Έμπειρο σύστημα ενεργειακού σχεδιασμού στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής

Abstract

The present thesis develops a professional system for the energy planning in Greek electric sector. The main objective is the investigation and evaluation of various energy scenarios as regards their environmental, economic efficiency and realism of implementation. The legal and procedural framework concerning Climate Change was initially surveyed and was followed by the development of a database with technical end economic data and projections for existing electricity production units, fuels and technological solutions, the formulation of a model for the simulation of the Greek connected electric sector based on ENPEP BALANCE software, the evaluation of energy scenarios using newly designed indices and the creation of a methodology for energy planning taking into consideration the developed indices and the country’s European energy and environmental obligations. The last one is based on a step-by-step decision-making approach based on rules and restrictions. Its core advantage is that the outcome and the reasons that led to it are completely comprehensible in all stages. Consequently the introduction of improvements in any stage of the process becomes for the designer, who is the final decision maker, easier. With the aid of the developed system, various scenarios that were announced in the daily Press were studied, while the effects of CO2 allowances allocation mechanisms were analysed. Finally the potential of conservative and radical energy planning, with regard to the energy safety of country, the maturity of utilized technologies and the penetration of renewable energy sources, was investigated. Results showed that the full auctioning mechanism is fairer than free allocation, avoiding distortions in the electricity market; nevertheless its initiation in 2013 is expected to increase electricity production cost by 34.7%. Conservative planning can lead in emissions reduction of 3.8% in 2020 over 2005 levels, which corresponds in 608 kgCO2/MWhel. The design of an electric system without coal is difficult to be realized satisfying the aspect of country’s energy safety. Conservative planning without sufficient energy saving is not easy to lead Greece in compliance with its environmental EU targets, unless radical alternative energy policies are applied. As a solution without coal, large-scale decentralised cogeneration and replacement of electricity by thermal energy is proposed, in combination with offshore floating wind turbines and biomass co-firing.

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος ανάπτυξης ενεργειακού σχεδιασμού για τον Ελληνικό ηλεκτρικό τομέα. Κύριος σκοπός είναι η χρήση του συστήματος αυτού για σχεδιασμό, διερεύνηση και αξιολόγηση ενεργειακών σεναρίων ως προς την περιβαλλοντική και οικονομική τους αποδοτικότητα καθώς και το ρεαλισμό τους. Σε πρώτη φάση έγινε μελέτη του νομικού και διαδικαστικού πλαισίου που αφορά την Κλιματική Αλλαγή. Ακολούθως αναπτύχτηκαν βάση δεδομένων με στοιχεία των μονάδων ηλεκτροπαραγωγής, τα καύσιμα και τις τεχνολογικές λύσεις ηλεκτροπαραγωγής, μοντέλο προσομοίωσης του διασυνδεδεμένου ηλεκτρικού τομέα, με τη βοήθεια του λογισμικού ENPEP BALANCE, σύστημα αξιολόγησης ενεργειακών σεναρίων με δείκτες και μεθοδολογία ενεργειακού σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός στηρίζεται σε βηματική προσέγγιση λήψης απόφασης βάσει κανόνων και περιορισμών, ώστε τα αποτελέσματά του αλλά και τα αίτια που οδήγησαν σε αυτά να είναι ανά πάσα στιγμή πλήρως κατανοητά. Διευκολύνεται επομένως για το σχεδιαστή, ο οποίος παίρνει και την τελική απόφαση, η εφαρμογή βελτιώσεων σε οποιοδήποτε στάδιο της διαδικασίας. Με τη βοήθεια του συστήματος που αναπτύχθηκε μελετήθηκαν σενάρια εγκατάστασης νέων σταθμών όπως ανακοινώθηκαν στον ημερήσιο Τύπο, ενώ έγινε συγκριτική ανάλυση των διαφόρων μηχανισμών κατανομής δικαιωμάτων CO2. Τέλος ακολούθησε διερεύνηση των δυνατοτήτων χάραξης συντηρητικού και μη, ενεργειακού σχεδιασμού, όσον αφορά την ενεργειακή ασφάλεια της χώρας, τη χρήση ώριμων τεχνολογιών και τη διείσδυση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Συμπερασματικά, ο μηχανισμός πλήρους δημοπράτησης φαίνεται να είναι πιο δίκαιος σε σχέση με τη δωρεάν κατανομή, παρόλα αυτά η έναρξη του το 2013 αναμένεται να επιφέρει αύξηση του κόστους ηλεκτροπαραγωγής κατά 34.7%. Ο συντηρητικός ενεργειακός σχεδιασμός μπορεί να οδηγήσει σε μείωση των εκπομπών 3.8% το 2020 ως προς το 2005 που αντιστοιχεί σε 608 kgCO2/MWhel. Σύστημα ηλεκτροπαραγωγής χωρίς λιθανθρακικούς σταθμούς είναι δύσκολο να σχεδιαστεί πληρώντας ταυτόχρονα τις αρχές ενεργειακής ασφάλειας της χώρας. Συντηρητικός σχεδιασμός χωρίς ουσιαστική εξοικονόμηση ενέργειας είναι δύσκολο να οδηγήσει την Ελλάδα σε συμμόρφωση με τους περιβαλλοντικούς στόχους της Ε.Ε., εκτός αν εφαρμοσθούν ριζικές εναλλακτικές ενεργειακές πολιτικές. Ως λύση χωρίς λιθάνθρακα προτείνεται σύστημα με αποκεντρωμένη συμπαραγωγή και αντικατάσταση ηλεκτρισμού από θερμική ενέργεια, εγκατάσταση υπεράκτιων πλωτών Α/Γ και μικτή καύση βιομάζας.