Τι είναι και πώς λειτουργούν οι μονάδες αντλησιοταμίευσης;

Από τώρα και στο εξής, στο πλαίσιο του Σχεδίου REPowerEU και των εθνικών στόχων για τις ΑΠΕ, θα ακούμε ολοένα και περισσότερο για τα μέσα και τα έργα αποθήκευσης ενέργειας. Η αντλησιοταμίευση μαζί φυσικά με τις μπαταρίες, βρίσκεται στην αιχμή του δόρατος της επιτάχυνσης της ενσωμάτωσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων στα σπίτια, στη βιομηχανία και στην παραγωγή ενέργειας.

Με «ξεναγό» τον κ. Δημήτρη Παπαντώνη, Ομότιμο Καθηγητής της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Ε.Μ.Π., Διευθυντή του Εργαστηρίου Υδροδυναμικών Μηχανών του ΕΜΠ και μέλος της Ολομέλειας της ΡΑΕ, παίρνουμε μια σύντομη γεύση από τον κόσμο της αντλησιοταμίευσης, η οποία παραμένει μέχρι σήμερα η κυρίαρχη τεχνολογία αποθήκευσης, με τις μπαταρίες να διεκδικούν επιθετικά ολοένα και μεγαλύτερο ρόλο.

Διαθέτοντας μια σπάνια ερευνητική δραστηριότητα στην περιοχή των υδροδυναμικών μηχανών και υδροηλεκτρικής ενέργειας με περισσότερες από 70 δημοσιευμένες εργασίες σε επιστημονικά περιοδικά και επιστημονικά συνέδρια, με συγγραφές τεσσάρων βιβλών και πέντε τευχών ακαδημαϊκών σημειώσεων, είναι το πλέον κατάλληλο πρόσωπο να μας εξηγήσει τα βασικά θέματα που σχετίζονται με την αποθήκευση ενέργειας και στην αντλησιοταμίευση στην Ελλάδα.

– Σήμερα συζητάμε βέβαια συνέχεια για την αποθήκευση ενέργειας. Ως πρόβλημα όμως πώς πρωτοεμφανίστηκε η αποθήκευση ενέργειας στην Ευρώπη;

«Μετά το 2010 υπήρξε ένα έντονο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη έργων αποθήκευσης ενέργειας, κυρίως έργων αντλησιοταμίευσης, με στόχο την απορρόφηση της ενέργειας που παράγεται από τους σταθμούς παραγωγής ΑΠΕ, κυρίως αιολικούς και φωτοβολταιϊκούς που χαρακτηρίζονται από έντονη και απρογραμμάτιστη διακύμανση της παραγωγής. Γι΄αυτό άλλωστε, οι μονάδες αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να έχουν ένα επιπλέον χαρακτηριστικό: την δυνατότητα ρύθμισης της ισχύος αποθήκευσης ώστε να παρακολουθούν αποτελεσματικά την γρήγορη διακύμανση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τις ΑΠΕ»

– Πώς λειτουργούν οι μονάδες αντλησιοταμίευσης;

«Στις μονάδες αντλησιοταμίευσης η ρύθμιση της ισχύος αποθήκευσης επιτυγχάνεται με μονάδες άντλησης μεταβλητών στροφών, ή με την παράλληλη εγκατάσταση περισσότερων μονάδων άντλησης ή συνδυασμός αυτών, λύσεις που αντιστοιχούν σε πλέον πολύπλοκη λειτουργία και αύξηση του κόστους επένδυσης. Για την κάλυψη της ανάγκης αυτής αναπτύχθηκαν συστήματα άντλησης μεταβλητών στροφών μεγάλης ισχύος έως 1000 MW ανά μονάδα.

Η εγκατεστημένη ισχύς των μονάδων αντλησιοταμίευσης παγκοσμίως ήταν μέχρι πρόσφατα της τάξης των 130 GW, από τα οποία τα 45 GW είναι εγκατεστημένα στην Ευρώπη και αντιπροσωπεύουν το 5% της εγκατεστημένης ισχύος των υδροηλεκτρικών έργων».

– Ποιες ευρωπαϊκές χώρες πρωτοπορούν στην αντλησιοταμίευση;

«Στην δεκαετία 2010 έως 2020 εντάσσονται στη Ευρώπη περί τα 27 GW μονάδων αντλησιοταμίευσης, νέας τεχνολογίας. Πρωταγωνιστικό ρόλο στην δράση αυτή έχει η Γερμανία και οι Σκανδιναυικές χώρες με σκοπό την αξιοποίηση των παράκτιων ή μη αιολικών πάρκων καθώς και η Ισπανία».

– Διεθνώς τι γίνεται;

«Οι σταθμοί αντλησιοταμίευσης προς το παρόν καλύπτουν πάνω από το 90% των αντίστοιχων μονάδων αποθήκευσης ενέργειας. Παράλληλα όμως, αναπτύσσονται ταχύτατα και κερδίζουν άδεφος και άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης όπως οι μπαταρίες διαφόρων τύπων οι σφόνδυλοι ή έμμεσοι τρόποι όπως η αφαλάτωση νερού».

– Στην Ελλάδα, ποια είναι τα έργα που λειτουργούν στη λογική της αντλησιοταμίευσης;

«Στην Ελλάδα έχουμε δύο σταθμούς που λειτουργούν με την λογική αποθήκευσης της ενέργειας που περισσεύει από τα τεχνικά ελάχιστα των θερμικών σταθμών. Πρόκειται για τον ΥΗΣ Σφηκιάς στο ποταμό Αλιάκμονα (1985, 3Χ105 MW=315 MW) και τον ΥΗΣ Θησαυρού στον ποταμό Νέστο (1998, 3Χ128 MW=384 MW), συνολικά 699 MW, δηλ. 0,7 GW».

– Υπάρχει τεχνολογία αποθήκευσης στην Ελλάδα;

«Υπάρχει και είναι ώριμη, τουλάχιστον όσον αφορά τους σταθμούς αντλησιοταμίευσης, ενώ παράλληλα διαθέτουμε εξαιρετικό ανθρώπινο δυναμικό ικανό για να τους μελετήσει, επιβλέψει και λειτουργήσει».

– Ποια η συμβολή του ΕΜΠ στην ανάπτυξη αυτής;

«Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο έχει από πολύ νωρίς δραστηριοποιηθεί στο θέμα της αποθήκευσης της ενέργειας και τους υβριδικούς σταθμούς. Στην προσπάθεια αυτή έχουν ασχοληθεί Εργαστήριά του από τις Σχολές Μηχανολόγων Μηχανικών, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Πολιτικών Μηχανικών των οποίων το αντικείμενο σχετίζεται με την ενέργεια υδροηλεκτρική ενέργεια, ανανεώσιμες και τα σχετικά έργα.

Από τη δική μας πλευρά ως Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών στα πλαίσια επιδεικτικού προγράμματος χρηματοδοτούμενου από την ΕΕ μελετήσαμε και κατασκευάσαμε μικρό υβριδικό σταθμό για την ηλεκτροδότηση του οικισμού Μερσίνη στη νήσο Δονούσα των Κυκλάδων το 1996. Επίσης, το Εργαστήριο ολοκλήρωσε την προσομοίωση λειτουργίας, την βελτιστοποίηση των παραμέτρων και την διαστασιολόγηση των κύριων συνιστωσών των υβριδικών Σταθμών παραγωγής στην νήσο Λέσβο -Ερεσό, στην Ίο, στην Σητεία της Κρήτης ισχύος 5 MW, στο Αμάρι της Κρήτης, ενώ συμμετείχε στην διαστασιολόγηση των σταθμών αποθήκευσης μέσω αντλησιοταμίευσης της Ικαρίας και Αμφιλοχίας.

Για τον σκοπό αυτό ανέπυξε λογισμικό το οποίο συνεχώς εμπλουτίζει, μέσω του οποίου προσομοιώνεται η πραγματική λειτουργία του συστήματος με την παράλληλη εφαρμογή σύγχρονων μεθοδολογιών βελτιστοποίησης των παραμέτρων του συστήματος

Έχει επίσης εκπονήσει, για λογαριασμό της Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας, μελέτη με αντικείμενο την ένταξη υβριδικών σταθμών στα Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά που αξιοποιήθηκε για την διαμόρφωση της σχετικής νομοθετικής ρύθμισης που ακολούθησε. Στη συνέχεια σε άλλη μελέτη καταγράφηκαν οι υπάρχοντες ταμιευτήρες στην Ελλάδα που θα μπορούσαν να συνδυαστούν με την διαμόρφωση ενός άνω ταμιευτήρα με σκοπό την αξιοποίησή τους για την κατασκευή ενός σταθμού αντλησιοταμίευσης».

– Ποιo ήταν το συμπέρασμα;

«Εντοπίστηκαν τελικά 36 ταμιευτήρες που πληρούσαν τα κριτήρια, από αυτούς οι 18 ανήκουν στη ΔΕΗ. Από το σύνολο των ταμιευτήρων εντοπίστηκαν 3 δυάδες ταμιευτήρων που φαίνεται να συγκεντρώνουν κάποια πλεονεκτήματα όσον αφορά στη κατασκευή έργων αντλησιοταμίευσης. Πρόκειται για τους ταμιευτήρες των ΥΗΣ Πουρνάρι Ι-Πουρνάρι ΙΙ, Καστράκι-Στράτος και Κρεμαστά-Καστράκι. Επίσης, το 2013 το Εργαστήριο συμμετείχε σε ερευνητικό πρόγραμμα με τίτλο STORE χρηματοδοτούμενο από την ΕΕ και αντικείμενο τη διατύπωση προτάσεων για την αποθήκευση ενέργειας ώστε να αυξηθεί η διείσδυση των ΑΠΕ διαλειπτόμενης λειτουργίας».