Ο Ρόλος των Δικτύων Διανομής Ηλεκτρισμού στην Ενεργειακή Μετάβαση*
Η περιβαλλοντική κρίση σε συνδυασμό με την ενεργειακή κρίση έχουν αναδείξει πλήρως τη σημασία της ευρείας διείσδυσης των ΑΠΕ. Οι ΑΠΕ ικανοποιούν σήμερα όλες τις απαιτήσεις της ορθολογικής ανάπτυξης των ενεργειακών συστημάτων, αφού αποτελούν την πιο φιλική προς το περιβάλλον μορφή παραγωγής ενέργειας, είναι ευρέως διαθέσιμες και πρακτικά ανεξάντλητες, άρα ενισχύουν την ενεργειακή ανεξαρτησία, και αποτελούν σήμερα την πιο οικονομική λύση για παραγωγή ενέργειας. Είναι ενδεικτικό ότι την τελευταία δεκαετία οι τιμές της εγκατάστασης Φωτοβολταικών, οικιακών και εμπορικών έχει μειωθεί κατά 5 φορές περίπου.
Όπως φαίνεται σε πρόσφατη έκθεση του JRC, στα περισσότερα Ευρωπαϊκά συστήματα οι μονάδες ΑΠΕ, συνδέονται στα δίκτυα Διανομής σε ποσοστό που ξεπερνάει το 70%. Είναι προφανής λοιπόν η σημασία των δικτύων στην επίτευξη των φιλόδοξων στόχων διείσδυσης ΑΠΕ στο ενεργειακό μίγμα που έχουν τεθεί στην χώρα μας και πανευρωπαϊκά. Μία από τις βασικότερες μάλιστα δυσκολίες που παρατηρούνται είναι η έλλειψη χωρητικότητας των δικτύων για την υποδοχή μεγάλων ποσοτήτων ΑΠΕ και οι απαιτούμενες αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας τους, ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν με ασφάλεια στις νέες συνθήκες μεγάλης διείσδυσης ΑΠΕ. Για το σκοπό αυτό απαιτούνται έργα ενίσχυσης και επέκτασης των υποδομών των δικτύων, δηλαδή αναβάθμιση των μετασχηματιστών και γραμμών διανομής, κατασκευή νέων υποσταθμών, κλπ. Η βελτιστοποίηση αυτών των έργων είναι ιδιαίτερα σημαντική, αφού το κόστος τους πληρώνουν τελικά οι καταναλωτές μέσω των χρεώσεων χρήσης των δικτύων. Για αυτό και οι σχετικές μελέτες θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους τη λειτουργία των φορτίων και των διεσπαρμένων μονάδων, και ιδιαίτερα τη στοχαστικότητα της παραγωγής τους.
Πέραν της διασύνδεσης του πλήθους των διεσπαρμένων μονάδων ΑΠΕ στα δίκτυα διανομής, οι διαχειριστές τους θα πρέπει να ενσωματώσουν σε αυξανόμενο βαθμό και τα μεταβλητά φορτία των καταναλωτών, οι οποίοι παράγουν την δική τους ηλεκτρική ενέργεια (prosumers), καθορίζουν τον τρόπο κατανάλωσης τους (π.χ. net-metering) και μπορεί να συμμετέχουν στη βέλτιστη αξιοποίηση των δικτύων και στην ενεργειακή αποδοτικότητα (εξοικονόμηση ενέργειας), ανεξάρτητα ή οργανωμένα σε Ενεργειακές Κοινότητες. Στο άμεσο μέλλον, τα δίκτυα διανομής θα πρέπει επίσης να διαχειριστούν μονάδες αποθήκευσης και να υποστηρίξουν την αγορά της ηλεκτροκίνησης, εφαρμόζοντας πολιτικές «έξυπνης φόρτισης», ώστε να αποφευχθούν επενδύσεις στα δίκτυα με άσκοπη επιβάρυνση των καταναλωτών. Οι εξελίξεις αυτές αλλάζουν σημαντικά τον τρόπο λειτουργίας των δικτύων διανομής ηλεκτρισμού και θέτουν σημαντικές προκλήσεις στη λειτουργία του συνολικού Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας.
Η σημαντικότερη ίσως δυσκολία είναι η αντιμετώπιση της στοχαστικής και μη ελεγχόμενης συμπεριφοράς των ΑΠΕ, η οποία απαιτεί την ύπαρξη ευελιξίας στο σύστημα. Καθώς μάλιστα η ολοένα μεγαλύτερη διείσδυση των ΑΠΕ οδηγεί σε σταδιακή απόσυρση των θερμικών μονάδων που παραδοσιακά παρέχουν ευελιξία, οι διαχειριστές του συστήματος και του δικτύου θα πρέπει να εκμεταλλευτούν τις πηγές ευελιξίας που διατίθενται στα δίκτυα διανομής. Τέτοιες πηγές ευελιξίας αποτελούν οι διεσπαρμένες πηγές παραγωγής και φορτία καταναλωτών, τα οποία μπορούν να προσαρμόζονται στις συνθήκες λειτουργίας του δικτύου έναντι κινήτρων. Η εκμετάλλευση της ευελιξίας που παρέχει ο έλεγχος των διεσπαρμένων ενεργειακών πόρων από το διαχειριστή απαιτεί υποδομές τηλεπικοινωνιών και πληροφορικής για την εποπτεία και τον έλεγχο των δικτύων, υποδομές για τον έλεγχο των συσκευών διασύνδεσης (ηλεκτρονικών ισχύος) των μονάδων, εφαρμογή εξελιγμένων τεχνικών ελέγχου, κλπ. Απαιτεί ακόμα ρυθμιστικό πλαίσιο και ψηφιακές υποδομές για την αγορά υπηρεσιών ευελιξίας από τις διεσπαρμένες μονάδες και τα φορτία των καταναλωτών. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να αυξηθεί η διείσδυση ΑΠΕ και να μειωθούν οι επενδύσεις σε υποδομές. Η ενεργοποίηση τέτοιων υπηρεσιών ευελιξίας επηρεάζει τη λειτουργία του δικτύου και την συνολική ευστάθεια του ηλεκτρικού συστήματος και απαιτεί τη στενή συνεργασία ανάμεσα στους διαχειριστές του συστήματος μεταφοράς και του δικτύου διανομής. Θα πρέπει να γίνεται δε με στόχο τη μέγιστη απόδοση από τεχνικής, αλλά και οικονομικής πλευράς για όλους τους συμμετέχοντες.
Η διαχείριση ενός τέτοιου πολύπλοκου αυτού συστήματος απαιτεί την μετατροπή των δικτύων σε ευφυή ή έξυπνα δίκτυα (smart grids), με ευρεία χρήση ψηφιακών τεχνολογιών και την εκμετάλλευση ενός τεράστιου όγκου δεδομένων που οδηγούν στον ψηφιακό μετασχηματισμό της Ενέργειας. Τα έργα εκσυγχρονισμού και ψηφιοποίησης των δικτύων περιλαμβάνουν την εγκατάσταση έξυπνων μετρητών, εξελιγμένων περιφερειακών κέντρων ελέγχου, αυτοματισμών, συστημάτων εποπτείας και εξ αποστάσεως ελέγχου του εξοπλισμού, ψηφιακών ενδεικτικών σφαλμάτων και αυτόματης αποκατάστασης βλαβών, ψηφιακών υποσταθμών, γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, κλπ. Οι διαχειριστές διανομής καλούνται να χειριστούν δεδομένα και ροές πληροφοριών που συλλέγονται από ηλεκτρονικούς μετρητές, αισθητήρες, ελεγκτές, μετρητές φασιθετών (PMUs), κ.λπ., που συλλέγονται καθημερινά μέσω δορυφόρων, γραμμών διανομής (PLC), radio, γραμμών οπτικών ινών, και λοιπές τεχνολογίες. Η διαχείριση και εκμετάλλευση αυτών των δεδομένων θα οδηγήσει σε ριζική βελτίωση της αποδοτικότητας των δικτύων, στον εξορθολογισμό των επενδύσεων και στη μείωση του κόστους λειτουργίας τους. Στη χώρα μας ο μετασχηματισμός του δικτύου διανομής, που άρχισε πριν μία πενταετία περίπου, βρίσκεται στα πρώτα του βήματα. Υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος για την επίτευξη του τελικού στόχου.
Νίκος Χατζηαργυρίου,
Καθ. ΕΜΠ και πρώην Προέδρος & ΔΝΣ του ΔΕΔΔΗΕ
*Το άρθρο αποτελεί περίληψη ομιλίας μου στην ημερίδα της Ακαδημίας Αθηνών «ΠΑΡΑΓΩΓΗ, ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ: Ηλεκτρισμός – Φυσικό αέριο –Υδρογόνο», στις 30 Σεπτεμβρίου 2022 και δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα ΤΟ ΒΗΜΑ.
