To REPowerEU αναδεικνύει τη σημασία του εκσυγχρονισμού των δικτύων ηλεκτρισμού

Με το πρόγραμμα REPowerEU, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή έθεσε τις κατευθύνσεις της στρατηγικής της απεξάρτησης της Ευρώπης από το ρωσικό φυσικό αέριο (ΦΑ) και πετρέλαιο μέχρι το 2030. Οι κύριες κατευθύνσεις του εξαιρετικά φιλόδοξου αυτού στόχου συνοψίζονται στη διαφοροποίηση των πηγών ΦΑ συμπεριλαμβανομένου του υγροποιημένου φυσικού αερίου (liquefied natural gas – LNG) από άλλες χώρες και στην επιτάχυνση της ανάπτυξης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ). 

Για την πρώτη κατεύθυνση θα πρέπει να σημειώσουμε το μεγάλο κόστος των προτεινόμενων λύσεων, την έλλειψη διασυνδετικών αγωγών και σχετικών υποδομών και τον προβληματισμό για τη διαθεσιμότητα μεγάλων ποσοτήτων που θα αντικαταστήσουν το ΦΑ που προέρχεται από τους σημερινούς αγωγούς. 

Η δεύτερη κατεύθυνση αναβαθμίζει το στόχο συμμετοχής των ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο σε 45% από 40% που είχε τεθεί ως στόχος από το πρόγραμμα Fit for 55. Πιο συγκεκριμένα, το πρόγραμμα REPowerEU προβλέπει το διπλασιασμό των Φωτοβολταϊκών (ΦΒ) και Αιολικών εγκαταστάσεων το 2025 και τριπλασιασμό τους έως το 2030. Προβλέπει επίσης την επιτάχυνση της εγκατάστασης ΦΒ στις στέγες με στόχο τις 15 TWh αυτό το χρόνο. 

Στο πλαίσιο της Ηλιακής Στρατηγικής (Solar strategy) μάλιστα, ανακοινώθηκε πως η Ευρωπαϊκή Ένωση και τα κράτη μέλη θα εργαστούν από κοινού ούτως ώστε κάθε περιοχή στην Ευρώπη με πληθυσμό άνω των 10.000 κατοίκων να (μπορεί να) δημιουργήσει μία Ενεργειακή Κοινότητα για παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ. Στο REPowerEU προβλέπονται και άλλα μέτρα, όπως αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας από 9% σε 13%, διπλασιασμός της παραγωγής βιομεθανίου, επιπλέον παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ανανεώσιμου (πράσινου)  υδρογόνου, διπλασιασμός της ετήσιας εγκατάστασης αντλιών θερμότητας (heat pumps), κλπ. 

Στη συνέχεια αυτού του άρθρου επικεντρωνόμαστε στην ανάπτυξη των ΑΠΕ, αφού κατά την άποψη μας, ο στόχος αυτός έχει και τη μεγαλύτερη σημασία, δεδομένου ότι συμβάλλει και στο μακροπρόθεσμο στόχο αντιμετώπισης της κλιματικής κρίσης.  

Ηλεκτρικός χώρος

Η εγκατεστημένη ισχύς ΑΠΕ στο διασυνδεδεμένο σύστημα της Ελλάδας αποτελείται σήμερα από 4.380 MW Αιολικών, 3.989 MW ΦΒ, 352 MW ΦΒ σε στέγες (<10 kW), 256 MW μικρά Υδροηλεκτρικά και 112 MW εγκαταστάσεις Βιοαερίου/Βιομάζας. Για την επόμενη δεκαετία το επικαιροποιημένο Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ) προβλέπει την εγκατάσταση νέων ΑΠΕ ισχύος 12.000 MW, μέχρι το 2030, εκ των οποίων καινούριες μονάδες ισχύος 5.800 MW έχουν ήδη εξασφαλίσει σύνδεση στο ηλεκτρικό δίκτυο. Παρ΄ όλα αυτά ο διπλασιασμός των εγκαταστάσεων ΑΠΕ σε 18 GW μέχρι το 2025, και ο τριπλασιασμός τους σε 27 GW μέχρι το 2030, είναι στόχοι εξαιρετικά δύσκολοι, αν όχι αδύνατοι. 

Οι βασικότερες δυσκολίες είναι η έλλειψη χωρητικότητας των δικτύων (ηλεκτρικού χώρου) για την υποδοχή τόσο μεγάλων ποσοτήτων ΑΠΕ και οι απαιτούμενες αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας τους, ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν με ασφάλεια με πολύ μεγάλο ποσοστό διείσδυσης ΑΠΕ. 

Ο διαθέσιμος σήμερα ηλεκτρικός χώρος στο σύστημα του ΑΔΜΗΕ ανέρχεται σε 17 GW περίπου, εκ των οποίων τα 8,5 GW είναι έργα σε λειτουργία, όπως είδαμε παραπάνω, ενώ άλλα  10,7 GW έχουν πάρει προσφορά σύνδεσης. Έχει ανακοινωθεί ακόμα ότι έχουν υποβληθεί επιπλέον αιτήσεις όρων σύνδεσης που ξεπερνούν ήδη τη χωρητικότητα που μπορεί να απορροφήσει το σύστημα το 2030. 

Ακόμα περισσότερες δυσκολίες συναντώνται στα δίκτυα διανομής. Παραδοσιακά ο σχεδιασμός των δικτύων διανομής αποσκοπούσε μόνο στην τροφοδότηση της κατανάλωσης κυρίως από τις μεγάλες θερμικές μονάδες παραγωγής μέσω των δικτύων μεταφοράς. Η εγκατάσταση μονάδων ΑΠΕ, οι οποίες συνδέονται στα δίκτυα διανομής, σε ποσοστό που ξεπερνάει πανευρωπαϊκά το 70% έως 90%, αλλάζει δραστικά τις ροές ισχύος, τον τρόπο λειτουργίας αλλά και τις απαιτήσεις χωρητικότητας των δικτύων. 

Για να μπορέσει να αυξηθεί ο διαθέσιμος ηλεκτρικός χώρος, απαιτούνται εκτεταμένες μελέτες και κατασκευή έργων ενίσχυσης και επέκτασης των υποδομών των δικτύων. Οι μελέτες θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους τις συνθήκες λειτουργίας των διεσπαρμένων μονάδων, και ιδιαίτερα τη στοχαστικότητα της παραγωγής τους. 

Υπολογισμοί που βασίζονται μόνο στις εγκατεστημένες ισχείς των μονάδων και θεωρούν μόνο τις δυσμενέστερες συνθήκες λειτουργίας, χωρίς να υπολογίζεται η πιθανότητα να παραβιαστούν τα όρια ασφαλείας, οδηγούν σε υπερβολικά συντηρητικά συμπεράσματα και πολύ αυξημένα κόστη ενίσχυσης των δικτύων. 

Αντίθετα, η εκτίμηση της πιθανότητας παραβίασης των ορίων επιτρέπει μεγαλύτερες εγκαταστάσεις με την υπόθεση ότι η παραγωγή τους θα μπορεί να αποκόπτεται από τους διαχειριστές για λόγους ασφαλείας για περιορισμένα χρονικά διαστήματα αντίστοιχα της πιθανότητας παραβιάσεων. Αυτή η λογική έχει υιοθετηθεί στο νομοσχέδιο για το σύστημα μεταφοράς που προβλέπει περικοπές παραγωγής ΑΠΕ σε ποσοστό 5% όταν ανακύπτουν προβλήματα ευστάθειας, εξαιτίας της μεγάλης διείσδυσης τους. 

Τα σύγχρονα δίκτυα

Γενικότερα ο έλεγχος της παραγωγής των μονάδων ΑΠΕ από τους διαχειριστές ανοίγει μεγάλες δυνατότητες αύξησης του ηλεκτρικού χώρου για διασυνδέσεις και βελτίωσης της λειτουργίας των δικτύων χωρίς μεγάλη αύξηση επενδύσεων για την ενίσχυση τους.  Στη διανομή η δυνατότητα αυτή είναι πολύ πιο πολύπλοκο να εφαρμοσθεί από τη μεταφορά, λόγω της δυσκολίας ελέγχου του μεγάλου πλήθους των διεσπαρμένων μονάδων, σε αντίθεση με τις συγκεντρωμένες εγκαταστάσεις των Αιολικών και ΦΒ Πάρκων που συνδέονται στο σύστημα μεταφοράς.  

Και βέβαια, πέραν της διασύνδεσης των διεσπαρμένων μονάδων ΑΠΕ, τα δίκτυα διανομής θα πρέπει να ενσωματώσουν και τους ενεργούς καταναλωτές, οι οποίοι θα παράγουν την δική τους ηλεκτρική ενέργεια ως prosumers, και θα συμμετέχουν σε προγράμματα ενεργειακής αποδοτικότητας (εξοικονόμηση ενέργειας), ανεξάρτητα ή οργανωμένα σε ενεργειακές κοινότητες, θα πρέπει να υποστηρίξουν  την αγορά της ηλεκτροκίνησης, όταν αναπτυχθεί, εφαρμόζοντας πολιτικές «έξυπνης φόρτισης», και ενδεχομένως  να διαχειριστούν διεσπαρμένες μονάδες αποθήκευσης. 

Στα σύγχρονα δίκτυα διανομής, όλοι αυτοί οι ενεργειακοί πόροι δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζονται απλά ως παθητικές συνιστώσες που εγχέουν ή απορροφούν ενέργεια από το δίκτυο, αλλά θα πρέπει να ελέγχονται από τους διαχειριστές με σκοπό την ασφαλή και αποδοτική λειτουργία των δικτύων. 

Ο έλεγχος αυτών των μονάδων θα επιτρέψει την αύξηση της εγκατεστημένης ανανεώσιμης παραγωγής και μάλιστα, αν συνυπολογιστούν οι δυνατότητες αυτές κατά την φάση σχεδιασμού ενίσχυσης των δικτύων, θα οδηγήσουν στην καλλίτερη εκμετάλλευση των υπαρχόντων υποδομών και ενδεχομένως σε αναβολή ή και μείωση των σχετικών έργων. Επιπλέον, η λογική αυτή στη λειτουργία θα οδηγήσει στη μείωση των συμφορήσεων, στη διατήρηση των ορίων τάσεων, στη μείωση των απωλειών, στην αύξηση της αξιοπιστίας και ποιότητας, κλπ. 

Τι απαιτείται

Ο έλεγχος του πλήθους των διεσπαρμένων ενεργειακών πόρων από το  διαχειριστή του δικτύου απαιτεί την ύπαρξη κατάλληλων αντιστροφέων διασύνδεσης των μονάδων, υποδομών τηλεπικοινωνιών και πληροφορικής για την εποπτεία και τον έλεγχο των δικτύων, εφαρμογή εξελιγμένων τεχνικών ελέγχου, κλπ. Προϋποθέτει ακόμα την ύπαρξη κατάλληλου ρυθμιστικού πλαισίου για την συμμετοχή των παραγωγών ΑΠΕ και των ενεργών καταναλωτών που θα επιτρέπουν έλεγχο των μονάδων τους και προσαρμογή των ενεργών και άεργων εγχύσεων τους ανάλογα με τις ανάγκες των δικτύων. 

Με αυτό τον τρόπο θα μπορούν να συμβάλλουν στην αποφυγή συμφορήσεων, στον έλεγχο των τάσεων, κλπ. Στο μέλλον , είναι πιθανή η λειτουργία τοπικών αγορών επικουρικών υπηρεσιών, στην οποία θα συμμετέχουν μικροπαραγωγοί και καταναλωτές, οι οποίοι θα αποζημιώνονται για τις υπηρεσίες που θα προσφέρουν στα δίκτυα απ’ ευθείας ή μέσω φορέων σωρευτικής εκπροσώπησης. 

Πολύ σημαντική είναι η παροχή επικουρικών υπηρεσιών από τις διεσπαρμένες μονάδες και για τη λειτουργία των συστημάτων μεταφοράς, δεδομένου ότι μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ απαιτεί ικανή ευελιξία ώστε να εξισορροπείται η στοχαστική και μη ελεγχόμενη παραγωγή τους. Η ενεργοποίηση αυτών των υπηρεσιών απαιτεί τη στενή συνεργασία των διαχειριστών μεταφοράς, που είναι υπεύθυνοι για τη συνολική ασφάλεια του συστήματος, και των διαχειριστών των δικτύων διανομής. Απαιτείται έγκαιρη ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των δύο διαχειριστών, οργάνωση σχετικών αγορών, κλπ.

Ρυθμιστικό πλαίσιο

Στη χώρα μας η συμμετοχή της διεσπαρμένης παραγωγής στη λειτουργία του δικτύου διανομής και του συστήματος μεταφοράς βρίσκεται σε πολύ αρχικά στάδια.  

Το ρυθμιστικό πλαίσιο για την προσφορά υπηρεσιών ευελιξίας από διεσπαρμένες μονάδες παραγωγής στη διαχείριση των δικτύων διανομής (διαχείριση συμφορήσεων, έλεγχος τάσης), υπάρχει μεν, αλλά δεν έχει εφαρμοστεί. 

Στον κώδικα δικτύου προβλέπεται η σύναψη «συμβολαίων διακοψιμότητας» με καταναλωτές, αλλά δεν έχει ακόμα εξειδικευθεί στα σχετικά εγχειρίδια. Προβλέπεται επίσης η παροχή υπηρεσιών για τον έλεγχο της τάσης από μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής με ρύθμιση έγχυσης αέργου ισχύος και περιορισμού της ενεργού ισχύος, αλλά και αυτό δεν έχει εφαρμοστεί. 

Επιπλέον, δεν υπάρχει ρυθμιστικό πλαίσιο για παροχή ευελιξίας από διεσπαρμένους ενεργειακούς πόρους της διανομής στο σύστημα μεταφοράς, ενώ αυτό επιτρέπεται μόνο σε μεγάλες θερμικές μονάδες. Σε τεχνικό επίπεδο, δεν υπάρχει γενικά δυνατότητα ελέγχου των αντιστροφέων των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής από το διαχειριστή μέσω αποστολής σημείων λειτουργίας ενεργού και αέργου ισχύος, και δεν υπάρχει λειτουργία τοπικών αγορών επικουρικών υπηρεσιών. 

Μια σημαντική ώθηση στην προετοιμασία του ΔΕΔΔΗΕ προς αυτή την κατεύθυνση είχε δοθεί με το σχεδιασμό και υλοποίηση των 12+1 στρατηγικών έργων εκσυγχρονισμού του το 2016, των οποίων θα πρέπει να επιταχυνθεί η ολοκλήρωση και να επεκταθούν με νέες λειτουργίες. 

Τέλος, η συνεργασία των Διαχειριστών Μεταφοράς-Διανομής για την εκμετάλλευση της ευελιξίας δεν έχει προχωρήσει στην πράξη, ενώ τα πλεονεκτήματα της έχουν επιδειχθεί σε πιλοτικά έργα, π.χ. στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος Horizon CoordiΝet, στο οποίο συμμετέχουν οι ΑΔΜΗΕ, ΔΕΔΔΗΕ και το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. 

Ενίσχυση και εκσυγχρονισμός

Συμπερασματικά, το πρόγραμμα REPowerEU αναδεικνύει τον κεντρικό ρόλο των δικτύων ηλεκτρισμού και ιδιαίτερα των δικτύων διανομής για την μεγάλη αύξηση των ΑΠΕ. Οι σχεδιαζόμενες επενδύσεις δεν θα πρέπει να περιοριστούν μόνο στην ενίσχυση των υποδομών των δικτύων, αλλά να λάβουν υπόψη τους τις σύγχρονες δυνατότητες ελέγχου των διεσπαρμένων ενεργειακών πόρων μέσω εκσυγχρονισμού του δικτύου. 

Με τον τρόπο αυτό τα δίκτυα θα μπορέσουν να διαθέσουν τον απαιτούμενο ηλεκτρικό χώρο αλλά και να ενσωματώσουν τις ΑΠΕ στη λειτουργία τους διατηρώντας ασφάλεια και αξιοπιστία.

Δεν θα πρέπει να ξεχνάμε ότι λόγω του μονοπωλιακού χαρακτήρα των δικτύων, οι επενδύσεις σε αυτά επιβαρύνουν άμεσα τους καταναλωτές μέσω των λογαριασμών ρεύματος και για αυτό θα πρέπει να αποσκοπούν αποκλειστικά στη βελτίωση της εξυπηρέτησης των χρηστών τους και στη μεσοπρόθεσμη μείωση του κόστους λειτουργίας τους. 

Το ρυθμιστικό πλαίσιο θα πρέπει να παρέχει κίνητρα στους διαχειριστές για να εκμεταλλευτούν, όπου είναι δυνατόν, την αγορά ευελιξίας αντί της ενίσχυσης των υποδομών δικτύου.

 ------------------------

Ο Νίκος Χατζηαργυρίου είναι καθηγητής ΕΜΠ

(Το άρθρο περιλαμβάνεται στον υπό έκδοση τόμο Greek Energy 2022 του energypress)