Δημήτρης Δημητρακόπουλος
Δρ. Υδρογεωλογίας, ΜηχΑΝΙΚΟΣ Μεταλλείων ΕΜΠ
Η Ευρωπαϊκή Ένωση, ήδη, από το 2009 έχει θέσει ως στόχο την προώθηση της χρήσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, με στόχο τη μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου. Τον Δεκέμβριο του 2018 καθόρισε ένα νέο δεσμευτικό στόχο για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) για την ΕΕ, ώστε το 2030 τουλάχιστον το 32% της κατανάλωσης τελικής ενέργειας να προέρχεται από ΑΠΕ (Οδηγία 2018/2001).
Αντίστοιχα, ο εθνικός στόχος συμμετοχής των ΑΠΕ, στην ακαθάριστη τελική κατανάλωση ενέργειας, καθορίστηκε τουλάχιστον στο 35%.
Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (αιολική και ηλιακή ενέργεια) όμως, σε αντίθεση με τα πολλά πλεονεκτήματά τους, έχουν ένα βασικό μειονέκτημα. Είναι έργα που μπορούν να παράγουν ενέργεια όταν αυτή είναι διαθέσιμη και προσφέρεται από το περιβάλλον. Για παράδειγμα, τα αιολικά πάρκα, μπορούν να παράγουν ενέργεια μόνο όταν υπάρχει αέρας και η έντασή του βρίσκεται πάνω από ένα όριο ή οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί μπορούν να παράγουν ενέργεια μόνο την ημέρα και μάλιστα μόνο αν υπάρχει ηλιοφάνεια. Δηλαδή, δεν είναι συστήματα που μπορούν να παράγουν ενέργεια όταν υπάρχει ζήτηση, αλλά μόνο όταν αυτή προσφέρεται από το περιβάλλον. Η αδυναμία απορρόφησης της πλεονάζουσας ενέργειας οδηγεί σε περικοπές της παραγωγής και σε αρνητικές τιμές, με σημαντικές απώλειες για τους παραγωγούς και τους μεσαίους επενδυτές.
Αποθήκευση ενέργειας με αντλησιοταμίευση
Οι περιορισμοί αυτοί δημιούργησαν την ανάγκη κατασκευής συστημάτων αποθήκευσης της ενέργειας, όταν υπάρχει περίσσεια αυτής, με σκοπό να διατίθεται, άμεσα, όταν υπάρχει ζήτηση, κατά τις ώρες της αιχμής της κατανάλωσης. Τέτοια είναι τα συστήματα αντλησιοταμίευσης, με τα οποία θα ασχοληθούμε στη συνέχεια, καθώς επίσης και οι συστοιχίες συσσωρευτών (μπαταρίες).
Τα συστήματα αντλησιοταμίευσης, μοιάζουν σαν μια μεγάλη επαναφορτιζόμενη μπαταρία, δηλαδή λειτουργούν σαν «μπαταρίες της Φύσης» για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα τέτοιο σύστημα αποτελείται από δύο ταμιευτήρες νερού, οι οποίοι βρίσκονται σε διαφορετικό υψόμετρο.
Η φιλοσοφία ενός έργου αντλησιοταμίευσης περιλαμβάνει τη χρησιμοποίηση της περίσσειας της ενέργειας, που παράγεται από αιολικούς και φωτοβολταϊκούς σταθμούς σε περιόδους υπερπαραγωγής ενέργειας ή χαμηλής κατανάλωσης. Η ενέργεια αυτή αντί να «πηγαίνει χαμένη», χρησιμοποιείται για την άντληση νερού από τον ταμιευτήρα που βρίσκεται στο χαμηλότερο υψόμετρο προς τον ταμιευτήρα που βρίσκεται στο υψηλότερο υψόμετρο. Το νερό αυτό (και αντίστοιχα η ενέργεια) αποθηκεύεται με αυτόν τον τρόπο -σαν υδροηλεκτρικό απόθεμα- στον άνω ταμιευτήρα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί όποτε χρειάζεται. Η μονάδα αντλησιοταμίευσης μπορεί να εκκινήσει σε λίγα μόλις λεπτά, παρέχοντας έτσι άμεσο ενεργειακό εφοδιασμό κατά τις ώρες της αιχμής και σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.
Η διαφορά ενός τέτοιου συστήματος από τα συμβατικά υδροηλεκτρικά έργα είναι ότι το νερό που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, κατευθυνόμενο από τον πάνω ταμιευτήρα προς τον κάτω, μπορεί με τη βοήθεια αντλιών να αντληθεί ξανά από τον κάτω στον άνω ταμιευτήρα και να ξαναχρησιμοποιηθεί.
Η αποθήκευση ενέργειας με την αντλησιοταμίευση αποτελεί την πλέον οικονομικά αποδοτική τεχνολογία που διατίθεται σήμερα για την αποθήκευση ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα. Παρά τις υποσχόμενες εξελίξεις σε άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, η αντλησιοταμίευση αποτελεί τη μόνη μέθοδο που έχει συντελεστή απόδοσης που φθάνει το 80%, δηλαδή οι μονάδες αντλησιοταμίευσης έχουν τον υψηλότερο βαθμό απόδοσης, συγκρινόμενες με άλλες μονάδες παραγωγής ενέργειας.
Ιστορικά στην Ελλάδα, τα έργα αντλησιοταμίευσης δεν είναι κάτι το νέο. Ως τώρα, λειτουργούν στην Ελλάδα περίπου 700 MW αντλησιοταμίευσης, τα οποία έχουν κατασκευαστεί από τη ΔΕΗ.
Ήδη, από τα μέσα της δεκαετίας του ’80 λειτουργεί ο ΥΗΣ Σφηκιάς με εγκατεστημένη ισχύ 315MW και από τα τέλη της δεκαετίας του ’90 ο ΥΗΣ Θησαυρού με εγκατεστημένη ισχύ 384MW, που αποτελούν τα δυο μεγαλύτερα έργα αντλησιοταμίευσης της Ελλάδας. Σε αυτούς τους σταθμούς παραγωγής είναι δυνατή η αντιστροφή της λειτουργίας των στροβίλων και η χρήση τους ως αντλιών.
Το Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ) προβλέπει ότι η δυναμικότητα των έργων αντλησιοταμίευσης από 700 MW που είναι σήμερα, θα πρέπει να ανέλθει στα 1.745 MW το 2030, στα 4.464 MW το 2040 και τα 5.453 MW το 2050. Σήμερα, έχουν εκδοθεί 96 άδειες αποθήκευσης για αντλησιοταμιευτικά έργα και η ισχύς που αντιστοιχεί σε αυτά ανέρχεται σε 14,42 GW.
Όμως, παρά το έντονο ενδιαφέρον για έργα αποθήκευσης ενέργειας, το θεσμικό περιβάλλον δεν έχει ακόμα σταθεροποιηθεί. Οι συνεχείς αλλαγές και οι καθυστερήσεις στη νομοθέτηση αυξάνουν το επενδυτικό ρίσκο, αποθαρρύνοντας νέες πρωτοβουλίες και δημιουργώντας εμπόδια στην ολοκλήρωση των ώριμων έργων. Τα έργα αντλησιοταμίευσης, τα οποία βρίσκονται στο στάδιο υλοποίησης είναι ελάχιστα. Η ΔΕΗ, από την πλευρά της, αναπτύσσει ένα έργο στο πρώην λιγνιτωρυχείο της Καρδιάς, ισχύος περίπου 148 MW, ενώ σχεδιάζει έργα στο λιγνιτωρυχείο του Νότιου Πεδίου Πτολεμαΐδας (240 MW) και στο λιγνιτωρυχείο της Μεγαλόπολης (183 MW). Η ΤΕΡΝΑ Ενεργειακή υλοποιεί ένα έργο στην Αμφιλοχία, με ισχύ 300 MW, και ένα μικρότερο στο Αμάρι της Κρήτης.
Η ανάπτυξη και χρήση συστημάτων αντλησιοταμίευσης έχει σημαντικά πλεονεκτήματα.
- Συμβάλλουν στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και στη μείωση των εκπομπών αερίων ρύπων στην ατμόσφαιρα.
- Αποτελούν την πιο ώριμη τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας, αφού λειτουργούν ανεξάρτητα από τα καιρικά φαινόμενα.
- Παρέχουν στο ηλεκτρικό δίκτυο μεγαλύτερη ευελιξία και ισορροπία, καθώς συμβάλλουν στην αντιμετώπιση των αυξομειώσεων της παραγόμενης ενέργειας και στην απορρόφηση της πλεονάζουσας ενέργειας.
- Εξασφαλίζουν περισσότερη ασφάλεια και αποδοτικότητα στη μεταφορά και διανομή του ηλεκτρικού ρεύματος, συμβάλλοντας έτσι στην σταθεροποίηση των τιμών αγοράς της ηλεκτρικής ενέργειας και την εξασφάλιση του ενεργειακού εφοδιασμού.
- Συμβάλλουν στη μεγιστοποίηση της διείσδυσης μεγάλων αιολικών πάρκων και φωτοβολταϊκών συστημάτων, τα οποία χαρακτηρίζονται από αστάθεια φορτίου.
- Βελτιώνουν το ποσοστό συμμετοχής της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, με σημαντική συμβολή στην ικανοποίηση των διεθνών δεσμεύσεων της χώρας στον τομέα αυτόν.
- Αποτελούν την πλέον φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή ενέργειας, συμβάλλοντας στην άμβλυνση των προβλημάτων της κλιματικής αλλαγής.
- Βελτιώνουν την αξιοποίηση του υδροδυναμικού της χώρας για την κάλυψη αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια και στην αξιοποίηση των υδατικών πόρων χωρίς απώλειες νερού.
- Συμβάλλουν στη μείωση της εξάρτησης της χώρας από εισαγόμενα καύσιμα.
Όπως προκύπτει από την ανάλυση που προηγήθηκε, η ανάπτυξη της αντλησιοταμίευσης είναι άρρηκτα συνδεδεμένη και συμβάλλει στη σταθεροποίηση της αγοράς των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας.
Η αντλησιοταμίευση δεν είναι απλώς μια τεχνική λύση, αλλά βασικό εργαλείο για την άσκηση ενεργειακής πολιτικής και τη σταθερότητα των τιμών της ενέργειας, στοιχεία απαραίτητα για τον σχεδιασμό του ενεργειακού μέλλοντος της χώρας.
