ; Αποθήκευση ενέργειαςΠερίληψη
Ο τομέας της ενέργειας και του περιβάλλοντος, αποτελούν αναμφίβολα τα δύο μεγαλύτερα
και σημαντικότερα θέματα του πλανήτη που καλούνται σήμερα οι επιστήμονες να
αντιμετωπίσουν. Η ταχεία αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού και η διακύμανση των
συνηθειών των καταναλωτών, αποτελούν τους δύο βασικούς παράγοντες της αύξησης της
ενέργειας και της κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος τις τελευταίες δεκαετίες. Το
σημαντικότερο μερίδιο της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας καταλαμβάνουν οι βιομηχανίες, ο
τομέας των μεταφορών αλλά και ο κατασκευαστικός τομέας.Από την άλλη μεριά, τα τελευταία χρόνια οι συνολικές εκπομπές του CO2 αυξήθηκαν σημαντικά. Παράλληλα παρατηρήθηκαν αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις και εμφάνιση
περιβαλλοντικών ζητημάτων, όπως υπερθέρμανση του πλανήτη, καταστροφή της στοιβάδας του
όζοντος, ρύπανση και όξινη βροχή. Συνεπώς, τις τελευταίες δεκαετίες με την παράλληλη ταχεία
εξάντληση των ορυκτών καυσίμων, έχουν καταβληθεί ιδιαίτερες προσπάθειες προκειμένου να
ανακαλυφθούν καινοτόμες και νέες τεχνολογίες για την εξάλειψη των περιβαλλοντικών
προβλημάτων, την έλλειψη της ενέργειας και τη μείωση του υψηλού κόστους των σταθμών
ηλεκτροπαραγωγής.Πολλοί ερευνητές και επιστήμονες κατά καιρούς έχουν ασχοληθεί με τον εντοπισμό και την
εφαρμογή κατάλληλων τεχνολογιών, προκειμένου να διορθωθούν ορισμένα από τα προβλήματα
που αναφέρθηκαν ανωτέρω. Έτσι, σήμερα η παραγωγή ενέργειας έχει στραφεί στις ανανεώσιμες
πηγές, στις οποίες περιλαμβάνονται η ενέργεια από τον ήλιο, τον άνεμο, το νερό, τη βιομάζα
κλπ.Παρόλο που οι ΑΠΕ αποτελούν τη καθαρότερη μορφή ενέργειας και είναι ανεξάντλητες,
χαρακτηρίζονται από τη διακύμανση της παραγόμενης ισχύος, καθώς η παραγωγή αυτής
βασίζεται στην καθημερινή πρόβλεψη και τις εποχιακές ανάγκες. Για τον λόγο αυτό, προκύπτει
η ανάγκη αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας από ΑΠΕ, προκειμένου αυτή να
σταθεροποιηθεί, αλλά και να χρησιμοποιηθεί μετέπειτα σε περιόδους αιχμής.
Σκοπός της παρούσας μελέτης, είναι η ανάδειξη των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας
και της σημαντικότητάς τους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην διερεύνηση των σύγχρονων
διαθέσιμων τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και στην αξιολόγησή τους. Παράλληλα
παρουσιάζονται τα τεχνικά, οικονομικά αλλά και περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά των
τεχνολογιών, προκειμένου ο χρήστης να είναι σε θέση να επιλέξει το βέλτιστο για αυτόν
σύστημα αποθήκευσης. Τέλος, απώτερος στόχος της παρούσας εργασίας είναι η προώθηση των
ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ως πρακτική για τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος.
Στο πρώτο κεφάλαιο του παρόντος τεύχους, πραγματοποιείται η εισαγωγή στο θέμα και η
αναφορά στο σκοπό της παρούσας μελέτης. Επίσης, παρατίθεται μία σύντομη αναφορά στις
διάφορες μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, εστιάζοντας κυρίως στην ηλιακή ενέργεια,
στην αιολική, στη βιοενέργεια, στην υδροηλεκτρική ενέργεια και στη γεωθερμία. Το δεύτερο
κεφάλαιο ασχολείται με τις ΑΠΕ στον Ελλαδικό χώρο, και εξετάζει τόσο το νομοθετικό πλαίσιο
και τους εμπλεκόμενους θεσμικούς φορείς όσο και το δυναμικό της χώρας. Μία εκτενής
διερεύνηση των τεχνολογιών αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας πραγματοποιείται στο
τρίτο κεφάλαιο, κάνοντας εκτενή αναφορά στα χημικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, στον
ηλεκτροχημικό τρόπο αποθήκευσης ενέργειας, στα ηλεκτρικά συστήματα αποθήκευσης EESS,
στη μηχανική αποθήκευση και στη θερμική αποθήκευση TES. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται
σύγκριση των συστημάτων αξιολόγησης από γενικής, οικονομικής και περιβαλλοντικής άποψης.
Η παρούσα μελέτη κλείνει με τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανωτέρω ανάλυση.
Περίληψη
The energy and environmental sectors are undoubtedly the two biggest and most important
issues on the planet, that today’s scientists are called upon to deal with. The rapid increase in the
world population and the fluctuation of consumer habits, are the two main factors in increasing
energy and electricity consumption in recent decades. The most important share of total energy
consumption is occupied by industry, the transport sector and the construction sector.
On the other hand, overall CO2 emissions have increased significantly in recent years. At the
same time, negative environmental impacts and emerging environmental issues such as global
warming, ozone depletion, pollution and acid rain have been observed. Consequently, in recent
decades, with the rapid depletion of fossil fuels, special efforts have been made to discover
innovative and new technologies to eliminate environmental problems, energy shortages and
reduce the high cost of power plants.Many researchers and scientists have occasionally been involved in identifying and applying appropriate technologies to correct some of the problems mentioned above. Thus, today, energy
Summary As the need to protect the environment and natural resources for future generations increases, sustainability
and environmentally friendly practices are increasingly blooming and gaining space. It is in this context that
technology is being developed, which offers new opportunities to exploit Renewable Energy Sources. Electricity
production is changing dramatically around the world due to the need to reduce greenhouse gas emissions while
turning to Renewable Energy. At the same time, the power grid faces major challenges in transmission and
distribution, as it is called upon to meet demand in unpredictable daily and seasonal fluctuations, which are
constantly increasing trends. For this reason, energy storage is promoted as an appropriate solution as it is
recognized as a supportive technology capable of meeting the challenges of the modern age. However, a wide
variety of technologies are observed and their features are considered complex, making it difficult to select the best
technology for each case. Therefore, in the context of the aforementioned situation, the purpose of the present study
is to present a comprehensive overview of current available technologies in relation to energy production through
renewable sources and ways of storing the energy produced. Also an essential part of the research is the evaluation
of storage systems in order to alleviate this problem.
Key Words: Renewable Energy Sources, Energy Storage Systems.
Σελίδα |5 production has turned to renewable sources, including energy from the sun, wind, water,
biomass, etc.Although RES is the cleanest form of energy and is inexhaustible, it is characterized by the
variation in power output, as production is based on daily forecasting and seasonal needs. For
this reason, there is a need to store the energy produced from RES in order to stabilize it, but also
to use it later in peak periods.The purpose of this study is to highlight energy storage systems and their importance.
Particular emphasis is given to the exploration of modern available energy storage technologies,
as well as to their evaluation. At the same time, the technical, financial and environmental
characteristics of the technologies are presented, so that the user can choose the optimal storage
system. Finally, the ultimate goal of this work is to promote renewable energy as a practice to
reduce environmental footprint.In the first chapter of this issue, an introduction to the topic and reference to the purpose of
the present study is made. There is also a brief reference to the various forms of renewable
energy sources, focusing mainly on solar energy, wind, bioenergy, hydroelectricity and
geothermal energy. The second chapter deals with RES in Greece, examining both the legislative
framework and the institutions involved and the potential of the country. An extensive
exploration of energy storage technologies is carried out in the third chapter, with extensive
reference to chemical energy storage systems, electrochemical energy storage, EESS electrical
storage systems, mechanical storage and TES thermal storage. The fourth chapter compares the
evaluation systems from a general, economic and environmental point of view. The present
study concludes with the conclusions drawn from the above analysis.