Συμβολή στην υψηλή διείσδυση ΑΠΕ σε νησιωτικά προς διασύνδεση ηλεκτρικά δίκτυα
Authors: Καψάλη Μαρίνα-Σοφία 
Published: September 2021

Η ηλεκτροδότηση στα Μη - Διασυνδεδεμένα Νησιά (ΜΔΝ) χαρακτηρίζεται από υψηλό κόστος παραγόμενης ενέργειας, λόγω της κατανάλωσης πετρελαίου, ενώ σε αρκετές νησιωτικές περιοχές παρατηρούνται έντονα προβλήματα ανεπάρκειας ισχύος κατά τις περιόδους όπου η ζήτηση φορτίου είναι αυξημένη. Την ίδια στιγμή, παρά το πλούσιο δυναμικό των νησιών, η αξιοποίηση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) και, πιο συγκεκριμένα, της αιολικής ενέργειας, συναντά εμπόδια, λόγω των επιβαλλόμενων τεχνικών περιορισμών για την εξασφάλιση της σταθερότητας των τοπικών ηλεκτρικών δικτύων, με αποτέλεσμα σημαντικές ποσότητες αιολικής παραγωγής να απορρίπτονται.Από την άλλη μεριά, στα πλαίσια ευθυγράμμισης της Ελλάδας με τις πολιτικές της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την ενέργεια και το κλίμα με χρονικό ορίζοντα το 2020 και το 2050, η χώρα έχει αναλάβει δεσμεύσεις, των οποίων κεντρικό χαρακτηριστικό αποτελεί η μεγάλης κλίμακας διείσδυση των ΑΠΕ. Απαραίτητη προϋπόθεση για την επίτευξη των στόχων αυτών είναι η πλήρης αναδιάρθρωση του εγχώριου τομέα ηλεκτροπαραγωγής, σε συνδυασμό με σημαντικές επενδύσεις στα δίκτυα διανομής και μεταφοράς. Στα πλαίσια αυτά, η υποβρύχια διασύνδεση των αυτόνομων νησιωτικών συστημάτων με το ηπειρωτικό δίκτυο της χώρας (ή/και μεταξύ τους) παρουσιάζεται ως μια εφικτή και επωφελής λύση, προκειμένου να μειωθεί το υψηλό κόστος που απαιτείται κάθε χρόνο στα ΜΔΝ για την κάλυψη των αναγκών τους σε ηλεκτρική ενέργεια και να επιτευχθούν οι εθνικοί στόχοι για τη διείσδυση των ΑΠΕ.Σε αυτό το πλαίσιο, στην παρούσα Διατριβή πραγματοποιείται διερεύνηση των πρόσθετων δυνατοτήτων υψηλής διείσδυσης τοπικών μονάδων ΑΠΕ σε εξεταζόμενα −προς διασύνδεση− απομονωμένα νησιωτικά συστήματα, μέσω i) ανάπτυξης πιθανών σεναρίων για την περίοδο 2020-2045, και ii) αξιολόγησης των αποτελεσμάτων των σεναρίων με βάση ενεργειακά και οικονομικά κριτήρια. Η μεγάλη διείσδυση των τοπικών μονάδων ΑΠΕ στα διάφορα σενάρια που εξετάζονται σχετίζεται κυρίως με τις δυνατότητες παραγωγής ενέργειας πρωτίστως από Αιολικά Πάρκα (Α/Π) ή/και Υδροηλεκτρικούς Σταθμούς (Υ/Σ) μονάδων αποθήκευσης με αντλησιοταμίευση, και δευτερευόντως από φωτοβολταϊκά (ΦΒ) συστήματα. Τα βασικά ερευνητικά ερωτήματα, τα οποία και αποτελούν τους κύριους άξονες ανάπτυξης αυτής της Διατριβής, είναι:i)η διερεύνηση της επίδρασης της αυξανόμενης εγκατεστημένης αιολικής ισχύος στην οικονομική βιωσιμότητα του έργου της διασύνδεσης ενός νησιού με το ηπειρωτικό δίκτυο της χώρας, ii)η διερεύνηση της σκοπιμότητας ένταξης μιας τοπικής μονάδας αποθήκευσης ενέργειας μετά τη διασύνδεση ενός νησιού, καθώς και των επιπτώσεών της στο συνολικό κόστος παραγωγής του συστήματος, και iii)η εξασφάλιση της ενεργειακής επάρκειας και ασφάλειας του νησιωτικού συστήματος μετά την εφαρμογή οικονομικά βιώσιμων λύσεων, που μπορεί να περιλαμβάνουν τη μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ, τη διασύνδεση και την αποθήκευση ενέργειας. Η απάντηση στα παραπάνω ερωτήματα επιχειρείται να δοθεί με την ανάπτυξη και εφαρμογή ενεργειακών υπολογιστικών μοντέλων, που προσομοιώνουν τη συμπεριφορά και τη λειτουργία του νησιωτικού συστήματος με ωριαίο χρονικό βήμα, καθώς και τη μακροπρόθεσμη εξέλιξή του, με χρονικό ορίζοντα το έτος 2045. Η μεθοδολογία που αναπτύσσεται εφαρμόζεται για την περίπτωση του ηλεκτρικού συστήματος της νήσου Λέσβου, που είναι πιθανό να διασυνδεθεί με το ηπειρωτικό σύστημα τα επόμενα χρόνια. Η διερεύνηση γίνεται με βάση τρία πιθανά σενάρια, που δημιουργήθηκαν για την μελλοντική εξέλιξη του υπό εξέταση νησιωτικού συστήματος:Σ1) Σενάριο αυτοδύναμης ανάπτυξης με βάση το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο.Σ2) Σενάριο υψηλής ανάπτυξης ΑΠΕ και διασύνδεσης με το ηπειρωτικό δίκτυο. Σ3) Σενάριο υψηλής ανάπτυξης ΑΠΕ, διασύνδεσης με το ηπειρωτικό δίκτυο και αποθήκευσης ενέργειας μέσω αντλησιοταμίευσης.Βασικός δείκτης συγκριτικής αξιολόγησης των εναλλακτικών σεναρίων είναι το σταθμισμένο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας (Levelized Cost of Energy − LCOE), υπό την οπτική ενός ενιαίου συστήματος παραγωγής. Επιπλέον, λόγω της αβεβαιότητας στη μελλοντική τιμή αρκετών βασικών μεταβλητών (π.χ. ζήτηση φορτίου, εξέλιξη τιμών καυσίμων, κόστη επένδυσης της διασύνδεσης), που καθορίζουν την ενεργειακή και οικονομική απόδοση των σεναρίων που αναπτύσσονται, λαμβάνεται υπόψη η διακύμανση των τιμών αυτών σε ευρέα σχετικά όρια, προκειμένου να προσδιοριστεί ένα εύρος αποτελεσμάτων μεταξύ αισιόδοξης (Optimistic), μέσης (Baseline) και απαισιόδοξης (Pessimistic) ενδεχόμενης εξέλιξης του συστήματος ηλεκτροπαραγωγής, με βάση το LCOE.Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας Διατριβής, η υποβρύχια διασύνδεση της Λέσβου, με ή χωρίς τοπική αποθήκευση ενέργειας, αποτελεί μια εναλλακτική λύση, που θα μπορούσε να μειώσει το σημερινό υψηλό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο νησί και να αυξήσει σημαντικά την τοπική διείσδυση των ΑΠΕ. Παράλληλα, θα μπορούσε να συνεισφέρει και στην κάλυψη ηλεκτρικών αναγκών του διασυνδεδεμένου συστήματος, μέσω τροφοδότησης της πλεονάζουσας παραγωγής των νέων Α/Π από το νησί στο ηπειρωτικό σύστημα. Ωστόσο, η οικονομική ανταγωνιστικότητα μιας τέτοιας επένδυσης υψηλού κόστους, σε σχέση με το σενάριο της αυτοδύναμης ανάπτυξης, κρίνεται σε μεγάλο βαθμό από την εξέλιξη των διεθνών τιμών καυσίμων, το μέγεθος της ισχύος νέων Α/Π που εγκαθίστανται στο νησί ταυτόχρονα με το έργο της διασύνδεσης, καθώς και από την παράλληλη μελλοντική διαμόρφωση του ηπειρωτικού συστήματος, ως προς τις νέες εγκαταστάσεις μονάδων ΑΠΕ και μονάδων αποθήκευσης ενέργειας, που αναμένεται να λάβουν χώρα τα επόμενα χρόνια. Η προσθήκη μιας μονάδας αντλησιοταμίευσης στο νησί, που αξιοποιεί την πλεονάζουσα παραγωγή Α/Π κατά το Σενάριο 3, προκαλεί μια μικρή αύξηση στο κόστος παραγωγής, σε σχέση με το Σενάριο 2, η οποία δεν αποσβένεται πλήρως από τη συνεισφορά της μονάδας στην κάλυψη των τοπικών ηλεκτρικών αναγκών. Ωστόσο, η μικρή αυτή αύξηση του κόστους μπορεί να αντισταθμιστεί εάν συνεκτιμηθούν διάφορα πρόσθετα οφέλη της τοπικής αποθήκευσης ενέργειας, όπως είναι η βελτίωση της δυναμικής και ενεργειακής ασφάλειας του συστήματος παραγωγής, η μείωση των (τελικών) αιολικών απορρίψεων, η σημαντική υπολείπουσα αξία της μονάδας στο τέλος της 25ετίας κ.λπ., που συνοδεύουν την ανάπτυξη παρόμοιων έργων.