Ενεργειακός σχεδιασμός κάτω από συνθήκες αβεβαιότητας

Abstract

The subject of the present thesis is energy planning or in other words the process of developing long-range policies aiming at a rational and sustainable management of an energy system. Its objective is the development of a complete methodological framework for conducting energy planning at a local, regional or national level, taking into account at the same time the uncertainty stemming from both the inability of accurate estimation of the evolution of all variables involved and the subjectivity in decision making. The proposed methodological framework is divided into seven distinct steps and it is based on representing the energy balance in the form of a reference energy system. Its main axes are the system’s historical analysis, the recording of all alternative measures, the formulation of an implementation plan and finally its evaluation on the basis of the estimated evolution of the system. The interpretation of the conclusions and the comparison of the results are facilitated by the development and use of a subset of indices, which describes the sustainable development of an energy system. For the support of this methodological framework two applications have been developed. The first is used for the evaluation of the alternative measures and the formulation of the final action plan. The second simulates and solves an energy balance, following the technological approach. Risk analysis has been incorporated in both these tools with the use of Monte Carlo method. This fact constitutes their main innovation as compared to other similar tools. The proposed methodological framework is applied to the Greek energy system. The historical analysis shows an unbalanced development during the period 1960-2007 and emphasis has been given to the social dimension. By examining the expected evolution of the system over a ten-year period, taking into account only the scheduled measures in the energy sector, the inability of achieving most of the targets, set by the Greek and European legislation, has been detected. Hence, an action plan has been formulated, consisting of energy saving measures in all sectors of economic activity. On the basis of the expected evolution of energy consumption after the crisis, the application of the proposed action plan with a ten-year horizon, will result in achieving six out of the seven targets set, with probability of success over fifty percent.

Αντικείμενο της διατριβής είναι ο ενεργειακός σχεδιασμός, με άλλα λόγια η διαμόρφωση στρατηγικών οι οποίες αποσκοπούν στην ορθολογική και αειφόρο διαχείριση ενός ενεργειακού συστήματος. Στόχος είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου μεθοδολογικού πλαισίου για την πραγματοποίηση του ενεργειακού σχεδιασμού, λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη την αβεβαιότητα η οποία πηγάζει τόσο από την αδυναμία ακριβούς εκτίμησης της εξέλιξης των εμπλεκομένων μεγεθών όσο και από την υποκειμενικότητα κατά τη λήψη των αποφάσεων. Το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο χωρίζεται σε επτά διακριτά στάδια και βασίζεται στην αποτύπωση του ενεργειακού ισοζυγίου με τη μορφή ενός ενεργειακού συστήματος αναφοράς. Κεντρικοί άξονές του είναι η ιστορική ανάλυση του συστήματος, η καταγραφή των εναλλακτικών δράσεων, η διαμόρφωση των στρατηγικών ανάπτυξης και τέλος η αξιολόγησή τους με βάση την εκτιμώμενη εξέλιξη του συστήματος. Η κωδικοποίηση των συμπερασμάτων και η σύγκριση των αποτελεσμάτων διευκολύνεται με την ανάπτυξη και χρησιμοποίηση ενός υποσυνόλου δεικτών το οποίο περιγράφει τη βιώσιμη ανάπτυξη ενός ενεργειακού συστήματος. Για την υποστήριξη του μεθοδολογικού πλαισίου υλοποιήθηκαν δύο υπολογιστικά εργαλεία. Το πρώτο χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των εναλλακτικών δράσεων και τη διαμόρφωση του τελικού σχεδίου δράσης. Το δεύτερο σχεδιάζει και επιλύει ένα ενεργειακό ισοζύγιο, ακολουθώντας την τεχνολογική προσέγγιση. Στα δύο εργαλεία αυτά ενσωματώνεται η ανάλυση επικινδυνότητας με τη χρήση της μεθόδου Monte Carlo. Το γεγονός αυτό αποτελεί τη σημαντικότερη καινοτομία τους σε σχέση με άλλα αντίστοιχα. Το μεθοδολογικό πλαίσιο που αναπτύχθηκε, εφαρμόζεται στο ελληνικό ενεργειακό σύστημα. Η ιστορική ανάλυση απέδειξε πως η ανάπτυξη του συστήματος την περίοδο 1960-2007 ήταν ανισοβαρής και η έμφαση δόθηκε στην κοινωνική της διάσταση. Εξετάζοντας την αναμενόμενη εξέλιξη του συστήματος με δεκαετή χρονικό ορίζοντα, με βάση τις προγραμματισμένες δράσεις στον τομέα της ενέργειας, εντοπίστηκε αδυναμία επίτευξης των περισσότερων δεσμευτικών στόχων. Διαμορφώθηκε ως εκ τούτου ένα σχέδιο δράσης που αποτελείται από επεμβάσεις εξοικονόμησης ενέργειας σε όλους τους τομείς οικονομικής δραστηριότητας. Με βάση τις προβλέψεις εξέλιξης της κατανάλωσης ενέργειας μετά την οικονομική κρίση, η εφαρμογή του προτεινόμενου σχεδίου δράσης με δεκαετή χρονικό ορίζοντα θα έχει ως αποτέλεσμα την επίτευξη έξι εκ των επτά στόχων που έχουν τεθεί, με πιθανότητα επίτευξης μεγαλύτερη του 50%.