Η χωρική διάσταση της κατανεµηµένης παραγωγής µε ανανεώσιµες πηγές ενέργειας σε ένα αυτόνοµο ενεργειακό σύστηµα

Abstract

In this thesis an integrated framework for the design of an electricity supply system for an isolated grid, promoting Renewable Energy Sources (RES) in the context of Distributed Generation (DG) is developed. To this end, eight (8) alternative scenarios are developed with different percentage of RES penetration on Lesvos Island, Greece, and several evaluation criteria considered that included economic, environmental, technical, social, and legislative issues. The scenarios are comparatively evaluated by means of the weighted summation method where the relevant criteria weights are determined through the pair-wise comparison method in the context of Analytic Hierarchy Process (AHP). In addition, in order to determine the optimal location of RES facilities a methodological framework for wind parks siting in an autonomous Greek island is also developed using the Geographical Information Systems (GIS). The evaluation criteria of potential sites are economic, environmental, technical, and social, while the legislation constraints are taken into account. Results indicated that a distributed generation system could be beneficial in isolated grids, especially if it consists of many small generation units. Also, it is observed that more than half of island’s surface is prohibitive for wind turbines placement, while only a very small percentage of the total area of Lesvos could be suitable for wind farm installation, although favourable wind potential exists in many more areas of the island. The outcome of this study is important for Greece, since many Greek areas have similar characteristics to those of the study area.

Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσεται ένα ολοκληρωμένο Μεθοδολογικό Πλαίσιο Σχεδιασμού για την ανάδειξη του βέλτιστου συστήματος παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα απομονωμένο ηλεκτρικό σύστημα, προωθώντας τη διείσδυση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) στο πλαίσιο της Κατανεμημένης Παραγωγής ενέργειας. Προς τον σκοπό αυτόν, αξιολογούνται 8 εναλλακτικά σενάρια παροχής ηλεκτρικής ενέργειας για το μη-διασυνδεδεμένο νησί της Λέσβου, βάσει οικονομικών, περιβαλλοντικών, τεχνικών και κοινωνικών κριτηρίων. Τα σενάρια αφορούν στην τεχνολογία, στο μέγεθος και στη θέση εγκατάστασης των σταθμών παραγωγής ηλεκτρισμού. Για το λόγο αυτό, αναπτύσσεται παράλληλα κι ένα Μεθοδολογικό Πλαίσιο χωροθέτησης αιολικών πάρκων σε ένα ενεργειακά αυτόνομο ελληνικό νησί, με τη χρήση των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Τα κριτήρια αξιολόγησης των εναλλακτικών θέσεων εγκατάστασης είναι οικονομικά, περιβαλλοντικά, τεχνικά και κοινωνικά, ενώ λαμβάνονται υπόψη και οι νομοθετικοί περιορισμοί, σύμφωνα με την προσφάτως ψηφισθείσα εθνική νομοθεσία. Η αξιολόγηση των εναλλακτικών σεναρίων παροχής ηλεκτρικής ενέργειας στο νησί πραγματοποιείται με την εφαρμογή της πολυκριτηριακής μεθόδου του Σταθμισμένου Μέσου. Οι συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων αξιολόγησης εκτιμώνται μέσω της μεθόδου των συγκρίσεων ανά ζεύγη στο πλαίσιο της Διαδικασίας Αναλυτικής Ιεράρχησης (Analytical Hierarchy Process – AHP). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι πλεονεκτεί το σενάριο με το μεγαλύτερο ποσοστό συμμετοχής των ΑΠΕ στην παραγωγή ενέργειας και τη μεγαλύτερη διασπορά των μονάδων παραγωγής. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι παρόλο το υψηλό αιολικό δυναμικού της Λέσβου, περισσότερη από τη μισή επιφάνειά της κρίνεται απαγορευτική για χωροθέτηση ανεμογεννητριών, ενώ μόλις ένα μικρό ποσοστό κατέχει το βέλτιστο δείκτη καταλληλότητας εγκατάστασης αυτών.