Επίδραση της ηλεκτροκίνησης στην αύξηση της ζήτησης και στην ανάπτυξη του Δικτύου Διανομής

(Άρθρο των Ε. Βουμβουλάκη, Μ. Πελεκάνου, Ε. Ζουντουρίδου, και E. Λεωνιδάκη, Κλάδος Σχεδιασμού & Ανάπτυξης Δικτύου, Διεύθυνση Δικτύου, ΔΕΔΔΗΕ)

Εισαγωγή

Η μείωση των εκπομπών αερίων ρύπων στον τομέα των μεταφορών είναι μια προτεραιότητα έως το 2050 για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Στο πλαίσιο του υπό διαβούλευση νέου Εθνικού Σχεδίου για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ), προσδιορίζονται νέοι φιλόδοξοι στόχοι για τη μείωση των εκπομπών CO2, εστιάζοντας κυρίως στον εξηλεκτρισμό των ελαφρών οχημάτων. Επιπλέον, για πρώτη φορά θεσπίζονται στόχοι και για τους υπόλοιπους τομείς και κατηγορίες μεταφορών (π.χ. βαρέα οχήματα, θαλάσσιες μεταφορές κ.λπ.) μέσω της υιοθέτησης μιας συνδυαστικής προσέγγισης που συμπεριλαμβάνει την ηλεκτροκίνηση.

Ο προσδιορισμός των απαιτούμενων επενδύσεων στο Δίκτυο Διανομής βασίζεται στη μεσo-μακροπρόθεσμη πρόβλεψη της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Ο εξηλεκτρισμός των μεταφορών θα αυξήσει βεβαίως τα ηλεκτρικά φορτία. Δεδομένου ότι τα φορτία των ηλεκτρικών οχημάτων (ΗΟ) έχουν πολύ συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, οι λύσεις έξυπνης φόρτισης μπορούν να ελαχιστοποιήσουν τις συμφορήσεις στο Δίκτυο και να περιορίσουν τις απαιτούμενες ενισχύσεις του. Στο πλαίσιο αυτό, ο ΔΕΔΔΗΕ ανέπτυξε νέες μεθοδολογίες όσον αφορά:

• Την πρόβλεψη των προφίλ φόρτισης Η.Ο. και των σταθμών φόρτισης (οικιακή φόρτιση, φόρτιση σε κοινόχρηστους χώρους, σε χώρους στάθμευσης πολυκατοικιών, σε χώρους στάθμευσης κτιρίων γραφείων, κλπ).
• Τη χρήση έξυπνων συστημάτων που μετακυλύουν τη φόρτιση των Η.Ο. σε περιόδους χαμηλής ζήτησης, ώστε να έχουν θετική επίδραση στο Δίκτυο.
• Νέα εργαλεία για το Σχεδιασμό του Δικτύου Διανομής.

Μελέτες επίπτωσης του εξηλεκτρισμού των μεταφορών στην ανάπτυξη του Δικτύου

Η ταχεία ανάπτυξη στον τομέα των τεχνολογιών υποδομής φόρτισης (π.χ. η ταχεία φόρτιση, η επαγωγική φόρτιση κ.λπ.) και η τυποποίησή τους σε συνδυασμό με τη μείωση του κόστους τους και τις κρατικές ενισχύσεις, είναι παράγοντες που μπορούν να συμβάλουν στην αύξηση του μεριδίου αγοράς Η.Ο. Για την αξιολόγηση των επιπτώσεων που μπορεί να προκαλέσει ο εξηλεκτρισμός των μεταφορών, χρειάζεται να θεωρηθούν οι εξής περιπτώσεις φόρτισης (charging use cases):

• Οικιακή Φόρτιση
• Δημόσια Φόρτιση
  • Οδοί Πόλεων
  • Λεωφόροι
• Φόρτιση σε Εργασιακούς Χώρους.
• Ευκαιριακή Φόρτιση.
  • Εμπορικοί Χώροι / Πολυκαταστήματα.
  • Χώροι στάθμευσης.
• Ειδικές περιπτώσεις
  • Εγκαταστάσεις φόρτισης αλλαγής μπαταριών.
  • Λεωφορεία Δημόσιας Συγκοινωνίας (αμαξοστάσια).
• Φόρτιση ηλεκτρικών βαρέων οχημάτων στα πλαίσια της στρατηγικής Trans- European Transport Network (TEN-T).
• Εξηλεκτρισμός των λιμένων (cold ironing).

Η επίδραση των Η.Ο. σε Δίκτυα Διανομής αφορά κυρίως σε τρία επίπεδα:

• Επίδραση σε επίπεδο Υποσταθμού Υψηλής Τάσης / Μέσης Τάσης (Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ).
• Επίδραση στις γραμμές διανομής Μέσης Τάσης (ΜΤ).
• Επίδραση στη Χαμηλή Τάση (ΧΤ).

Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τις περιπτώσεις φόρτισης (Charging use cases) που πρέπει να εξετάζονται κατά το σχεδιασμό του δικτύου ανά επίπεδο τάσης. Ο αριθμός των σταυρών δείχνει πόσο σημαντική είναι η κάθε περίπτωση για τις αντίστοιχες μελέτες δικτύου.

Επίδραση ηλεκτροκίνησης στην εξέλιξη της ζήτησης

Στο υπό έγκριση Σχέδιο Ανάπτυξης Δικτύου (ΣΑΔ) 2022-2026 του ΔΕΔΔΗΕ παρουσιάζονται οι προβλέψεις της συνολικής ζήτησης ενέργειας στα όρια Συστήματος – Δικτύου για τα έτη 2022-2030 ανά γεωγραφική περιοχή. Λόγω της διαφορετικής φύσης της ζήτησης (τουριστικές, αγροτικές, αστικές περιοχές κλπ.), απαιτείται να χρησιμοποιηθεί κατά περίπτωση διαφορετικό μοντέλο πρόβλεψης λαμβάνοντας υπόψη τα εξής:

• Ιστορικά στοιχεία ζήτησης ενέργειας στα όρια Συστήματος - Δικτύου και έγχυσης ΑΠΕ
• Το Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν (ΑΕΠ)
• Το εκτιμώμενο φορτίο της ηλεκτροκίνησης
• Τα αιτήματα μεγάλης ισχύος υφιστάμενων και νέων χρηστών (τεχνολογικά πάρκα, εμπορικά κέντρα, ξενοδοχειακές μονάδες κλπ.)
• Τις ενεργειακές ανάγκες των λιμένων [2]

Ο στόλος των επιβατικών οχημάτων στην Ελλάδα στα τέλη του 2018, ήταν περίπου 5,15 εκατομμύρια οχήματα, ενώ υπολογίζεται να αυξηθεί κατά 920.000 οχήματα έως το 2030. Συνιστά τον τέταρτο γηραιότερο στόλο οχημάτων στην Ευρώπη, με οχήματα ηλικίας 10-20 ετών να αποτελούν το 56% του συνόλου οχημάτων, ενώ το 25% υπερβαίνει τα 20 έτη. Τον Αύγουστο του 2019, τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα και τα Plug-in Υβριδικά (PHEV) κατείχαν περίπου το 0,33% της συνολικής αγοράς.

Ο σχεδιασμός παροχής κινήτρων με στόχο την ανάπτυξη της ελληνικής αγοράς Η.Ο. κρίθηκε απαραίτητος (δείτε και σχετικό άρθρο στο ίδιο τεύχος των Πυλώνων). Με την εφαρμογή των κινήτρων, καταρτίστηκαν στο ΕΣΕΚ δύο σενάρια για την εκτίμηση της διείσδυσης της ηλεκτροκίνησης στην ελληνική αγορά. Το Σενάριο Αναφοράς, όπου το ποσοστό διείσδυσης Η.Ο. θα ανέρχεται σε 24,1% επί των νέων ταξινομήσεων το έτος 2030, και το Εμπροσθοβαρές Σενάριο, με οικονομική ανάπτυξη και αυξημένα μέτρα πολιτικής, όπου το ποσοστό διείσδυσης των Η.Ο. το έτος 2030 ανέρχεται σε 30% επί των νέων ταξινομήσεων [3].

Καθώς το ΕΣΕΚ (2019) έθετε ως στόχο ηλεκτροκίνησης το Εμπροσθοβαρές Σενάριο, δηλαδή κατά το έτος 2030 το μερίδιο των Η.Ο. στις νέες ταξινομήσεις να ανέρχεται στο 30%, το σενάριο αυτό υιοθετήθηκε στην προαναφερόμενη μελέτη πρόβλεψης ζήτησης 2022-2030 και παρουσιάζεται ως Σενάριο 1, σύμφωνα με το οποίο ο συνολικός αριθμός Η.Ο. το 2030 ανέρχεται σε 330.000 οχήματα. Με βάση το Άρθρο 12, παρ. 4 του Κλιματικού Νόμου (Ν. 4936/27-5-2022), όπου προβλέπεται η απαγόρευση πώλησης οχημάτων με κινητήρες εσωτερικής καύσης από το 2030, και σχετικές μελέτες που υποβλήθηκαν στο ΥΠΕΝ, δημιουργήθηκε και ένα δεύτερο, επιθετικότερο σενάριο (Σενάριο 2), σύμφωνα με το οποίο ο συνολικός αριθμός Η.Ο. το 2030 θα είναι τριπλάσιος του Σεναρίου 1. H εκτιμώμενη εξέλιξη του μεριδίου ηλεκτροκίνητων επιβατικών οχημάτων στις ετήσιες νέες ταξινομήσεις της Ελληνικής αγοράς σε ετήσια βάση την περίοδο 2018-2030, για τα δύο σενάρια της ηλεκτροκίνησης, παρουσιάζεται στο Διάγραμμα 1 [4].

Για την πρόβλεψη του φορτίου των Η.Ο. σε MWh, η ελληνική επικράτεια μελετήθηκε ανά γεωγραφική περιφέρεια. Η μεθοδολογία διαχωρίζεται ανάλογα με το εάν η κατανομή των Η.Ο. αφορά ηπειρωτική ή νησιωτική περιοχή. Έτσι, για την κατανομή των Η.Ο. που βρίσκονται στο διασυνδεδεμένο ηπειρωτικό σύστημα λήφθηκαν υπόψη πληθυσμιακά κριτήρια, ενώ για τις νησιωτικές περιοχές που έχουν διασυνδεθεί τα Η.Ο. κατανέμονται σύμφωνα με το ΑΕΠ της περιοχής λόγω τις έντονης τουριστικής κίνησης και ιδιαίτερης αυξομείωσης του πληθυσμού τους κατά τους θερινούς μήνες. Στα Διαγράμματα 2 και 3, απεικονίζεται η εξέλιξη της αύξησης του φορτίου των επιβατικών Η.Ο. από το 2022 έως το 2030, ανά γεωγραφική περιοχή, για τα Σενάρια 1 και 2 της διείσδυσης των Η.Ο.

Για τη συνολική εκτίμηση της εξέλιξης της ζήτησης στα Σενάρια 1 και 2 της ηλεκτροκίνησης, συνυπολογίζεται η πρόσθετη ενέργεια από αιτήματα μεγάλης ισχύος και ενεργειακές ανάγκες λιμένων για το 2030. Έτσι στα πλαίσια της πρόβλεψης της εξέλιξης της ετήσιας ζήτησης στο Δίκτυο έως το 2030 (Διάγραμμα 4), δημιουργήθηκαν επιπλέον τα Σενάρια 3 και 4, αντιστοίχως.

Επίδραση σε επίπεδο Υποσταθμών ΥΤ/ΜΤ

Οι Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ του Δικτύου και τα Κέντρα Διανομής (Κ/Δ), τροφοδοτούν συνήθως αρκετές χιλιάδες καταναλωτών, το πλήθος των οποίων εξαρτάται από την τοπική πυκνότητα του πληθυσμού. Οι Μετασχηματιστές ΥΤ/ΜΤ τροφοδοτούν τους ζυγούς ΜΤ στους οποίους συνδέονται οι γραμμές διανομής ΜΤ. Τυπικά, η μέγιστη φόρτιση ενός μετασχηματιστή υποσταθμού πρέπει να διατηρείται αρκετά χαμηλότερα από την ονομαστική του ισχύ ώστε να ικανοποιείται το κριτήριο ασφάλειας Ν-1.

Οι Διαχειριστές Δικτύου Διανομής πρέπει να δημιουργήσουν γενικό σχέδιο με βάση τις μεσοπρόθεσμες έως μακροπρόθεσμες προβλέψεις ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας για να καθορίσουν τις κατάλληλες επενδυτικές αποφάσεις τόσο για την κατασκευή νέων γραμμών

διανομής όσο και τη βέλτιστη ενίσχυση και θέση για τους νέους υποσταθμούς ΥΤ/ΜΤ. Ωστόσο, η ενσωμάτωση των προβολών ανάπτυξης των Η.Ο. απαιτεί την ανάπτυξη νέων καινοτόμων προσεγγίσεων. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι χρειάζονται νέα εργαλεία για την αξιολόγηση του αντίκτυπου των Η.Ο. στο δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας και για τον εντοπισμό των καταλληλότερων λύσεων σχεδιασμού που θα επιτρέψουν την αποτελεσματική ενσωμάτωση των Η.Ο.

Πιο συγκεκριμένα, επειδή η μεγαλύτερη επίδραση των Η.Ο. στο Δίκτυο, αναμένεται να είναι στις πυκνοκατοικημένες περιοχές, ο ΔΕΔΔΗΕ έχει δρομολογήσει μελέτη επίδρασης των Η.Ο. στους Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ και Κ/Δ που τροφοδοτούν την Ν.Α. Αττική, ώστε να διερευνηθεί η ανάγκη ενίσχυσης των Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ της περιοχής.

Επίδραση στις Γραμμές Μέσης Τάσης

Η προσέγγιση που ακολουθείται για την διερεύνηση της επίδρασης της ηλεκτροκίνησης σε γραμμές διανομής ΜΤ, του Ελληνικού Δικτύου Διανομής για διαφορετικά επίπεδα διείσδυσης Η.Ο. και θεωρώντας διαφορετικές στρατηγικές φόρτισής τους περιγράφεται στο Σχήμα 1. Σε πρώτη φάση γίνεται στοχαστική προσομοίωση των ενεργειακών αναγκών ενός Η.Ο. λαμβάνοντας υπόψη τον τύπο του οχήματος και το επίπεδο ισχύος φόρτισης του, καθώς και τη συμπεριφορά του ιδιοκτήτη του (χρόνος σύνδεσης και αναχώρησης, ημερήσιες αποστάσεις ταξιδιού). Για την κάλυψη αυτών των ενεργειακών αναγκών θεωρούνται διάφορες στρατηγικές για την κατανομή της φόρτισής τους σε ωριαία βάση. Οι χρονοσειρές φόρτισης των Η.Ο. που προκύπτουν χρησιμοποιούνται στη συνέχεια ως δεδομένα εισόδου στην ανάλυση μόνιμης κατάστασης της γραμμής. Τα αποτελέσματα κάθε στρατηγικής φόρτισης συγκρίνονται μεταξύ τους και συνάγονται τα αντίστοιχα συμπεράσματα.

Στρατηγικές Φόρτισης

Τα αποτελέσματα της εκτίμησης απαιτήσεων ενέργειας των Η.Ο. περιλαμβάνουν τη διαθεσιμότητα φόρτισής τους εντός της ημέρας καθώς και τις ημερήσιες ενεργειακές ανάγκες που προκύπτουν από την κατανάλωσή τους. Τα παραπάνω αποτελέσματα συνδυάζονται με τη στρατηγική φόρτισης που υιοθετείται ώστε να προκύψει η ωριαία κατανομή φόρτισης των Η.Ο. Στην παρούσα εργασία εξετάζονται τρεις στρατηγικές φόρτισης: η απρογραμμάτιστη φόρτιση, η φόρτιση κοιλάδας και η φόρτιση με περιορισμό αιχμής, οι οποίες περιγράφονται παρακάτω.

Στρατηγική A: Απρογραμμάτιστη φόρτιση (Dumb Charging). Αυτή είναι η απρογραμμάτιστη σύνδεση "plug and play" των Η.Ο. στο δίκτυο, η οποία πραγματοποιείται όταν υπάρχει διαθέσιμο σημείο φόρτισης και ολοκληρώνεται όταν γεμίσει η μπαταρία του οχήματος.

Στρατηγική B: Φόρτιση Κοιλάδας (Valley Fill Charging). Σε αυτό το είδος φόρτισης, υποτίθεται ότι οι ιδιοκτήτες Η.Ο. φορτίζουν τα αυτοκίνητά τους κατά τις ώρες της ημέρας στις οποίες η ζήτηση φορτίου είναι χαμηλή. Συνήθως, η κινητικότητα Η.Ο. σε ώρες εκτός αιχμής είναι περιορισμένη και αυτό επιτρέπει αποτελεσματική διαχείριση φόρτισης.

Στρατηγική Γ: Φόρτιση με Περιορισμό Αιχμής. Σύμφωνα με τη στρατηγική αυτή, στις χρονικές περιόδους εκείνες κατά τις οποίες η φόρτιση της γραμμής διανομής υπερβαίνει ένα προκαθορισμένο όριο, η φόρτισης ορισμένων Η.Ο. μετατίθεται για αργότερα στο βαθμό που αυτό είναι εφικτό. Εδώ τίθεται ως προϋπόθεση η φόρτιση των Η.Ο. να μην οδηγεί σε αύξηση της αιχμής της συνολικής φόρτισης της γραμμής διανομής.

Ανάλυση Ροής Φορτίου

Με βάση τις θεωρήσεις της προηγούμενης παραγράφου, υπολογίζονται οι χρονοσειρές φόρτισης κάθε θεωρούμενου Η.Ο. και χρησιμοποιούνται ως είσοδος στην ενότητα ανάλυσης μόνιμης κατάστασης. Πραγματοποιείται ανάλυση ροής φορτίου για κάθε ώρα του έτους προσομοίωσης και καταγράφονται αποτελέσματα, όπως το επίπεδο τάσης των κόμβων οι φορτίσεις των γραμμών και oι απώλειες. Μετά την ολοκλήρωση της ανάλυσης ροής φορτίου, αξιολογείται το σύνολο των παρακάτω περιορισμών:

Περιορισμοί θερμικών ορίων: Οι φορτίσεις των αγωγών και των μετασχηματιστών της γραμμής βρίσκονται κάτω από τα θερμικά τους όρια

Μέγιστο όριο τάσης: Οι τάσεις σε όλους τους κόμβους της γραμμής διανομής πρέπει να είναι κάτω από το 110% της ονομαστικής τιμής της.

Περιορισμός ελάχιστης τάσης: Η τάση σε όλους τους κόμβους της γραμμής διανομής δεν πρέπει να είναι μικρότερη από το ελάχιστο επίπεδο του 90% της ονομαστικής του τιμής.

Μέση τιμή τάσης: Η μέση τιμή της τάσης κατά τη διάρκεια της περιόδου προσομοίωσης ενός έτους πρέπει να παραμείνει εντός των ορίων της ονομαστικής τιμής [0,95 1,05].

Η διακύμανση της τάσης σε όλους τους κόμβους πρέπει να είναι κάτω από 3%.

Εφαρμογή 1: Επαρχιακή Γραμμή Διανομής Μεγάλου Μήκους

Η υπό μελέτη γραμμή διανομής του υποσταθμού ΥΤ/ΜΤ Λητής (Σχήμα 3) έχει συνολικό μήκος κορμού ίσο με 45 χλμ, καλύπτει μια περιοχή στην οποία έχουν εγκατασταθεί 73 Φ/Β πάρκα με συνολική εγκατεστημένη ισχύ 1,5 MW και περιλαμβάνει 340 υποσταθμούς ΜΤ/ΧΤ. Το φορτίο αιχμής κατά τη διάρκεια του έτους είναι περίπου 6 MW και παρατηρείται τον Ιανουάριο και τον Ιούλιο, ενώ το ελάχιστο φορτίο είναι 2,5 MW, που παρατηρήθηκε τον Απρίλιο. Εξετάζονται 7 περιπτώσεις (P1 έως P7 στον Πίνακα 2) αναφορικά με το πλήθος των οχημάτων που εξυπηρετούνται από τη γραμμή διανομής (P1

– P5) καθώς και την σύνδεση πρόσθετων ΑΠΕ (ΦΒ) (P6-P7). Το Σχήμα 4 απεικονίζει τις καμπύλες μέσου ωριαίου φορτίου σε ετήσια βάση για κάθε στρατηγική φόρτισης για τις υπό μελέτη περιπτώσεις.

Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι τα επίπεδα των τάσεων των κόμβων είναι εντός των επιτρεπόμενων ορίων. Ωστόσο, η διακύμανση της τάσης υπερβαίνει τον περιορισμό του 3% σε αρκετές περιπτώσεις. Η στρατηγική Α οδηγεί σε μεγάλες διακυμάνσεις τάσεων που υπερβαίνουν το αποδεκτό όριο ακόμα και για μικρό αριθμό οχημάτων. Η στρατηγική Β αντίθετα βελτιώνει σημαντικά τα φαινόμενα διακύμανσης τάσεων ενώ με τη στρατηγική Γ προκύπτει πρόβλημα διακυμάνσεων τάσης μόνο όταν υπάρχει αρκετά μεγάλος αριθμός οχημάτων. Η εγκατάσταση πρόσθετης παραγωγής ΑΠΕ οδηγεί επίσης σε διακύμανση τάσεων σε μεγάλο αριθμό κόμβων που όμως βελτιώνεται σημαντικά στην περίπτωση διείσδυσης των Η.Ο. με υιοθέτηση της στρατηγικής Β. Ο Πίνακας 3 δείχνει ότι η στρατηγική φόρτισης έχει μεγάλη επίδραση στις απώλειες επί της γραμμής διανομής. Οι οριακές απώλειες φόρτισης των Η.Ο. (δηλαδή οι πρόσθετες απώλειες στη γραμμή που προκαλούνται από τη φόρτιση των οχημάτων διαιρούμενες με την ενέργεια φόρτισης των οχημάτων) ελαχιστοποιούνται όταν ακολουθείται η στρατηγική φόρτισης Β. Η μέγιστη φόρτιση της γραμμής διανομής διατηρείται στα ίδια επίπεδα όταν ακολουθείται η στρατηγική Β και Γ. Με τη στρατηγική Α αυξάνεται στο 71%, επομένως η ανάγκη ενίσχυσης εμφανίζεται νωρίτερα.

Εφαρμογή 2: Αστική Γραμμή Διανομής

Η αστική γραμμή διανομής που εξετάζεται είναι μια υπόγεια γραμμή του ΥΣ ΥΤ/ΜΤ Αγίου Δημητρίου της Θεσσαλονίκης (Σχήμα 5) συνολικού μήκους περίπου 8 χλμ., που περιλαμβάνει 31 υποσταθμούς ΜΤ/XT. Το μέγιστο φορτίο είναι 8 MW ενώ το ελάχιστο φορτίο είναι 1.5 MW.

Έχει θεωρηθεί ότι από τη γραμμή τροφοδοτούνται 2700 νοικοκυριά περίπου και ο συνολικός αριθμός οχημάτων μόνιμων κατοίκων εκτιμάται σε 4000 (με 1.5 αυτοκίνητα ανά νοικοκυριό [7]). Με δεδομένο ότι η γραμμή βρίσκεται στο κέντρο της πόλης αναμένεται ότι θα εξυπηρετήσει και τα Η.Ο. των επισκεπτών που σταθμεύουν στην περιοχή. Υποτέθηκε ότι κατά τη διάρκεια της ημέρας (από 9:00 έως 18:00) περίπου 8000 αυτοκίνητα μπορεί να σταματήσουν για κάποιο διάστημα στην περιοχή (διπλάσια δηλαδή από αυτά των μόνιμων κατοίκων). Το ποσοστό των οχημάτων που είναι ηλεκτρικά θεωρήθηκε ίδιο για τους επισκέπτες και τους μόνιμους κατοίκους. Ένα μέρος των επισκεπτών (40%) θα απαιτούσε να έχουν φορτίσει τα αυτοκίνητά τους μέσα σε ένα μέσο χρονικό διάστημα 2 ωρών. Προκειμένου να προσδιοριστεί η επίδραση του αριθμού των Η.Ο. εξετάζονται οι περιπτώσεις του Πίνακα 4:

Από την ανάλυση ροής φορτίου προκύπτει ότι η επίδραση της διείσδυσης H.O. σε σχέση με το προφίλ τάσης της γραμμής διανομής είναι σχεδόν ασήμαντη, κυρίως λόγω του μικρού μήκους της. Το Σχήμα 6, απεικονίζει τις ποσοστιαίες απώλειες και τη μέγιστη φόρτιση γραμμής για όλες τις περιπτώσεις και τις στρατηγικές φόρτισης υπό μελέτη. Παρατηρείται ότι η φόρτιση Η.Ο. συμβάλλει στην αύξηση των απωλειών ενεργού ισχύος στη γραμμή, όπως ήταν αναμενόμενο, ωστόσο αυτό μπορεί να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά υιοθετώντας τη στρατηγική Β. Επιπλέον παρατηρείται ότι σε όλες τι περιπτώσεις αυξάνεται η μέγιστη φόρτιση της γραμμής ανεξάρτητα από την ακολουθούμενη στρατηγική. Σε αυτό παίζει ρόλο και το γεγονός ότι έχει θεωρηθεί η φόρτιση των οχημάτων μη μόνιμων κατοίκων που απαιτούν φόρτιση εντός συγκεκριμένης χρονικής περιόδου με αποτέλεσμα να μην είναι πάντα εφικτή η εφαρμογή των στρατηγικών Β και Γ για όλα τα οχήματα. Τα θερμικά όριο δεν παραβιάζονται στις περισσότερες περιπτώσεις ενώ στην περίπτωση της στρατηγικής Γ δεν έχουμε παραβίαση των θερμικών ορίων σε καμία περίπτωση. Από τα αποτελέσματα φαίνεται ότι ο μέγιστος αριθμός Η.Ο. αντιστοιχεί στην περίπτωση Π3 με στρατηγική φόρτισης Γ, ενώ οι περιπτώσεις Π4 και Π5 δεν είναι πρακτικά υλοποιήσιμες και παρουσιάζονται για λόγους σύγκρισης.

Δίκτυο Χαμηλής Τάσης και Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ

Για τις γραμμές διανομής ΧΤ και τους Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ προτείνονται δύο προσεγγίσεις ανάλυσης :

Η πρώτη είναι μια μέθοδος γρήγορης αξιολόγησης που βασίζεται στους συντελεστές ταυτοχρονισμού χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η ασυμμετρία φόρτισης που μπορεί εύκολα να προκύψει στους Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ. Οι συντελεστές ταυτοχρονισμού είναι ένα κοινό εργαλείο στο σχεδιασμό των δικτύων διανομής, με βάση τους οποίου γίνεται μια εκτίμηση της κατανάλωσης με βάση την παραδοχή ότι ποτέ δεν ενεργοποιούνται ταυτόχρονα και με πλήρη ισχύ όλες οι συσκευές ενός συστήματος. Αναφορικά με τα Η.Ο. ένας συντελεστής ταυτοχρονισμού μπορεί να καθορίσει τον αριθμό των σταθμών φόρτισης που είναι πιθανό να λειτουργούν ταυτόχρονα στο δίκτυο. Στατιστικά, μπορεί να υποτεθεί ότι όσο υψηλότερος είναι ο αριθμός Η.Ο. στην περιοχή του δικτύου, τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα να φορτίζονται όλα τα H.O. ταυτόχρονα. Πρέπει να σημειωθεί ότι η φόρτιση με χαμηλή ισχύ διαρκεί περισσότερο από τη φόρτιση με υψηλότερη ισχύ, γι' αυτό και η πιθανότητα ταυτόχρονης χρήσης μειώνεται με την αύξηση της ισχύος των φορτιστών. Είναι επίσης απαραίτητο να διαφοροποιηθεί ο τρόπος χρήσης του σταθμού φόρτισης. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ταυτόχρονη χρήση ιδιωτικών φορτιστών είναι χαμηλότερη από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται σημεία φόρτισης στην εργασία ή σε δημόσιας πρόσβασης φορτιστές. Το Σχήμα 7 δείχνει τους συντελεστές ταυτοχρονισμού για διαφορετικούς τύπους και επίπεδα ισχύος φορτιστών [8].

Το δεύτερο εργαλείο είναι μια ανάλυση ροής φορτίου στο επίπεδο ΧΤ, προκειμένου να αξιολογηθεί η επίδραση της φόρτισης Η.Ο. Υπάρχουν ήδη πολλά επαγγελματικά εργαλεία ανάλυσης ροής φορτίου τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μοντελοποίηση δικτύων χαμηλής τάσης με υψηλό επίπεδο λεπτομέρειας. Η ανάλυση ροής φορτίου μπορεί να γίνει είτε για την περίπτωση της συμμετρικής ή της ασύμμετρης φόρτισης. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής περιλαμβάνουν:

• Τα επίπεδα τάσεων στο δίκτυο ΧΤ
• Το επίπεδο φόρτισης των αγωγών ΧΤ
• Το επίπεδο φόρτισης του Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ
• Το δείκτη ασυμμετρίας τάσεων που ορίζεται ως λόγος αρνητικής ακολουθίας τάσης προς τη θετική ακολουθία τάσης

Συμπεράσματα

Λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω προσεγγίσεις, καθώς και τις μελέτες που έχουν δρομολογηθεί από τον ΔΕΔΔΗΕ σε συνεργασία με άλλους φορείς, αναμένεται να προσδιορισθούν λεπτομερέστερα οι επιδράσεις του εξηλεκτρισμού των μεταφορών στην ανάπτυξη του Δικτύου. Στόχος είναι να δρομολογηθούν εγκαίρως τα απαιτούμενα έργα ενίσχυσης και να διαμορφωθούν προτάσεις για τη βέλτιστη διαχείριση των προαναφερόμενων νέων ενεργειακών αναγκών (Η.Ο., λιμένες), ώστε να βελτιστοποιείται ο σχεδιασμός του Δικτύου.

Βιβλιογραφία

1. LOAD MODELLING AND DISTRIBUTION PLANNING IN THE ERA OF ELECTRIC MOBILITY, CIRED WG 2018-1,Final Report, July 2021
2. Ι. Προυσαλίδης "Υποστήριξη της ΡΑΕ σε τεχνικά θέματα του δυναμικού ηλεκτρικής ενέργειας των λιμένων της ελληνικής επικράτειας. " Τελική έκθεση αποτελεσμάτων ερευνητικού έργου ΕΜΠ, 2021.
3. Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ), ΦΕΚ-Β-4893/31.12.2019
4. Σχέδιο Ανάπτυξης Δικτύου 2022-2026, ΔΕΔΔΗΕ (Υπο έγκριση)
5. ΕΛΙΝΗΟ-Ελληνικό Ινστιτούτο Ηλεκτροκίνητων Οχημάτων & ΚΑΠΕ
6. N. Hatziargyriou, EL Karfopoulos, K. Tsatsakis, "The impact of EV charging on the System Demand", Chapter 3 of book entitled "Electric Vehicle Integration into Modern Power Networks", Spinger, ISBN 978-1-4614-0134-6 2012
7. UNECE, "Trends in Europe and North America: The Statistical Yearbook of the Economic Commission for Europe 2005 "
8. Maier U., Ropenus S., Jahn A., Jörling K., Knapp J., Nabe C., Steinbacher K., Tiedemann S., Greve M., Tretschock M., Kippelt S., Burges K., Verteilnetzausbau für die Energiewende Elektromobilität im Fokus, Navigant, RAP, Agora Energiewende, Agora Verkehrswende, August 2019, Berlin

*Το παρόν άρθρο αποτελεί αναδημοσίευση από το τεύχος 4 του περιοδικού ΠΥΛΩΝΕΣ, το οποίο εκδίδει η Ε.Ε. Cigre https://cigre.gr/