Integrated decision support methodology for energy planning in decentralized regions

Abstract

The thesis’ main scope is the development of an integrated methodology for the energy planning in decentralized (insular) regions, under the new parameters shaping the energy sector. The objectives of the thesis are the development of an innovative cohesive methodological framework that seeks to encompass the technical, economic, environmental and social aspects of the problem. The suggested methodological approach consists of the following three subsections: Evaluation of energy production alternatives for insular systems: The alternative of using natural gas for electricity production on islands combined with the exploitation of renewable energy sources is examined. The developed model is implemented for a representative case study in Greece, Lesvos island.Evaluation of LNG supply options for a country: The natural gas demand increases rapidly, and in combination with the fast spread of LNG, low prices and the low environmental impacts, the study of the alternative supply options is imperative. The study of the alternative supply options using an innovative set of criteria, that focus on marine transportation of LNG, is proposed. The model could be used by both national authorities and stakeholders.Integrated evaluation for small-scale LNG supply options: The alternative LNG supply options of isolated electricity systems are analyzed, in combination with the previous subsections, as it is proved in the first subsection that natural gas is an advantageous option. The implementation of the proposed methodology includes a representative case-study in Greece, including Crete, Rhodes, Lesvos and Samos.Finally, a decision support tool has been developed for the assessment of the complete LNG supply options for a country and for small-scale cases. It is a user-friendly interface, that will facilitate the decision-making process. It is divided in two parts including the last two above analyzed sublevels, but it could be adjusted according to the examined problems.

Αντικείμενο της διατριβής είναι η ανάπτυξη ολοκληρωμένης μεθοδολογίας υποστήριξης αποφάσεων για τον ενεργειακό σχεδιασμό μη διασυνδεδεμένων (νησιωτικών) περιοχών, στο πλαίσιο των νέων παραμέτρων διαμόρφωσης στον ενεργειακό τομέα. Στόχος της διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας πρότυπης συνεκτικής μεθοδολογίας που θα συμπεριλαμβάνει τεχνικές, οικονομικές, περιβαλλοντικές και κοινωνικές πτυχές του προβλήματος.Η προτεινόμενη μεθοδολογική προσέγγιση περιλαμβάνει τις παρακάτω υποενότητες: Αξιολόγηση εναλλακτικών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε νησιωτικά συστήματα: Μελετάται η χρήση του φυσικού αερίου, ως εναλλακτικό καύσιμο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε απομονωμένα νησιωτικά συστήματα σε συνδυασμό με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το μοντέλο που αναπτύσσεται εφαρμόζεται σε ένα επιλεγμένο αντιπροσωπευτικό νησί της Ελλάδας, τη Λέσβο. Αξιολόγηση δυνατοτήτων ανεφοδιασμού σε ΥΦΑ (Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο) μιας χώρας: Η ραγδαία αύξηση της ζήτησης του φυσικού αερίου, σε συνδυασμό με την ταχεία εξάπλωση του ΥΦΑ, τις χαμηλές τιμές και τις μειωμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις καθιστούν τη μελέτη των εναλλακτικών ανεφοδιασμού επιτακτική ανάγκη. Προτείνεται η εξέταση των εναλλακτικών επιλογών ανεφοδιασμού χρησιμοποιώντας μια σειρά από καινοτόμα κριτήρια, που επικεντρώνονται κυρίως στη θαλάσσια μεταφορά του ΥΦΑ. Το μοντέλο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί τόσο σε εθνικό επίπεδο, όσο και στον ιδιωτικό τομέα.Ολοκληρωμένη αξιολόγηση επιλογών ΥΦΑ μικρής κλίμακας: Με βάση τα αποτελέσματα του πρώτου μοντέλου, όπου το ΦΑ κρίνεται ως πλεονεκτική επιλογή και συνδυαστικά με την προηγούμενη μεθοδολογία, μελετώνται οι δυνατότητες και οι επιλογές ανεφοδιασμού με ΥΦΑ των νησιωτικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου γίνεται σε μια ομάδα αντιπροσωπευτικών περιπτώσεων στον Ελλαδικό χώρο.Τέλος, αναπτύχθηκε ένα εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων για την αξιολόγηση των πιθανών επιλογών ανεφοδιασμού ΥΦΑ της χώρας και μεμονωμένων συστημάτων, καθώς παρατηρήθηκε έλλειψη παρόμοιων μοντέλων στη συγκεκριμένη ερευνητική περιοχή. Πρόκειται για μία φιλική προς το χρήστη πλατφόρμα που στοχεύει στη διευκόλυνση της διαδικασίας λήψης απόφασης. Είναι χωρισμένη σε δύο επίπεδα με βάση τις δύο υποενότητες που αναλύθηκαν παραπάνω και μπορεί να προσαρμοστεί στις υπό εξέταση περιπτώσεις.