• Όλες οι κατηγορίες
• Δημόσιες Ανακοινώσεις
• Δημόσιες Παρουσιάσεις Φοιτητών
• Παρουσίαση Διδακτορικής Διατριβής-Γκέκα Σερπετσιδάκη Πανδώρα-Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ

Παρουσίαση Διδακτορικής Διατριβής-Γκέκα Σερπετσιδάκη Πανδώρα-Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ

• 1

• Συντάχθηκε 21-03-2024 16:36

  Ενημερώθηκε: -

  Τόπος: Κ2 - Κτίριο ΧΗΜΗΠΕΡ, Κ2.Α.7
  Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
  Έναρξη: 28/03/2024 11:00
  Λήξη: 28/03/2024 13:00

  ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ

  Όνοματεπώνυμο Υποψήφιου ΔΙδάκτορα: Πανδώρα Γκέκα Σερπετσιδάκη

  Α.Μ.: 2019057504

  Ημερομηνία Παρουσίασης: 28/03/2024

  Ώρα: 11:00-13:00

  Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j/94494505256?pwd=emZQZi9ValBNaTVyaHg4LzNSVXd1QT09

  Θέμα Δ.Δ «Βιώσιμη χωροθέτηση υπεράκτιων αιολικών πάρκων»

  Title PhD «Sustainable siting of offshore wind farms»

  Επιβλέπων: Καθηγητής Θεοχάρης Τσούτσος, Πολ. Κρήτης

  Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή:

  1 Καθηγητής Θεοχάρης Τσούτσος, Πολ. Κρήτης

  2 Καθηγήτης Παναγιώτης Παρτσινέβελος, Πολ. Κρήτης

  3 Καθηγητής Χρυσόστομος Δούκας, ΕΜΠ

  4 Αν. Καθηγήτρια Δήμητρα Βαγιωνά, ΑΠΘ

  5 Επικ. Καθηγητής Δημήτρης Ιψάκης, ΜΠΔ, Πολ. Κρήτης

  6 Professor Sandro Nizetic, University of Split, Croatia

  7 Αν. Καθηγητής Αλεξανδρος Χαραλαμπίδης, ΤΕΠΑΚ

  Περίληψη:

  Ένας σημαντικός παγκόσμιος στόχος είναι η μείωση του αποτυπώματος άνθρακα της παραγωγής ενέργειας. Σημαντικό ρόλο θα έχουν τα υπεράκτια αιολικά πάρκα (ΥΑΠ) στη νέα εποχή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Οι συγκρούσεις χρήσης γης, μαζί με την αυξανόμενη ζήτηση για πράσινη ενέργεια και το αναξιοποίητο υπεράκτιο αιολικό δυναμικό, συμβάλλουν στην ανάπτυξη των ΥΑΠ. Παραμένει ένα ανοιχτό ερευνητικό ερώτημα σχετικά με τη βιώσιμη χωροθέτησή τους. Αυτό συμβαίνει επειδή: (i) υπάρχει η ανάγκη για ενεργειακή ανεξαρτησία των νησιών (ii) υπάρχουν μεγάλες αποστάσεις από την ηπειρωτική χώρα και (iii) υπάρχει αναξιοποίητο αιολικό δυναμικό για παραγωγή υπεράκτιας αιολικής ενέργειας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το υψηλό αιολικό δυναμικό εντοπίζεται στη θάλασσα και κυρίως σε περιοχές με μεγάλο βάθος, καθιστώντας αδύνατη την εγκατάσταση ανεμογεννητριών σταθερής έδρασης. Συνεπώς, καθαρή ενέργεια θα μπορούσε να παραχθεί από πλωτά αιολικά πάρκα, τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν σε βαθιά νερά. Ως μέρος του επόμενου σταδίου αυτής της διατριβής είναι να ληφθούν υπόψη τόσο οι πιθανή οπτική όχληση των προτεινόμενων τοποθεσιών όσο και η τεχνοοικονομική αξιολόγηση, με στόχο να διασφαλιστεί η αποδοχή τους.

  Στο πρώτο στάδιο αυτής της μελέτης, ο στόχος ήταν να εξεταστούν οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι και να εντοπιστούν ποιες προτάσεις θα μπορούσαν να γίνουν για τη βελτίωση αυτής της προσέγγισης. Ο στόχος ήταν να αξιολογηθούν οι ήδη δημοσιευμένες μεθοδολογίες σε άρθρα με κριτές από τα τελευταία οκτώ χρόνια, να συγκριθούν και να κατηγοριοποιηθούν σύμφωνα με τη γεωγραφική τους θέση, τον τύπο περιοδικού, τον τύπο της ανεμογεννήτριας και το είδος της μεθοδολογίας. Τα εξεταζόμενα άρθρα κατανέμονται σε 34 διαφορετικά επιστημονικά περιοδικά, με τα περισσότερα να εμφανίζονται στα περιοδικά Renewable Energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews και Energies. Η πλειοψηφία των μελετών διεξήχθησαν στην Τουρκία, την Κίνα και την Ελλάδα. Οι μισές από τις έρευνες που εξετάστηκαν χρησιμοποίησαν μεθόδους λήψης αποφάσεων πολλαπλών κριτηρίων. Οι περισσότερες μελέτες αφορούσαν τεχνολογίες σταθερής βάσης για ΥΑΠ, οι οποίες είναι οι πιο δημοφιλείς και πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες σήμερα. Οι 80 εργασίες που εξετάστηκαν χωρίστηκαν σε πέντε κατηγορίες με βάση τις μεθοδολογίες που χρησιμοποιήθηκαν: Θαλάσσιος Χωροταξικός Σχεδιασμός, Ανάλυση Σκοπιμότητας, Πιθανολογικές Μέθοδοι, Μετεωρολογικά Δεδομένα και Πολυκριτηριακές Μέθοδοι. Οι 80 εργασίες που αναλύθηκαν κατηγοριοποιήθηκαν με βάση 170 κριτήρια, με αποτέλεσμα ένα τελικό σύνολο 41 κριτηρίων.

  Στο δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής, στόχος ήταν ο εντοπισμός των καταλληλότερων θαλάσσιων περιοχών για την ανάπτυξη των ΥΑΠ, χρησιμοποιώντας την μέθοδο Αναλυτικής Ιεράρχησης και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών, καθώς και 14 κριτήρια αποκλεισμού και 16 κριτήρια αξιολόγησης. Σε αυτή τη μελέτη ζητήθηκε η γνώμη ενός εκτεταμένου φάσματος τοπικών φορέων και ειδικών, λαμβάνοντας υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του νησιού της Κρήτης. Επτά διαφορετικά εμπορικά διαθέσιμα μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της ενεργειακής αξιολογήσης των θαλάσσιων περιοχών που είναι «πολύ κατάλληλες». Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκε παράλληλα μια τεχνική βάσει συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών, προκειμένου να εντοπιστούν οι καταλληλότερες περιοχές στην Κρήτη για την εγκατάσταση πλωτών αιολικών πάρκων ανάλογα με τα ενεργειακά τους χαρακτηριστικά. Για τον προσδιορισμό των καταλληλότερων περιοχών για την βιώσιμη χωροθέτησή τους, οι διαθέσιμες περιοχές αναλύθηκαν με βάση ενεργειακά, τεχνοοικονομικά, περιβαλλοντικά, ασφάλειας και όχλησης κριτήρια. Τρεις ήταν οι τομείς που κατατάχθηκαν ως οι καταλληλότεροι για παραγωγή ενέργειας και αξιολογήθηκαν τα ενεργειακά τους χαρακτηριστικά.

  Στη συνέχεια, η διατριβή παρουσίασε μια ολοκληρωμένη και πολυεπίπεδη τεχνοοικονομική ανάλυση στο Ηρακλείο Κρήτης, με βάση τις αναδυόμενες περιοχές. Στα πλαίσια της διατριβής, αξιολογήθηκαν τρία διαφορετικά τεχνοοικονομικά σενάρια για την εγκατάσταση και λειτουργία ανεμογεννητριών, συμπεριλαμβανομένων τόσο σταθερής έδρασης όσο και πλωτών. Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα WAsP, η ενεργειακή απόδοση των ανεμογεννητριών αναλύεται υπό διάφορες συνθήκες ανέμου και οι τεχνικές προδιαγραφές και ο εκτιμώμενος εξοπλισμός συμβάλλουν σε μια συνολική αξιολόγηση της απόδοσης των ανεμογεννητριών. Περαιτέρω, αναλύοντας κόστη όπως το ισοσταθμισμένο κόστος ενέργειας (LCOE), το κόστος εγκατάστασης (CAPEX), τα λειτουργικά έξοδα (OPEX) και τα κόστη παροπλισμού (DECEX), καθώς και δείκτες όπως ο χρόνος απόσβεσης, ο εσωτερικός συντελεστής απόδοσης (IRR), καθαρές ταμειακές ροές και καθαρή παρούσα αξία (NPV), λαμβάνεται μια ολοκληρωμένη εικόνα του οικονομικού και χρονικού προφίλ των επιλεγμένων τύπων ανεμογεννητριών.

  Ως τελικός στόχος, αυτή η μελέτη εξέτασε τα υπάρχοντα εργαλεία για την αξιολόγηση του οπτικού αντίκτυπου των ΥΑΠ. Προτάθηκε επίσης να γίνουν βελτιώσεις όταν διαπιστώθηκε ότι οι παράγοντες δεν ανταποκρίνονταν στην πραγματικότητα. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο οπτικός αντίκτυπος, η μεθοδολογία που υιοθετήθηκε σύγκρινε τα αποτελέσματα της αρχικής ισπανικής μεθόδου, της ισπανικής μεθόδου II, της ελληνικής νομοθεσίας, των ερευνών κατοίκων της περιοχής και των νέων συνδυασμών σεναρίων. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης τα εργαλεία λογισμικού AutoCAD, ArcGIS και Google Earth. Ως αποτέλεσμα του προηγούμενου σταδίου ανάλυσης, επιλέχθηκε για τη μελέτη η Κίσσαμος, Δυτική Κρήτη. Επιπλέον, αναπτύχθηκε μια πρόσθετη μεθοδολογία που ποσοτικοποίησε τον οπτικό αντίκτυπο, σύγκρινε τα αποτελέσματα με τις απόψεις των κατοίκων της εξεταζόμενης περιοχής και πρότεινε μια προσέγγιση που είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα. Οι συνεντεύξεις έλαβαν μέρος τον Αύγουστο για να βρεθούν όσο το δυνατόν περισσότεροι άνθρωποι, καθώς αυτά τα γύρω χωριά ήταν κυρίως τουριστικοί προορισμοί.

  Σύμφωνα με τους περισσότερους ερωτηθέντες, η απόσταση από περιοχές περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος ήταν το πιο σημαντικό κριτήριο για την επιλογή κατάλληλων τοποθεσιών για ανάπτυξη. Με βάση τα αποτελέσματα της μελέτης, καθορίστηκε ότι η τελική διαθέσιμη περιοχή για την χωροθέτηση του ΥΑΠ είναι 205,5 km2. Από αυτά, τα 126,25 km2 προέκυψαν υψηλής καταλληλόλητας με δυναμικό 620 έως 900 MW. Επιπρόσθετα, τονίστηκε ο ρόλος που μπορούν να παίξουν τα πλωτά αιολικά πάρκα στην περίπτωση της Κρήτης, καθώς μπορούν να καλύψουν έως και το 56% των ενεργειακών αναγκών του νησιού και να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια σε 396.000 νοικοκυριά.

  Η τεχνοοικονομική ανάλυση αποκάλυψε μια σειρά τιμών για την ενέργεια, με επίκεντρο τις μεσαίες και τις υψηλότερες τιμές. Ως αποτέλεσμα αυτής της παρατήρησης, κατέστη δυνατό να προσδιοριστεί το ιδανικότερο σενάριο για την επενδυτική αποδοτικότητα. Μέσα από την αναλυτική της προσέγγιση, η παρούσα διατριβή εξέτασε τους παράγοντες που επηρεάζουν την αποδοτικότητα, τη βιωσιμότητα και την ανταγωνιστικότητα της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας σε αυτή την ιδιαίτερη περιοχή, επισημαίνοντας τις ευκαιρίες και τις προκλήσεις που συνδέονται με την υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας. Ως τελικό βήμα, παρέχεται μια στρατηγική κατεύθυνση για τη λήψη πολιτικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών αποφάσεων.

  Τέλος, τα αποτελέσματα των μεθοδολογιών οπτικής όχλησης έδειξαν ότι η αρχική ισπανική μέθοδος απέκλινε κατά 88,0% από την κοινή γνώμη και, ως εκ τούτου, ότι η μέθοδος πρέπει να βελτιωθεί λαμβάνοντας υπόψη τα τρέχοντα δεδομένα. Αντίθετα, ένα από τα νέα προτεινόμενα σενάρια επαληθεύτηκε ότι είναι πιο συνοπτικό και ακριβές, φτάνοντας σε απόκλιση 19,7%. Επιπλέον, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μεθοδολογίας (ελληνική νομοθεσία), ο πρώτος περιορισμός πληρούταν και στα δύο εξεταζόμενα σενάρια, με αποτέλεσμα την ελάχιστη ή καθόλου οπτική επίδραση. Επιπλέον, οι ερωτηθέντες δήλωσαν ότι δεν θα αντιμετωπίσουν οπτική όχληση από την ανάπτυξη υπεράκτιου αιολικού πάρκου στην περιοχή τους. Επιπλέον, το 64% των ερωτηθέντων είναι θετικό ή πολύ θετικό για την εκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ενώ μόνο το 11% είναι κατά, ανεξαρτήτως ηλικίας.

  Abstract:

  A major global goal is to reduce the carbon footprint of energy power generation. There will be a significant role for offshore wind farms (OWFs) in the new era of renewable energy. Land-use conflicts, together with the growing demand for green energy and the untapped offshore wind potential, contribute to the development of OWFs. It remains an open research question regarding their sustainable siting. This is because: (i) there is a need for the islands to generate energy on their own; (ii) there are long distances to the mainland; and (iii) there is a high potential for offshore wind. In most cases, wind power potential is located at sea and primarily in areas with significant depth, making it impossible to install fixed wind turbines. Clean energy could be produced by floating wind farms, which can be deployed in deep waters. As part of the next stage, it is essential to consider both the potential visual impact of the emerging sites as well as the techno-economic assessment to ensure their acceptability.

  In the first stage of this study, the objective was to examine the most commonly used methods and to identify what suggestions might be made to improve this approach. The aim was to evaluate already published methodologies in peer-reviewed papers during the last eight years, compare them, and identify them according to their geographical location, journal type, foundation type, and methodology dimension. The reviewed articles are distributed across 34 different scientific journals, with the majority appearing in the journals Renewable Energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, and Energies; the majority of the studies conducted were conducted in Turkey, China, and Greece; half of the papers reviewed employed multi-criteria decision-making methods; most studies are concerned with bottom-fixed technologies for OWFs, which are the most popular and most frequently used technologies today. The 80 papers reviewed were divided into five categories based on the methodologies used: Marine Spatial Planning, Feasibility Analysis, Probabilistic Methods, Meteorological Data, and Multi-Criteria Decision Making. The 80 papers analysed were categorized based on 170 criteria, resulting in a final set of 41 criteria.

  In the second part of this thesis, the objective was to identify the most suitable marine areas for the development of OWFs, using the Analytical Hierarchy Process and Geographic Information Systems, as well as the 14 exclusion criteria and 16 evaluation criteria. An extensive range of local stakeholders and experts have been consulted in this study, taking into account the specific characteristics of the island of Crete. Seven different commercially available models are used to assess the energy capacity of the high-suitable marine areas. Additionally, a geographical information system-based technique was developed in parallel in order to identify the most suitable areas in the Cretan Sea for the installation of floating wind farms according to their energy characteristics. To determine the most suitable areas for their sustainable siting, the available areas were analysed on the basis of energy, techno economic, environmental, safety, and project nuisance criteria. There were three areas that were ranked as the most suitable for energy production, and their energy characteristics were evaluated.

  The thesis then presented a comprehensive and multi-layered techno-economic analysis of the Gulf of Heraklion, Crete, based on the emerging areas. As part of the thesis, three different techno-economic scenarios for the installation and operation of wind turbines were evaluated, including both bottom-fixed and floating turbines. Using the WAsP program, the energy efficiency of wind turbines is analysed under various wind conditions, and the technical specifications and estimated equipment contribute to a global assessment of wind turbine performance. Further, by analyzing costs such as Levelized Cost of Energy (LCOE), Installation Cost (CAPEX), Operating Expenses (OPEX), and Decommissioning Costs (DECEX), as well as indicators such as Payback Time, Internal Rate of Return (IRR), net cash flows, and net present value (NPV), a comprehensive picture of the financial and time profile of the selected types of wind turbines is obtained.

  As a final objective, this study tested existing tools for assessing the visual impact of OWFs. It was also suggested that improvements be made when it was discovered that the factors did not correspond to reality. In order to minimize the visual impact, the adopted methodology compared the results from the original Spanish method, Spanish method II, Greek legislation, local people surveys, and novel combinations of scenarios. The software tools AutoCAD, ArcGIS, and Google Earth were also employed. As a result of the previous stage of analysis, Kissamos, Western Crete, was chosen for the study. Moreover, an additional methodology was developed that quantified the visual impact, compared the results with the opinions of nearby citizens, and suggested an approach that is realistic. Interviews were conducted in August in order to meet as many people as possible since these villages were primarily tourist destinations.

  According to most respondents, the distance from environmental interest areas was the most important criterion for choosing suitable sites for development. Based on the results of the study, it was determined that the final available area for OWF siting is 205.5 km2; 126.25 km2 of high suitability with a potential of 620 to 900 MW. Additionally, the role floating wind farms can play in the case of Crete is emphasized, as they can cover up to 56% of the island's energy needs and provide electricity for 396,000 households.

  The techno-economic analysis revealed a range of values for energy, focusing on the middle and highest values. As a result of this observation, it was possible to determine the most ideal scenario for investment efficiency. Through its analytical approach, this thesis examined the factors that affect the efficiency, sustainability, and competitiveness of offshore wind energy in this special region, highlighting the opportunities and challenges associated with the adoption of this technology. As a final step, a strategic direction for political, economic, and environmental decision-making is provided.

  Lastly, the results of visual impact methodologies indicated that the original Spanish method deviated by 88.0% from the public opinion, and, therefore, that the method needs to be improved considering current data. On the contrary, one of the new suggested scenarios was verified to be more concise and accurate, reaching a deviation of 19.7%. In addition, according to the results of the methodology (Greek legislation), the first limitation is met in both examined scenarios, resulting in minimal or no visual impact. In addition, respondents stated that they would not experience any optical disturbances as a result of an offshore wind farm in their region. In addition, 64% of respondents are positive or very positive about renewable energy exploitation, while only 11% are against it, regardless of their age.

  
  

  ---

• 1