του παγκόσμιου ανταγωνισμού, με τις βασικές δυνάμεις της τεχνολογίας, και την προσαρμοστικότητα να προωθούν την εμφάνιση νέων τεχνολογικών καινοτομιών. Η πρωτοπορία και η βιωσιμότητατων χωρών και των επιχειρήσεων, θα εξαρτηθούν σε μεγάλο βαθμό από την ενσωμάτωση καινοτομικών ιδεών και λύσεων για την ενέργεια.
Στρατηγικές για αποτελεσματικότητα στη διαχείριση των δικτύων, καθώς και στην ανάπτυξη χρηματοοικονομικών, οικονομικών, τεχνολογικών λύσεων είναι απαραίτητες για την προσαρμογή. Ο τρόπος με τον οποίο θα διαχειριστούμε αυτές τις μεταβάσεις θα καθορίσει την πορεία των επόμενων δεκαετιών. Αυτή η στιγμή απαιτεί όχι μόνο κατανόηση του παρόντων προβλημάτων των δικτύων, αλλά και εκτίμηση των μηχανισμών που καθοδηγούν την αλλαγή του τρόπου διαχείρισης των δικτύων μεταφοράς ενέργειας.
Τα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας αντιμετωπίζουν αρκετές σημαντικές προκλήσεις λόγω της ενσωμάτωσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, της αύξησης των ηλεκτρικών οχημάτων και της μετάβασης σε πιο αποκεντρωμένα ενεργειακά συστήματα. Ακολουθούν τα κύρια προβλήματα που έχουν εντοπιστεί:
1. Ενσωμάτωση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας και Κατανεμημένης Παραγωγής
Έλεγχος Τάσης και Συμφόρηση: Η ενσωμάτωση κατανεμημένων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες τάσεις στους κόμβους και συμφόρηση στις γραμμές διανομής και στους μετασχηματιστές, απαιτώντας προηγμένες τεχνικές ελέγχου για την αποτελεσματική διαχείριση αυτών των ζητημάτων.
Ζητήματα Ποιότητας Ρεύματος: Η χρήση ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος για τη σύνδεση κατανεμημένης παραγωγής μπορεί να προκαλέσει προβλήματα ποιότητας ρεύματος, όπως διακυμάνσεις τάσης και αρμονική παραμόρφωση, επηρεάζοντας την απόδοση και τη διάρκεια ζωής των ηλεκτρικών συσκευών.
1.1 Διαλείπουσα και Μεταβλητή Παραγωγή - σύνδεση της παραγωγής ηλιακής και αιολικής ενέργειας
Η ηλιακή και αιολική ενέργεια είναι εγγενώς διαλείπουσες, καθώς εξαρτώνται από καιρικές συνθήκες όπως η ηλιοφάνεια και η ταχύτητα του ανέμου, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε απρόβλεπτα πρότυπα παραγωγής καθώς δεν παρέχουν σταθερή ποσότητα ρεύματος όλο το 24ώρο στο δίκτυο διανομής της ενέργειας. Αυτή η μεταβλητότητα μπορεί να προκαλέσει αστάθεια στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας εάν δεν διαχειριστεί σωστά. Επί πλέον αυξάνεται το κόστος παραγωγής ενέργειας καθώς πρέπει να υπάρχει ακόμα μια άλλη πηγή που θα παράγει ενέργεια να καλύπτει τα κενά της ηλιακής και της αιολικής ενέργειας η οποία και αυτή δεν θα είναι σε πλήρη λειτουργεία όλο το 24ώρο.
1.2 Ζητήματα Ποιότητας Ρεύματος
Η ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να οδηγήσει σε προκλήσεις ποιότητας ρεύματος, όπως διακυμάνσεις τάσης, μεταβολές συχνότητας και αρμονικές παραμορφώσεις. Αυτά τα ζητήματα προκύπτουν από τη χρήση ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος και τη μεταβλητή φύση της παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας.
1.3 Σταθερότητα και Αξιοπιστία Δικτύου
Η μεγάλης κλίμακας ενσωμάτωση ηλιακών και αιολικών πάρκων μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα του δικτύου διανομής. Διαταραχές, όπως η ξαφνική αποσύνδεση αυτών των πηγών, μπορεί να οδηγήσουν σε ανισορροπίες συχνότητας και αδυναμία κάλυψης της ζήτησης φορτίου, επηρεάζοντας την αξιοπιστία του δικτύου.
1.4 Βέλτιστη Τοποθέτηση και Διαστασιολόγηση
Η σωστή τοποθέτηση και διαστασιολόγηση των μονάδων παραγωγής ηλιακής και αιολικής ενέργειας είναι κρίσιμη για την ελαχιστοποίηση των απωλειών ισχύος και τη βελτίωση της σταθερότητας τάσης. Αυτό απαιτεί προηγμένες τεχνικές βελτιστοποίησης ώστε το δίκτυο διανομής να μπορεί να διαχειριστεί την πρόσθετη δυναμικότητα χωρίς να μειώνεται η απόδοση.
1.5 Τεχνική και Οικονομική Βελτιστοποίηση
Η ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας απαιτεί ισορροπία μεταξύ τεχνικών και οικονομικών παραγόντων. Αυτό περιλαμβάνει τη βελτιστοποίηση της τοποθεσίας και του μεγέθους των μονάδων παραγωγής ώστε να επιτυγχάνεται οικονομική αποδοτικότητα, διατηρώντας παράλληλα τα λειτουργικά οφέλη.
1.6 Χωρητικότητα Δικτύου και Διαχείριση
Η χωρητικότητα του δικτύου διανομής μπορεί να αποτελέσει περιοριστικό παράγοντα. Υβριδικά συστήματα και τεχνικές έξυπνου δικτύου, όπως η ενεργή διαχείριση του δικτύου, μπορούν να συμβάλουν στη μεγιστοποίηση της χωρητικότητας του δικτύου, εξομαλύνοντας την παραγωγή ενέργειας και επιτρέποντας τη σύνδεση περισσότερων ανανεώσιμων πηγών.
1.6.1 Κύρια Τεχνικά Ζητήματα
Αβεβαιότητα και Μεταβλητότητα Παραγωγής: Η ηλιακή και αιολική ενέργεια είναι εγγενώς μεταβλητές και απρόβλεπτες, γεγονός που περιπλέκει την ικανότητα του δικτύου να ισορροπεί αποτελεσματικά την προσφορά και τη ζήτηση.
Ζητήματα Ποιότητας Ρεύματος: Η ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να προκαλέσει προβλήματα ποιότητας ρεύματος, όπως διακυμάνσεις τάσης και συχνότητας, αρμονικές παραμορφώσεις και χαμηλό συντελεστή ισχύος, τα οποία επηρεάζουν τη σταθερότητα του δικτύου.
Χαμηλή Αδράνεια και Θέματα Σταθερότητας: Η απουσία συμβατικών σύγχρονων γεννητριών στα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μειώνει την αδράνεια του συστήματος, οδηγώντας σε πιθανές αστάθειες τάσης και συχνότητας.
Υποστήριξη Άεργου Ισχύος και Δυνατότητα Διέλευσης Σφαλμάτων: Τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας συχνά στερούνται επαρκούς υποστήριξης άεργου ισχύος και δυνατότητας διέλευσης σφαλμάτων, οι οποίες είναι κρίσιμες για τη διατήρηση της σταθερότητας του δικτύου κατά τη διάρκεια διαταραχών.
1.6.2 Λύσεις και Στρατηγικές Αντιμετώπισης
Συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας: Η εφαρμογή συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να βοηθήσει στον μετριασμό της μεταβλητότητας των ανανεώσιμων πηγών, αποθηκεύοντας την πλεονάζουσα ενέργεια και απελευθερώνοντάς την όταν είναι απαραίτητο. Προς το παρόν η λύση αυτή είναι πολύ ακριβή και σχεδόν διπλασιάζει το κόστος επένδυσης.
Προηγμένες Στρατηγικές Ελέγχου: Η χρήση προηγμένων μεθόδων ελέγχου, όπως οι μετατροπείς σχηματισμού δικτύου και οι τεχνικές βελτιστοποίησης, μπορεί να ενισχύσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του δικτύου.
Υβριδικά Συστήματα: Ο συνδυασμός συστημάτων ηλιακής και αιολικής ενέργειας μπορεί να μειώσει τη μεταβλητότητα και να βελτιώσει την προβλεψιμότητα και τη λειτουργικότητα του δικτύου.
Κώδικες Δικτύου και Πολιτικές: Η ανάπτυξη και η εφαρμογή κωδίκων δικτύου και πολιτικών μπορούν να βοηθήσουν στη διαχείριση της ενσωμάτωσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα.
2. Επίδραση των Ηλεκτρικών Οχημάτων
Η ενσωμάτωση των ηλεκτρικών οχημάτων (EVs) στα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας παρουσιάζει τόσο ευκαιρίες όσο και προκλήσεις. Ο κύριος αντίκτυπος των EVs στα δίκτυα αυτά είναι η αυξημένη ζήτηση φορτίου, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε διάφορα λειτουργικά και υποδομικά προβλήματα.
2.1 Κύριοι Αντίκτυποι στα Δίκτυα Διανομής
Αυξημένη Ζήτηση Φορτίου και Αιχμές Ζήτησης: Η φόρτιση EVs, ειδικά σε σταθμούς ταχείας φόρτισης, αυξάνει σημαντικά τη ζήτηση αιχμής, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει αστάθεια τάσης και ζητήματα αξιοπιστίας στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η αυξημένη ζήτηση μπορεί να απαιτήσει πρόσθετες επενδύσεις στις υποδομές του δικτύου.
Σταθερότητα Τάσης και Ποιότητα Ρεύματος: Η τοποθέτηση σταθμών φόρτισης EV, ιδιαίτερα σε πιο αδύναμα σημεία του δικτύου, μπορεί να προκαλέσει αστάθεια τάσης και ζητήματα ποιότητας ρεύματος, όπως ανισορροπίες και πιθανές παραβιάσεις των νόμιμων ορίων τάσης.
Ενεργειακές Απώλειες και Οικονομικές Επιπτώσεις: Η ενσωμάτωση EVs μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες ενεργειακές απώλειες, ιδιαίτερα κατά τις ώρες εκτός αιχμής, αυξάνοντας συνολικά το κόστος λειτουργίας και επένδυσης του δικτύου.
Επίδραση των Στρατηγικών Φόρτισης: Διαφορετικές στρατηγικές φόρτισης, όπως η συντονισμένη, η μη συντονισμένη και η έξυπνη φόρτιση, έχουν ποικίλες επιπτώσεις στο δίκτυο διανομής. Η συντονισμένη φόρτιση μπορεί να βοηθήσει στη μείωση των αιχμών φορτίου και στη βελτίωση της αποδοτικότητας του δικτύου, ενώ η μη συντονισμένη φόρτιση μπορεί να επιδεινώσει τις αιχμές ζήτησης.
Τεχνολογία Vehicle-to-Grid (V2G): Ενώ η τεχνολογία V2G προσφέρει οφέλη, όπως η ρύθμιση ενεργού και άεργου ισχύος, εισάγει επίσης προκλήσεις, όπως η φθορά των μπαταριών και το πρόσθετο βάρος επικοινωνίας, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν τις υποδομές του δικτύου διανομής.
Η επίδραση των ηλεκτρικών οχημάτων στα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολυδιάστατη, περιλαμβάνοντας αυξημένη ζήτηση φορτίου, πιθανή αστάθεια τάσης και οικονομικές συνέπειες. Η αποτελεσματική διαχείριση μέσω στρατηγικής τοποθέτησης σταθμών φόρτισης και έξυπνων στρατηγικών φόρτισης είναι ζωτικής σημασίας για την ελαχιστοποίηση των αρνητικών επιπτώσεων και τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του δικτύου.
3. Τεχνικές και Κανονιστικές Προκλήσεις
Αντίστροφες Ροές Ισχύος: Τα παραδοσιακά δίκτυα σχεδιάστηκαν για μονοκατευθυνόμενη ροή ισχύος. Η εισαγωγή κατανεμημένης παραγωγής μπορεί να προκαλέσει αντίστροφες ροές ισχύος, περιπλέκοντας τη λειτουργία των υφιστάμενων συστημάτων προστασίας.
Κανονιστικό και Αγορές Ενεργειακών Πλαισίων: Υπάρχει ανάγκη για κανονιστικά πλαίσια που υποστηρίζουν την ενσωμάτωση των κατανεμημένων ενεργειακών πόρων, διασφαλίζοντας παράλληλα τη λειτουργικότητα του συστήματος και την καινοτομία.
4. Λειτουργικές και Σχεδιαστικές Προκλήσεις
Υπερφόρτωση Συστήματος και Εντοπισμός Βλαβών: Ζητήματα όπως υποτάσεις, υπερφορτώσεις και δυσκολία στον εντοπισμό βλαβών είναι συχνά, και επιδεινώνονται από τη διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Σχεδιασμός Επέκτασης: Ο σχεδιασμός για την επέκταση του δικτύου ώστε να καλύπτει νέες ανάγκες και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι σύνθετος, απαιτώντας προσεκτική εξέταση οικονομικών και περιβαλλοντικών παραγόντων.
Τα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας μια από τις πιο ακριβές υποδομές μιας χώρας, υφίστανται σημαντικές αλλαγές λόγω της ενσωμάτωσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και των ηλεκτρικών οχημάτων. Οι βασικές προκλήσεις περιλαμβάνουν τη διαχείριση τάσης και συμφόρησης, τη διασφάλιση ποιότητας ρεύματος, την προσαρμογή στις αντίστροφες ροές ισχύος και την ανάπτυξη κατάλληλων κανονιστικών πλαισίων. Η αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση αξιόπιστης και αποδοτικής διανομής ενέργειας.
Η ενσωμάτωση της ηλιακής και αιολικής ενέργειας στα ηλεκτρικά δίκτυα παρουσιάζει αρκετές τεχνικές προκλήσεις λόγω της διαλείπουσας και μεταβλητής φύσης τους, που επηρεάζουν τη σταθερότητα, την αξιοπιστία και την ποιότητα της παροχής ενέργειας στο δίκτυο. Η αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων απαιτεί προηγμένες τεχνικές βελτιστοποίησης και λύσεις έξυπνων δικτύων για τη διασφάλιση της σταθερότητας, της αξιοπιστίας και της οικονομικής βιωσιμότητας. Ωστόσο, με τη χρήση συστημάτων αποθήκευσης, προηγμένων στρατηγικών ελέγχου, υβριδικών συστημάτων και υποστηρικτικών πολιτικών δικτύου, αυτές οι προκλήσεις μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά, διασφαλίζοντας μια σταθερή και αξιόπιστη παροχή ενέργειας.
Όλα αυτά όμως απαιτούν τεράστια ποσά για επενδύσεις που δεν είναι σίγουρο ότι μπορούν να βρεθούν Οι χώρεςπλέονέχουν το δίλημμα πως θα ιεραρχήσουν τους περιορισμένους πόρους που έχουν πλέον.
Υπάρχουν ταυτόχρονα ανάγκες για επενδύσεις στην πράσινη οικονομία, στους αμυντικούς εξοπλισμούς, στην τεχνητή νοημοσύνη, στην αναδιάρθρωση των παραγωγικών μονάδων, στην αντιμετώπιση των φυσικών καταστροφών, στην κάλυψη των δημοσιονομικών ελλειμάτων, στην αύξηση των ποσών για πληρωμή των τόκων των υπαρχόντων δανείων καθώς τα επιτόκια έχουν τετραπλασιαστεί την τελευταία τετραετία, ο υψηλός πληθωρισμός εξανεμίζει την αγοραστική δύναμη των καταναλωτών και χρειάζονται κρατικές ενισχύσεις.
Και όλα αυτά συμβαίνουν σε ένα περιβάλλον όπου, οι κυβερνήσεις δεν μπορούν πλέον να «εκτυπώνουν χρήμα» μέσω ποσοτικής χαλάρωσης κλπ., διότι τροφοδοτείται περαιτέρω ο πληθωρισμός, δεν μπορούν να δανείζονται διότι είναι ήδη υπερχρεωμένες, δεν συμφέρει να δανείζονται καθώς τα πολύ χαμηλά ή και μηδενικά επιτόκια επιτόκια των τελευταίων 20 ετών δεν υπάρχουν πλέον (τα επιτόκια των κρατικών ομολόγων έχουν τετραπλασιαστεί μετά το 2020), υπάρχουν σημαντικές γεωπολιτικές ανακατατάξεις και θέματα ενεργειακής ασφάλειας κυρίως από χώρες που σχεδιάζουν να ξαναγίνουν αυτοκρατορίες, και τέλος οι περισσότερες οικονομίες βρίσκονται σε στασιμοπληθωρισμό ή ύφεση, εξαιτίας της αντιμετώπισης του πληθωρισμού, οπότε δεν μπορεί να βρεθεί νέο χρήμα από την μέσω των φόρων από την αύξηση του ΑΕΠ.
Επί πλέον χώρες που χρησιμοποιούν ενέργεια από άνθρακα (π.χ. στην Κίνα πάνω από το 60% της ενέργειας της παράγεται από άνθρακα), παράγουν πολύ φθηνότερα τα προϊόντα τους, ρυπαίνοντας ανεξέλεγκτα το περιβάλλον, και κατακλύζουνε με φθηνά προϊόντα τις χώρες που προσπαθούν να μεταβούν στην πράσινη οικονομία. Οι χώρες αυτές εκτός από το τεράστιο κόστος των επενδύσεων προς την πράσινη οικονομία, αντιμετωπίζουν τεράστιες εκροές χρημάτων από τα εμπορικά ελλείματα εξ αιτίας ότι δεν μπορούν να ανταγωνιστούν τα φθηνά προϊόντα των ρυπογόνων χωρών (το 2023 το εμπορικό έλλειμα ΗΠΑ, ΕΕ μόνο με την Κίνα ήταν $280 και $290 δις αντίστοιχα). Χρειάζονται πλέον πολύ εμβληματικές ηγεσίες για την αντιμετώπιση των πολύπλοκων προβλημάτων.
*Λίγα λόγια για τον κ. Γεώργιο Ατσαλάκη, Οικονομολόγο, Αναπληρωτή Καθηγητή Πολυτεχνείου Κρήτης, Εργαστήριο Ανάλυσης Δεδομένων και Πρόβλεψης
O Γιώργος Σ. Ατσαλάκης είναι Αναπληρωτής Καθηγητής στη Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης του Πολυτεχνείου Κρήτης. Είναι Οικονομολόγος απόφοιτος του Οικονομικού Πανεπιστημίου Αθηνών (πρώην Α.Σ.Ο.Ε.Ε). Κατέχει Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης στην Οργάνωση και Διοίκηση από το Πολυτεχνείο Κρήτης. Επίσης κατέχει Διδακτορικό Δίπλωμα από το Πολυτεχνείο Κρήτης στην Πρόβλεψη χρηματιστηριακών αγορών και είναι μέλος του εργαστηρίου Ανάλυσης Δεδομένων και Πρόβλεψης.
Είναι συγγραφέας πάνω από 120 επιστημονικών εργασιών και 5 βιβλίων.
Έχει γράψει πολλές εκατοντάδες άρθρα αναλύοντας θέματα για τις νέες τεχνολογίες, τεχνητή νοημοσύνη, ενεργειακή κρίση, στασιμοπληθωρισμός, πανδημία, κρυπτονομίσματα, Δρόμοι του Μεταξιού, δημόσιο χρέος, μεγάκυκλοι της οικονομίας, καινοτόμες κοινωνίες και οικονομίες, δημόσια οικονομικά, παγκόσμιο χρέος, ενεργειακό κόστος, εμπορικά ελλείματα, τουρισμός, ανάπτυξη της Ινδίας, Κίνας, BRICS, ASEAN, Αφρικανική Ένωση, παγκόσμιοι εμπορικοί διάδρομοι, , κλπ., τα οποία έχουν δημοσιευθεί σε πανελλήνιας κυκλοφορίας εφημερίδες όπως η Καθημερινή, i-efimerida, liberal.gr, Huffingtonpost.gr, hubnews.gr κ.λπ.. Έχει συμμετάσχει σε πάνω από 500 τηλεοπτικές και ραδιοφωνικές συνεντεύξεις.