ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ` ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Μελέτη της Ζήτησης Ηλεκτρικής Ενέργειας ενός Οικιακού καταναλωτή ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ της Τσαρτσάλη Ελένης Επιβλέπων : Ανδρέου Γεώργιος Λέκτορας Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2013

2

3 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή κ.ανδρέου Γεώργιο, Λέκτορα Α.Π.Θ, για την υποστήριξη του κατά τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής. Επιπλέον θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένειά μου, τους φίλους μου και τον Κώστα για την πολύτιμη υποστήριξη που μου πρόσφεραν καθ όλη την διάρκεια των σπουδών μου.

4

5 Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της δυνατότητας μείωσης της ηλεκτρικής κατανάλωσης ενός οικιακού καταναλωτή και η ορθολογικότερη χρήση ενέργειας, μέσω της προσεγγιστικής απεικόνισης της στιγμιαίας κατανάλωσης ενός μετρήτη ηλεκτρικού ρεύματος. Γίνεται αναφορά των προγραμμάτων της Διαχείρισης Ζήτησης στους καταναλωτές και τα οφέλη από την εφαρμογή τους. Στη συνέχεια μελετάται η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας ενός πραγματικού οικιακού καταναλωτή και εξετάζεται η μείωση της κατανάλωσης που πραγματοποιείται μέσω απλού μετρήτη ηλεκτρικού ρεύματος.

6

7 Πίνακας περιεχομένων 1. Εισαγωγή Αντικείμενο Διπλωματικής Εργασίας Δομή Διπλωματικής Εργασίας Διαχείριση της Ζήτησης (DSM) Ορισμός της Διαχείρισης Ζήτησης Χρησιμότητα της εφαρμογής της Διαχείρισης της Ζήτησης (DSM) Ενεργειακή Αποδοτικότητα Απόκριση Ζήτησης (DR) Η έννοια της απόκριση ζήτησης Προγράμματα απόκριση ζήτησης Πλεονεκτήματα της χρήσης απόκρισης ζήτησης Συνεργασία απόκρισης ζήτησης και ενεργειακής αποδοτικότητας Επίδραση της ενεργειακής αποδοτικότητας και απόκρισης ζήτησης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας Υλοποίηση προγραμμάτων DSM σε οικιακούς και εμπορικούς καταναλωτές Οικιακοί καταναλωτές Αποτελέσματα ενσωμάτωσης προγραμμάτων DSM στη Ευρώπη Δυναμικό Σενάριο Μετριοπαθές σενάριο Αναγκαία μέτρα για την διείσδυση της απόκρισης ζήτησης (DR) Μετρητικό Όργανο και Διαδικασία Μετρήσεων Σκοπός Μετρήσεων Περιγραφή Μετρητή Wattson Αποτελέσματα μετρήσεων Περιγραφή της οικίας Πρώτη περίοδος μετρήσεων Προφίλ ενεργειακής κατανάλωσης Τροποποιημένα αποτελέσματα πρώτης περιόδου Δεύτερη περίοδος μετρήσεων... 41

8 5.3.1 Προφίλ ενεργειακής κατανάλωσης Σύγκριση πρώτης και δεύτερης περιόδου Τρίτη περίοδος μετρήσεων Προφίλ λειτουργίας μόνιμων συσκευών Συμπεράσματα Συμπεράσματα- Προοπτικές Συμπεράσματα Διπλωματικής Προτάσεις για μελλοντική έρευνα Βιβλιογραφία... 64

9 1. Εισαγωγή Η απελευθέρωση της ευρωπαϊκής και ελληνικής αγοράς ενέργειας καθώς και η ενεργειακή κρίση, έχουν οδηγήσει στην ανάγκη της ορθής χρήσης της διαχείρισης ενέργειας με σκοπό την εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και τη προστασία του περιβάλλοντος καθώς επίσης και τη μείωσης των ρύπων. Ταυτόχρονα η ολοένα αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρωπαϊκή Ένωση και η ραγδαία μείωση της διαθεσιμότητας των συμβατικών καυσίμων, οδηγεί στην ανάγκη της λύσης του ζητήματος της ικανοποίησης των αναγκών των καταναλωτών, αποφεύγοντας όμως τη κατασκευή νέων συμβατικών μονάδων παραγωγής και επέκτασης των δικτύων μεταφοράς. Η επένδυση σε νέες συμβατικές μονάδες παραγωγής είναι μία ακριβή λύση του προβλήματος τόσο για τις επιχειρήσεις ηλεκτρισμού όσο και για τους καταναλωτές, οι οποίοι θα επιβαρυνθούν από αυτή την επένδυση μέσω της αύξησης των τιμολογίων της ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης αυτή η λύση όχι μόνο θα αποτρέψει την Ευρωπαϊκή Ένωση από το στόχο της για μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων CO 2 αλλά θα την οδηγήσει και σε αύξηση των εκπομπών. Το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο ενέκρινε μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για την κλιματική και ενεργειακή πολιτική με στόχο την καταπολέμηση της αλλαγής του κλίματος και την αύξηση της ενεργειακής ασφάλειας της Ευρωπαϊκής Ένωσης, ενισχύοντας παράλληλα την ανταγωνιστικότητα της και την μετατροπή της σε μια ιδιαίτερα αποδοτική από ενεργειακή άποψη οικονομία χαμηλών εκπομπών άνθρακα Οι απαιτήσεις που υιοθετήθηκαν από τους αρχηγούς κρατών και κυβερνήσεων αφορούσαν: Μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά τουλάχιστον 20% κάτω από τα επίπεδα του % της κατανάλωσης ενέργειας της ΕΕ να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές Μείωση κατά 20% στη χρήση πρωτογενούς ενέργειας σε σύγκριση με τα προβλεπόμενα επίπεδα μέσω τη βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης. Οι παραπάνω απαιτήσεις είναι γνωστές ως στόχοι Επομένως εξαιτίας της ανάγκης αποφυγής μίας ενεργειακής κρίσης άλλα και της επίτευξης των στόχων της Ευρωπαϊκής Ένωσης, οι τεχνολογίες της εξοικονόμησης ενέργειας καλούνται να διαδραματίσουν ένα σημαντικό ρόλο. Οι τεχνολογίες αυτές μπορούν και πρέπει να εφαρμοστούν τόσο στους βιομηχανικούς όσο και στους εμπορικούς και οικιακούς καταναλωτές. 1

10 1.1 Αντικείμενο Διπλωματικής Εργασίας Στη παρούσα διπλωματική παρουσιάζονται τα προγράμματα διαχείρισης ζήτησης και το οφέλη από την εφαρμογή τους. Στη συνέχεια μελετάται η ενεργειακή κατανάλωση ενός οικιακού καταναλωτή, χωρίς να υπάρξει καμία επίδραση στις καθημερινές του συνήθειες ώστε να διαπιστωθούν τα οφέλη της εφαρμογής προγραμμάτων της διαχείρισης ζήτησης σε τυπικούς οικιακούς καταναλωτές. Η καταγραφή της ενεργειακής κατανάλωσης έγινε μέσω του μετρητή Wattson. 1.2 Δομή Διπλωματικής Εργασίας Η διπλωματική εργασία αποτελείται από έξι κεφάλαιο που διαμορφώνονται ως εξής: Κεφάλαιο Δεύτερο: Σε αυτό το κεφάλαιο αναλύεται η έννοια της διαχείρισης ζήτησης και η χρησιμότητα της εφαρμογής της. Επίσης παρουσιάζονται οι έννοιες της ενεργειακής αποδοτικότητας και της απόκρισης ζήτησης, τα προγράμματα που προσφέρουν και τα πλεονεκτήματα τους. Τέλος παρουσιάζονται πιθανές προτάσεις για τη συνεργασία τους. Κεφάλαιο Τρίτο: Το κεφάλαιο αυτό εστιάζει στην εφαρμογή των προγραμμάτων διαχείρισης ζήτησης σε οικιακούς καταναλωτές και παρουσιάζονται δύο σενάρια με τα οφέλη που μπορεί να προσφέρει η εφαρμογής τους στην Ευρωπαική κοινότητα. Κεφάλαιο Τέταρτο: Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται το μετρητικό όργανο που χρησιμοποιήθηκε στη παρούσα διπλωματική καθώς επίσης και η διαδικασία μετρήσεων που ακολουθήθηκε. Κεφάλαιο Πέμπτο: Το κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνει τις μετρήσεις που έγιναν σε οικιακό καταναλωτή. Οι μετρήσεις χωρίσθηκαν σε τρεις περιόδους και στο τέλος έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων των τριών μετρήσεων. Κεφάλαιο Έκτο: Σε αυτό το κεφάλαιο αναλύονται τα συμπεράσματα των μετρήσεων και προτείνονται διάφορες ιδέες για μελλοντική έρευνα. 2

11 2. Διαχείριση της Ζήτησης (DSM) 2.1. Ορισμός της Διαχείρισης Ζήτησης Εξαιτίας της ραγδαίας αύξησης της ζήτησης, της μείωσης της διαθεσιμότητας των συμβατικών καυσίμων, της αβεβαιότητας των τιμών των εισαγόμενων καυσίμων αλλά και της επίδρασης των συμβατικών μονάδων στο περιβάλλον, επανήλθε στην επικαιρότητα η έννοια της Διαχείρισης της Ζήτησης (DSM). Το DSM θα μπορούσε να οριστεί ως ένα σύνολο από στρατηγικές που χρησιμοποιούνται, κυρίως σε ανταγωνιστικές αγορές ηλεκτρικής ενέργειας, από τους καταναλωτές ώστε να συμβάλλουν στην ασφάλεια του συστήματος, να έχουν οικονομικά οφέλη από την εφαρμογή του αλλά και να συνδράμουν στην καταπολέμηση της αλλαγής κλίματος [1]. Δηλαδή το DSM αποσκοπεί στη συνεργασία των επιχειρήσεων ηλεκτρισμού και των καταναλωτών με στόχο τον έλεγχο, την επιρροή και τη μείωση της ηλεκτρικής ζήτησης προς όφελος δικό τους, της κοινωνίας και του περιβάλλοντος. Καθώς η ηλεκτρική ζήτηση μεταβάλλεται καθημερινά και εποχιακά και είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξέλεγκτη, η εγκατεστημένη δυναμικότητα παραγωγής θα πρέπει να είναι σε θέση να ανταποκριθεί στο μέγιστο της ζήτησης που θα παρουσιαστεί. Ο μέσος όρος όμως της ζήτησης κατά τη διάρκεια του χρόνου είναι κάτω από το 50% της εγκατεστημένης δυναμικότητας. Αυτό ο σχετικά χαμηλός συντελεστής χρησιμοποίησης δίνει το έδαφος για την ενσωμάτωση του DSM. Το DSM μπορεί να βοηθήσει στην μετατόπιση του φορτίου σε περιόδους εκτός αιχμής, να μειώσει την ανάγκη για νέα παραγωγή και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της παραγωγής. Η εφαρμογή και η ανάπτυξη των προγραμμάτων DSM στηρίζεται και στην εξέλιξη των τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνίας (ICT), καθώς επίσης και στην ανάπτυξη των έξυπνων δικτύων (Smart Grids). Οι τεχνολογίες αυτές επιτρέπουν τη συμμετοχή των καταναλωτών στη διαχείριση του φορτίου αλλά και τη διαφορετικη τιμολόγηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαφορετική τιμολόγηση ανάλογα με τη χρονική περίοδο ή το κόστος παραγωγής ενέργειας και η ανάγκη απόρριψης φορτίου, καθιστά απαραίτητη την αυξημένη συμμετοχή των καταναλωτών μέσω αυτοματοποιημένης ή χειροκίνητης απόκρισης και μέσω επικοινωνίας με τον διαχειριστή του συστήματος. Οι έξυπνοι μετρητές επιτρέπουν ωριαία ανάγνωση μέτρησης, ανατροφοδότηση πληροφοριών σε πελάτες μέσω οθόνης, αυτοματοποιημένο άμεσο έλεγχο φορτίου και αμφίδρομη επικοινωνία. Η διαχείριση ζήτησης περιλαμβάνει διάφορες τεχνικές για τη τροποποίηση της καμπύλης φορτίου των καταναλωτών. Η διαμόρφωση μιας πιο επίπεδης καμπύλης φορτίου θα επιφέρει βελτίωση της αξιοπιστίας του δικτύου. Οι βασικοί άξονες που περιλαμβάνει είναι[12]: Ενεργειακή αποδοτικότητα Απόκριση ζήτησης (Demand response) 3

12 Η μεταβολή της καμπύλης φορτίου μπορεί να γίνει με έναν ή και περισσότερους τρόπους που παρουσιάζονται στο παρακάτω σχεδιάγραμμα: Σχήμα 2.1: Τρόποι μεταβολής της καμπύλης φορτίου Οι έξι τρόποι της μεταβολής της ζήτησης είναι οι εξής: Peak Clipping: Μείωση της ζήτησης σε περιόδους αιχμής. Valley Filling: Αύξηση κατανάλωσης σε περιόδους χαμηλής ζήτησης με σκοπό τη βελτίωση του συντελεστή φορτίου του συστήματος. Load Shifting: Μείωση της ζήτησης σε περιόδους αιχμής και ταυτόχρονη αύξηση ζήτησης σε περιόδους χαμηλής ζήτησης. Energy Efficiency: Μείωση της συνολικής ζήτησης εξαιτίας ενεργειακά αποδοτικότερου εξοπλισμού. Electrification: Γενική αύξηση της ζήτησης. Flexible Load Shape: Ευελιξία φορτίου με σκοπό της άμεσης ανταπόκρισης σε επείγουσες καταστάσεις. 4

13 Η διαχείριση ζήτησης αποσκοπεί στη βέλτιστη διαχείριση των φορτίων για την επίτευξη όσο το δυνατόν ομαλότερης καμπύλης ζήτησης. Καθώς σε περιόδους υψηλής ζήτησης καλούνται να βοηθήσουν λιγότερο αποδοτικές μονάδες με υψηλό κόστος παραγωγής, υπάρχει η ανάγκη για μείωση των αιχμών ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Στο παρακάτω σχεδιάγραμμα αντικατοπτρίζεται η αλλαγή που επιφέρουν τα μέτρα DSM στη βασική καμπύλη (baseline) ώστε να υπάρξει μείωση αιχμών. Οι μέθοδοι Peak limiting, load shifting και Peak shedding ανήκουν στη κατηγορία της απόκρισης Ζήτησης (DR).To Peak limiting αποσκοπεί στην απόρριψη φορτίου, όταν τα προκαθορισμένα όρια ζήτησης πρόκειται να ξεπεραστούν. Τα φορτία αυτά αποκαθίστανται όταν η ζήτηση πλέον είναι αρκετά μειωμένη. Το load shifting μετατοπίζει τα ηλεκτρικά φορτία από τις κρίσιμες περιόδους σε περιόδους χαμηλής ζήτησης. Το Peak Shedding ορίζεται ως δυναμική απόρριψη φορτίο που συνήθως γίνεται μέσω αυτοματοποιημένων ελέγχων [5],[20]. Σχήμα 2.2. Προφίλ ζήτησης διαφόρων μεθόδων της Διαχείρισης Ζήτησης Είναι φανερό ότι η ενεργειακή αποδοτικότητα αποσκοπεί στη μόνιμη μείωση της συνολικής χρησιμοποιούμενης ενέργειας (kwh) ενώ η απόκριση ζήτησης στη προσωρινή μείωση των αιχμών του συστήματος [5]. Για την ενσωμάτωση των προγραμμάτων του DSM, και κατ επέκταση της μεταβολής της καμπύλης φορτίου, είναι απαραίτητη η αναμόρφωση της τιμολογιακής πολιτικής των καταναλωτών. Η παροχή της ηλεκτρικής ενέργειας θα πρέπει να αντιληφθεί ως ένα πεπερασμένο δημόσιο αγαθό και να γίνουν αντιληπτές οι συνέπειες της υπερκατανάλωσής της στο σύνολο της κοινωνίας. Γι αυτό το λόγο η χρέωση της ηλεκτρικής ενέργειας οφείλει να περιλαμβάνει τις πραγματικές ανάγκες των καταναλωτών αλλά και το πραγματικό κόστος παραγωγής. Επομένως ο σχεδιασμός του τιμολογίου θα πρέπει να δίνει κίνητρα στον καταναλωτή ώστε να μετατοπίζει τη ζήτηση σε περιόδους χαμηλού κόστους παραγωγής ή και στη μείωση της ζήτησης. 5

14 2.2 Χρησιμότητα της εφαρμογής της Διαχείρισης της Ζήτησης (DSM) Η εφαρμογή του DSM επιδρά και παρέχει διαφορετικά οφέλη σε κάθε εμπλεκόμενο φορέα αλλά και σε κάθε επιμέρους τμήμα των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας [7], [10]. Σταθμοί Παραγωγής Το DSM μπορεί να βοηθήσει ώστε να καθυστερήσει η κατασκευή νέων μονάδων παραγωγής ή ακόμα και να μειωθεί η χρήση δαπανηρών μονάδων αιχμής στο σύστημα, προσδιορίζοντας απλά τα φορτία που μπορούν να απορριφθούν σε κρίσιμες περιόδους, αντί για ένταξη νέων μονάδων. Δίκτυο Διανομής και Μεταφοράς. Η μη ένταξη νέων μονάδων έχει ως αποτέλεσμα να μειωθεί η ανάγκη για την ενίσχυση των δικτύων διανομής και μεταφοράς. Επίσης η εφαρμογή του DSM θα βοηθήσει στην αποσυμφόρηση αστικών υποσταθμών διανομής. Η υψηλή ζήτηση, ιδίως τους καλοκαιρινούς μήνες εξαιτίας της αυξημένης χρήσης κλιματισμού, θα μπορεί να αντιμετωπιστεί χωρίς να γίνει αντικατάσταση των Μ/Σ με καινούριους αυξημένης ισχύος, αλλά με την εφαρμογή προγραμμάτων DSM. Ομοίως η εφαρμογή του DSM μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση της καταπόνησης καλωδίων και μετασχηματιστών σε περιόδους με αυξημένη ζήτηση φορτίου. Διείσδυση των ΑΠΕ Οι ανησυχίες σχετικά με την ευελιξία, τη μεταβλητότητα, τη μη προβλεψιμότητα των ανανεώσιμων πηγών και των επιπτώσεων τους στη διατήρηση ισορροπίας μεταξύ προσφοράς και ζήτησης, μπορούν να μετριαστούν με την εξάπλωση των προγραμμάτων DSM. Καταναλωτές Μέσω της εφαρμογής των προγραμμάτων DSM θα μειωθεί η χρέωση των τιμολογίων ηλεκτρικής ενέργειας, θα αποφύγουν κόστη με τα οποία πιθανόν να επιβαρυνόντουσαν με τη κατασκευή νέων μονάδων παραγωγής και θα απολαμβάνουν περισσότερο αξιόπιστες υπηρεσίες. Κοινωνικό Σύνολο Η εφαρμογή του DSM θα επιφέρει δημιουργία νέων αγορών με σκοπό τη προώθηση και την ανάπτυξή του. Η διείσδυση του προσφέρει σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη καθώς αποφεύγεται η κατασκευή νέων μονάδων παραγωγής και μειώνονται οι εκπεμπόμενοι ρύποι. 6

15 2.3 Ενεργειακή Αποδοτικότητα Η ενεργειακή αποδοτικότητα αναφέρεται στη χρησιμοποίηση λιγότερης ενέργειας για τη παροχή των ίδιων ή βελτιωμένων υπηρεσιών στον καταναλωτή με οικονομικότερο και αποδοτικότερο τρόπο. Δηλαδή απαιτεί μόνιμες αλλαγές της ηλεκτρικής κατανάλωσης μέσω της εγκατάστασης αποδοτικότερων συσκευών από τον καταναλωτή, με σκοπό τη μείωση της ποσότητας ενέργειας που χρειάζεται για την υλοποίηση μια λειτουργίας.[2] Για την πλήρη κατανόηση της ενεργειακής αποδοτικότητας είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί ότι: Οι υπάρχουσες ηλεκτρικές συσκευές αντικαθίστανται με αποδοτικότερες συσκευές, χωρίς όμως να υπάρξει καμία αλλαγή στην λειτουργία που προσφέρουν στον καταναλωτή. Οι νέες συσκευές λειτουργούν χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια για την ίδια λειτουργία. η πραγματική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας (kwh) πραγματοποιείται καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας ανεξάρτητα από την παρουσία κρίσιμων περιόδων στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας Οι παραπάνω παραδοχές είναι αρκετά σημαντικές ώστε να γίνει εμφανής η διαφορά μεταξύ της ενεργειακής αποδοτικότητας και της απόκρισης ζήτησης, η οποία θα αναλυθεί σε ξεχωριστή ενότητα. Η ενεργειακή αποδοτικότητα δεν απαιτεί καμία θυσία ή μείωση της άνεσης και ξεχωρίζει από την πρακτική συντηρητικής χρήσης ενέργειας, η οποία απαιτεί μείωση της χρησιμοποιούμενης ενέργειας και ποιότητας παροχών (ουσιαστικά αλλαγή ενεργειακής συμπεριφοράς του καταναλωτή) μέσα από διάφορες ενέργειες όπως τη μείωση του θερμοστάτη κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης ή μείωση του φωτισμού κάτω από το επιθυμητό επίπεδο. Βελτιώνοντας της ενεργειακή συμπεριφορά όλων των καταναλωτών, βιομηχανικών, εμπορικών και οικιακών, είναι ένας από τους εποικοδομητικότερους και οικονομικά αποδοτικούς τρόπους για να αντιμετωπιστούν οι αυξανόμενες τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας, να διασφαλίσουμε την αξιοπιστία των ενεργειακών συστημάτων και να συμβάλουμε στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Διάφορα προγράμματα και τεχνικές για τη διείσδυση της Ενεργειακής απόδοσης στους καταναλωτές είναι οι εξής: Εκπτώσεις στους πελάτες που εγκαθιστούν ενεργειακά αποδοτικές συσκευές, συστήματα HVAC(θέρμανσης, αερισμού και ψύξης) κ.α Χρηματοδότηση η οποία γίνεται συνήθως με επιδοτήσεις ή οικονομικά προγράμματα ώστε να αντισταθμιστεί το αρχικό κόστος των μέτρων της ενεργειακή αποδοτικότηταs. 7

16 Κiνητρα εμπορίου τα οποία αποτελούν τα κίνητρα που δίνονται σε επιχειρήσεις ώστε να επενδύουν, να πωλούν και να εγκαθιστούν προγράμματα και συσκευές ενεργειακής απόδοσης Εκπαίδευση των καταναλωτών για τα οφέλη της ενεργειακής απόδοσης Πρότυπα συσκευών όπου θα ενσωματώνεται η ενεργειακή αποδοτικότητα της συσκευής. Κανονισμοί Δόμησης ώστε να πιστοποιείται η ενεργειακή αποδοτικότητα των κτιρίων αλλά και ο σχεδιασμός νέων πραγματικά αποδοτικών κτιρίων. 2.4 Απόκριση Ζήτησης (DR) Η έννοια της απόκριση ζήτησης Η απόκριση ζήτησης αναφέρεται σε αλλαγές της ηλεκτρικής κατανάλωσης σε σχέση με τη συνήθη κατανάλωση των καταναλωτών, με σκοπό να ανταποκρίνονται οι τελευταίοι είτε στις αλλαγές της τιμολόγησης του ηλεκτρισμού, ή εξαιτίας κινήτρων που δίνονται ώστε να μειωθεί η ζήτηση σε κρίσιμες περιόδους [6]. Ως κρίσιμες περίοδοι θεωρούνται οι στιγμές που οι τιμές της χονδρεμπορικής αγοράς είναι υψηλές ή οι περίοδοι που η αξιοπιστία του συστήματος βρίσκεται σε κίνδυνο εξαιτίας μειωμένης εφεδρείας ή επικίνδυνων καιρικών φαινομένων. Στο σύνολό τους οι κρίσιμες περίοδοι αντιστοιχούν σε μερικές ώρες μόνο το χρόνο. Η απόκριση ζήτησης ουσιαστικά στοχεύει ώστε να γίνουν οι κατάλληλες τροποποιήσεις στη πλευρά της κατανάλωσης, με σκοπό την αλλαγή της καμπύλης φορτίου είτε με τη μείωση της κατανάλωσης τις στιγμές της αιχμής του συστήματος είτε με την μετατόπιση της κατανάλωσης από ώρες αιχμής σε περιόδους χαμηλής ζήτησης. Το οριακό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι εξαιρετικά μεταβλητό, επηρεάζεται από τη ζήτηση αλλά και τις μονάδες που χρησιμοποιούνται για να καλύψουν αυτή τη ζήτηση [6]. Ενώ το κόστος μεταβάλλεται σε πολύ μικρές περιόδους (π.χ ωριαία), οι καταναλωτές τιμολογούνται με το μέσο κόστος παραγωγής που προκύπτει από ένα διάστημα μηνών ή ετών. Καθώς οι πελάτες δεν αντιλαμβάνονται το βραχυπρόθεσμο κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, έχουν σχεδόν μηδαμινό κίνητρο να προσαρμόσουν τις καταναλωτικές τους ανάγκες με τις συνθήκες που επικρατούν στην πλευρά της παραγωγής, με αποτέλεσμα να υπερκαταναλώνουν σε περιόδους έντονης ζήτησης και να έχουν αρκετά μειωμένη κατανάλωση τις περιόδους που το κόστος ενέργειας είναι χαμηλό. Οι στρατηγικές της απόκρισης ζήτησης φέρνουν τη πλευρά της κατανάλωσης του ηλεκτρισμού στη διαδικασία καθορισμού των τιμών. Με την απόκριση ζήτησης επιτυγχάνεται ένας αποδοτικός και ευέλικτος μηχανισμός της κάλυψης φορτίου το οποίο οδηγεί σε αποφυγή ανάγκης για νέα εγκατεστημένη ισχύ, σε περιβαλλοντολογικά οφέλη αλλά και σε ασφαλέστερα και αξιόπιστα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας [10]. Οι επιχειρήσεις έχουν αναπτύξει διάφορα προγράμματα απόκρισης ζήτησης ώστε να παρέχουν ένα εύρος επιλογών στους καταναλωτές με σκοπό να διαχειρίζονται τους 8

17 λογαριασμούς τους ενώ ταυτόχρονα οι επιχειρήσεις θα διαχειρίζονται την ποσότητα παραγωγής. Οι βασικοί άξονες της απόκρισης ζήτησης (DR) είναι α) "προγράμματα βασισμένα στη τιμολόγηση" (priced-based DR), όπου περιλαμβάνει τιμολόγια με διαφορετική χρέωση ηλεκτρικής ενέργειας ώστε να ανταποκρίνονται στο κόστος παραγωγής και β) "προγράμματα βασιμένα στα κίνητρα" (incentive-based DR), όπου περιλαμβάνει προγράμματα που δίνουν κίνητρα στους καταναλωτές για αλλαγή της ενεργειακής τους συμπεριφοράς σε κρίσιμες περιόδους[6]. Οι δύο κατευθύνσεις έχουν κοινό στόχο τη διατήρηση της αξιοπιστίας του συστήματος και την ανατροφοδότηση μεταξύ της προσφοράς και της ζήτησης Προγράμματα απόκριση ζήτησης Προγράμματα Βασισμένα στη τιμολόγηση Όπως έχει ήδη αναφερθεί, τα προγράμματα που περιλαμβάνονται σε αυτή τη κατηγορία βασίζονται στη δυναμική τιμολόγηση της ενέργειας. Στοχεύουν στις αλλαγές της κατανάλωσης του πελάτη ανάλογα με τις μεταβολές στις τιμές του ηλεκτρικού ρεύματος, με σκοπό τη μείωση του φορτίου σε περιόδους αιχμής ή μετακίνηση του σε περιόδους χαμηλής τιμής. Υπάρχουν τρία βασικά είδη προγραμμάτων σε αυτή την κατηγορία[6],[12]: "TOU (Time-of-Use Pricing)" Περιλαμβάνει διαφορετική τιμολόγηση σε διαφορετικές περιόδους σε ένα 24ωρο, συνήθως για περιόδους υψηλής ζήτησης και για χαμηλής. Η τιμολόγηση αντικατοπτρίζει το μέσο κόστος παραγωγής κατά τη διάρκεια των αντίστοιχων περιόδων. Τα τιμολόγια αυτά προκαθορίζονται για μια περίοδο αρκετών μηνών ή ετών. Εκτός από διαφορετική τιμολόγηση κατά τη διάρκεια της ημέρας, μπορεί να υπάρξει και διαφορετική τιμολόγηση ανά εποχή. Αυτή η τιμολόγηση είναι αρκετά διαδεδομένη στις Ευρωπαϊκές χώρες και ιδίως σε κατοικίες που χρησιμοποιούν ηλεκτρική θέρμανση. "RTP(Real-Time-Pricing)" Η τιμολόγηση της ηλεκτρικής ενέργειας έχει ωριαία διαφοροποίηση ώστε να αντανακλά τη χονδρική τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι τιμές συνήθως γνωστοποιούνται μία μέρα ή μια ώρα πριν την εφαρμογή τους. Γι αυτό το λόγο απαιτείται επικοινωνία πραγματικού χρόνου μεταξύ καταναλωτή και προμηθευτή. "CPP(Critical-Peak-Pricing)" Περιλαμβάνει μια υψηλή τιμολόγηση για μία κρίσιμη περίοδο αιχμής και είναι σε ισχύ για ένα προκαθορισμένο σύνολο ωρών. Οι πελάτες αυτού του προγράμματος συνήθως λαμβάνουν μία έκπτωση τιμών σε περίοδο μη CPP, ενώ περιλαμβάνεται και μία βασική χρέωση TOU. Επίσης συνάπτεται συμβόλαιο που καθορίζει των μέγιστο αριθμό ημερών που μπορεί να εφαρμοστεί αυτή η επιπλέον χρέωση. Θεωρείται ως ένας συνδυασμός των δύο προηγούμενων προγραμμάτων. Η ενημέρωση για την επιπλέον χρέωση γίνεται μία ημέρα πριν. 9

18 Στο πρόγραμμα CPP συμπεριλαμβάνονται επίσης: "EDP (Extreme Day Pricing)" Η υψηλή τιμολόγηση υφίσταται κατά τη διάρκεια όλου του 24ώρου. "ED-CPP (Extreme Day CPP)" Υπάρχουν δύο διαφορετικές χρεώσεις κατά την διάρκεια των κρίσιμων ημερών για το σύστημα, μια για τις ώρες αιχμής και μια για τις εκτός. Τις υπόλοιπες όμως μέρες δεν υπάρχουν διακυμάνσεις στη τιμολόγηση (TOU). Σε όλα τα παραπάνω προγράμματα η συμμετοχή του καταναλωτή δεν είναι υποχρεωτική. Δηλαδή ο καταναλωτής έχει τη δυνατότητα να μην αλλάξει την ενεργειακή του συμπεριφορά και να μη λαμβάνει κάποιου είδους τιμωρία με την μη ανταπόκριση του σε κρίσιμες περιόδους Προγράμματα βασισμένα στα κίνητρα Σε αυτή τη κατηγορία ανήκουν τα προγράμματα τα οποία προσφέρονται μέσω συμβολαίων και δίνουν κίνητρα στους πελάτες για μείωση του φορτίου τους σε κρίσιμες περιόδους όταν τους ζητηθεί. Σε αυτού του είδους τα προγράμματα οι καταναλωτές οφείλουν να ανταποκριθούν στη μείωση της ζήτησης όταν τους ζητηθεί, ενώ σε μερικά προγράμματα η μη ανταπόκριση τιμωρείται με οικονομικές ποινές. Τα προγράμματα που αντιστοιχούν σε αυτή τη κατηγορία είναι [6],[10]: "Direct load control" Είναι πρόγραμμα άμεσου ελέγχου φορτίου, στο οποίο ο πάροχος μπορεί να διακόψει τη λειτουργία κάποιον φορτίων (κλιματισμού) μετά την αποστολή σήματος ενημέρωσης στον καταναλωτή. Το όφελος των καταναλωτών είναι η μείωση που λαμβάνουν στο λογαριασμό τους για τη συμμετοχή στο πρόγραμμα. Συνήθως αυτό το πρόγραμμα απευθύνεται σε οικιακούς και σε μικρούς εμπορικούς καταναλωτές. "Demand bidding/buyback programs" Πρόκειται για προγράμματα που είτε ενθαρρύνουν τους μεγάλους καταναλωτές να υποβάλλουν προσφορά για μείωση φορτίου σε μία χονδρική αγορά πώλησης ενέργειας είτε να αποφασίσουν οι καταναλωτές για το μέγεθος του φορτίου που θα μειώσουν για μία συγκεκριμένη τιμή που προσφέρεται από τον πάροχο. "Emergency demand response programs" Προγράμματα τα οποία προσφέρουν κίνητρα μέσω πληρωμών για μειώσεις των φορτίων σε κρίσιμες περιόδους αξιοπιστίας του συστήματος. Δεν είναι ξεκάθαρο εάν υπάρχει τιμωρία για τη μη ανταπόκριση του καταναλωτή στη μείωση του φορτίου. "Capacity market programs" Απευθύνονται σε πελάτες που μπορούν να δεσμευτούν εκ των προτέρων για συγκεκριμένα ποσά μείωσης φορτίου σε κρίσιμες περιόδους. Η ενημέρωση των πελατών γίνεται μία ημέρα πριν τη κρίσιμη περίοδο. Σε περίπτωση μη ανταπόκρισης ο πελάτης υπόκειται σε σοβαρές κυρώσεις. 10

19 "Interruptible/curtailable" Προγράμματα αποκοπής φορτίου σε κρίσιμες περιόδους, τα οποία παρέχουν εκπτώσεις στο λογαριασμό των καταναλωτών και απευθύνονται σε μεγάλους βιομηχανικούς καταναλωτές. Η συμμετοχή τους στη μείωση του φορτίου είναι υποχρεωτική. Οι πελάτες που δε μειώνουν το φορτίο έχουν συνήθως κυρώσεις με τη μορφή πολύ υψηλής τιμολόγησης κατά τη διάρκεια της κρίσιμης περιόδου ή ακόμα μπορεί να αφαιρεθούν από το πρόγραμμα. Είναι από τις πρώτες μορφές προγραμμάτων διαχείρισης ζήτησης που έχουν εφαρμοστεί. "Ancillary services market programs" Πρόγραμμα αγοράς βοηθητικών υπηρεσιών που προσφέρουν στους πελάτες τη δυνατότητα να πλειοδοτήσουν περικοπές φορτίου στους διαχειριστές του συστήματος. Εφόσον η γίνει αποδεκτή η προσφορά, οι καταναλωτές πληρώνονται ώστε να βρίσκονται σε ετοιμότητα για την αποκοπή του συμφωνηθέντος φορτίου όταν παραστεί ανάγκη Πλεονεκτήματα της χρήσης απόκρισης ζήτησης Τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από την απόκριση ζήτησης μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τις ομάδες που επωφελούνται από την εφαρμογή της. Οι ομάδες αυτές είναι οι πελάτες που εφαρμόζουν τα προγράμματα της απόκρισης ζήτησης και το σύνολο της κοινωνίας [6]. Συμμετέχοντες Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν οι πελάτες που προσαρμόζουν την χρήση ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τη τιμολόγηση ή τα κίνητρα που τους δίνονται. Οικονομικά οφέλη: περιλαμβάνουν την μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικής κατανάλωσης από τη χρήση λιγότερης ενέργειας σε περιόδους υψηλού κόστους και την αλλαγή της καταναλωτικής τους συμπεριφοράς ώστε να προσαρμόζουν τις ανάγκες τους για χρήση ηλεκτρικής ενέργειας σε περιόδους χαμηλού κόστους. Τα προγράμματα της διαχείρισης ζήτησης βοηθούν τους καταναλωτές ώστε να καταλάβουν και να διαχειρίζονται καλύτερα της ανάγκες τους και να μειώνουν τους λογαριασμούς τους. Αξιοπιστία: αναφέρεται στο μειωμένο κίνδυνο απώλειας υπηρεσίας σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. 11

20 Κοινωνικά Οφέλη Οφέλη από την εφαρμογή των προγραμμάτων διαχείριση ζήτησης δε προκύπτουν μόνο για τους συμμετέχοντες αλλά και για όλη την αγορά. Μια συνολική τιμή μείωση της τιμής της ηλεκτρικής ενέργειας αναμένεται λόγω αποτελεσματικότερης χρήσης των διαθέσιμων υποδομών αλλά και αποφυγή ή καθυστέρηση ανάγκης για κατασκευή νέων μονάδων παραγωγής. Τα οφέλη αυτής της κατηγορίας είναι το σημαντικότερο κίνητρο για την υιοθέτηση της απόκρισης ζήτησης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Βραχυπρόθεσμα οφέλη: Αναφέρονται στα άμεσα και μετρήσιμα οικονομικά οφέλη που προκύπτουν στο σύνολο της κοινωνίας. Πρόκειται για την μείωση του μεταβλητού κόστους παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας εξαιτίας της αποτελεσματικότερης χρήσης του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Η αποδοτικότερη χρήση των πόρων επιτρέπει καλύτερες διασυνδέσεις μεταξύ λιανικών τιμών και οριακού κόστους προμήθειας ενέργειας, το οποίο οδηγεί σε βραχυπρόθεσμες μειώσεις λογαριασμών. Η απόκριση στη ζήτηση μειώνει το χάσμα μεταξύ του χρονικά μεταβαλλόμενου κόστους προμήθειας και της λιανικής τιμής πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία βασίζεται στο μέσο κόστος παραγωγής. Η καμπύλη προσφοράς ενέργειας τείνει να αυξάνεται πολύ απότομα καθώς η ζήτηση προσεγγίζει τη μέγιστη εγκατεστημένη δυναμικότητα του συστήματος και κάθε πρόσθετη αύξηση της ζήτησης επιβάλλει όλο και περισσότερο κόστος από ότι η προηγούμενη. Με άλλα λόγια, το οριακό κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται πιο ευαίσθητο στις μεταβολές της ζήτησης, όταν η ζήτηση είναι ήδη υψηλή. Σχήμα 2.3 Η ανεπάρκεια του μέσου-κόστους τιμολόγησης Η αποτελεσματικότερη τιμολόγηση της ηλεκτρικής ενέργειας καθορίζεται από τη τομή των καμπυλών προσφοράς και ζήτησης του Σχήματος 2.3. Δηλαδή κατά τη διάρκεια της εκτός αιχμής περιόδου, η αποτελεσματική τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να ισούται με την Poff ενώ κατά τις ώρες αιχμής με την Ppeak. Όμως οι περισσότεροι καταναλωτές πληρώνουν τιμολόγια που απεικονίζουν το μέσο κόστος ενέργειας Pavg. Η δυνατότητα της απόκρισης ζήτησης να οδηγεί σε 12

21 χαμηλότερες τιμές χρέωσης στηρίζεται στη εκθετική αύξηση του κόστους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Μέσω της διαχείρισης της κατανάλωσης τους, οι καταναλωτές έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν την τιμολόγηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Έτσι, μία μικρή μείωση της ζήτησης σε κρίσιμες περιόδους μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη μείωση του κόστους παραγωγής με αποτέλεσμα σημαντική πτώση στη τιμολόγηση, όπως μπορεί να φανεί από το παρακάτω απλοποιημένο σχεδιάγραμμα [3]: Σχ. 2.4 Επίδραση της Απόκρισης Ζήτησης στις τιμές της αγοράς της ηλεκτρικής ενέργειας Μακροπρόθεσμα οφέλη στην αγορά: Η μείωση της αιχμής ζήτησης σε μία αγορά, μπορεί να μετατοπίζει την ανάγκη για τη δημιουργία πρόσθετων μονάδων παραγωγής, μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο θα αποτελέσει μια σημαντική εξοικονόμηση για τους καταναλωτές, καθώς αποφεύγονται αυξήσεις στα τιμολόγια. Εκτός όμως από οικονομικά οφέλη προκύπτουν και περιβαλλοντικά από την αποφυγή κατασκευής νέων μονάδων. Αξιοπιστία: Με την εφαρμογή της απόκρισης ζήτησης αυξάνεται η επιχειρησιακή ασφάλεια και η εξοικονόμηση επάρκειας, μειώνοντας την πιθανότητα μίας αναγκαστικής διακοπής και τις συνέπειες της, όπως οικονομικό κόστος και ταλαιπωρία για τους πελάτες. Όσον αφορά τους παρόχους ηλεκτρικής ενέργειας, με τη βελτίωση της αξιοπιστίας αποφεύγουν της οικονομικές ζημίες που θα υπήρχαν σε περίπτωση μιας διακοπής. Η απόκριση ζήτησης μπορεί επίσης να αντικαταστήσει ένα ποσοστό της στρεφόμενης εφεδρείας που χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση απότομων μεταβολών του φορτίου ή απροσδόκητη απώλεια κάποιας γεννήτριας. 13

22 2.5 Συνεργασία απόκρισης ζήτησης και ενεργειακής αποδοτικότητας Υπάρχουν σημαντικές διαφορές ανάμεσα στην ενεργειακή αποδοτικότητα και στη απόκριση ζήτησης, όσον αφορά στο τι προσφέρουν, στο πως επηρεάζουν τον καταναλωτή και στο πως τον ανταμείβουν. Η μείωση των μεταξύ τους διαφορών και η συνεργασία τους θα μπορούσε να επιφέρει μείωση του κόστους εφαρμογής τους και ορθολογικότερη κατανομή των πόρων. Η συνεργασία αυτή θα είναι ωφέλιμη και για τη προώθησης τους στον καταναλωτή, καθώς οι πελάτες μπορεί να είναι περισσότερο δεκτικοί σε ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα διαχείρισης της χρήσης ενέργειας τους [2]. Στο σχήμα 3 παρουσιάζεται η προτεινόμενη εξέλιξη των επιλογών των πελατών. Τα διαδοχικά στάδια, από αριστερά προς δεξιά, παρουσιάζουν όλο και πιο πολύπλοκη λειτουργία απόκρισης ζήτησης και απαιτούν πρόσθετες επενδύσεις για την εκτέλεση τους σε πραγματικό χρόνο. Σχήμα 2.5 Ο όρος "Daily Energy Efficiency" περιλαμβάνει τόσο τις βραχυπρόθεσμες δράσεις συντηρητικής χρήσης ενέργειας όσο και τις μακροπρόθεσμες επενδύσεις στην ενεργειακή απόδοση. Παρόλο που είναι επιθυμητό οι πελάτες να προβούν σε όλες τις κατάλληλες επενδύσεις ενεργειακής αποδοτικότητας πριν προβούν σε δραστηριότητες απόκρισης ζήτησης, αυτό δεν είναι πάντα εφικτό να πραγματοποιηθεί. 14

23 Η ενεργειακή αποδοτικότητα και απόκριση ζήτησης μπορούν να συνεργαστούν στο τομέα της κατανάλωσης με τους εξής τρόπους: Συνδυασμένα προγράμματα προσφορών: Η παρουσίαση στον πελάτη συνδυασμένων προγραμμάτων ενεργειακής αποδοτικότητας και DR. Θα μπορούσε να υπάρξει μία ενιαία χρηματοδότηση ή εκπτώσεις στους καταναλωτές για ταυτόχρονη εφαρμογή και των δύο προγραμμάτων Συντονισμένα προγράμματα marketing και εκπαίδευση: Καθώς απαιτείται προσπάθεια πελατών και δράση για την εφαρμογή των προγραμμάτων, τα προγράμματα μάρκετινγκ πρέπει να περιλαμβάνουν μια ισχυρή εκπαιδευτική συνιστώσα. Οι επιχειρήσεις ενέργειας και οι οργανισμοί ενέργειας του κράτους μπορούν να προσφέρουν εκπαιδευτικά προγράμματα και για τους δύο κλάδους κάτω από ένα ευρύ θέμα της διαχείρισης της ενέργειας. Κανονισμοί δόμησης και πρότυπα συσκευών: Η ενσωμάτωση ενεργειακής αποδοτικότητας και των μηχανισμών, απαραίτητων για τη λειτουργία προγραμμάτων DR, απευθείας στο σχεδιασμό των κτιρίων και στο σχεδιασμό των συσκευών οδηγεί σε σημαντικές μειώσεις κατανάλωσης ενέργειας των πελατών. Η μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη και ενσωμάτωση της ενεργειακής αποδοτικότητας θα έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση των τιμολογίων αλλά και την αναβολή της ανάγκης για νέες μονάδες φορτίου βάσης. Η ενσωμάτωση της απόκρισης ζήτησης θα μειώσει ή θα αναβάλλει την ανάγκη για νέες μονάδες κάλυψης φορτίου αιχμής και θα βελτιώσει την αξιοπιστία του συστήματος. Ο αποτελεσματικός τους συνδυασμός είναι ένα αναγκαίο βήμα για την αύξηση της αποτελεσματικότητας της ενεργειακής διαχείρισης πόρων. 2.6 Επίδραση της ενεργειακής αποδοτικότητας και απόκρισης ζήτησης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας Η κατασκευή νέων συστημάτων παραγωγής και μεταφοράς, αποτελεί μεγάλα και σύνθετα έργα, με αναμενόμενη οικονομική διάρκεια ζωής αρκετών δεκαετιών. Τα έργα αύτα απαιτούν αρκετά χρόνια για την ανάπτυξή και κατασκευή τους ώστε τελικά να συνεισφέρουν στη παραγωγή και διανομή ενέργειας. Επίσης καθώς η ηλεκτρική ενέργεια δεν είναι οικονομικά αποθηκεύσιμη, απαιτείται η διατήρηση του ισοζυγίου προσφοράς - ζήτησης σε πραγματικό χρόνο. Σε περιπτώσεις μη διατήρησης μπορεί να απειληθεί η ακεραιότητα του ηλεκτρικού δικτύου μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας απαιτούν ένα ευρύ φάσμα χρονοδιαγραμμάτων για την διαχείριση της ενέργειας. Το φάσμα εκτείνεται από αρκετά χρόνια ή και δεκαετίας για το σχεδιασμό και τον προγραμματισμό της παραγωγής εως μερικά δευτερόλεπτα για την διατήρηση του ισοζυγίου μεταξύ προσφοράς και ζήτησης [6],[10]. 15

24 Σχήμα 2.6 Σχεδιασμός και Προγραμματισμός συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας Ο σχεδιασμός εγκατεστημένης ισχύος (capacity planning) περιλαμβάνει την αξιολόγηση της ανάγκης για νέες επενδύσεις σε πολυετή χρονικό ορίζοντα ενώ ο σχεδιασμός λειτουργίας (operation planning) περιλαμβάνει τον προγραμματισμό των διαθέσιμων πόρων για την κάλυψη της αναμενόμενης εποχικής ζήτησης με χρονοδιάγραμμα μηνών. Ο προγραμματισμός λειτουργίας (operations scheduling) στοχεύει στο προσδιορισμό των μονάδων λειτουργίας που θα χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη της αναμενόμενης βραχυπρόθεσμης ζήτησης. Η εξισορρόπηση του συστήματος (system balancing) σχετίζεται με τις λειτουργίες του δικτύου όπως στρεφόμενη εφεδρεία, έλεγχος τάσης κ.α. και γίνεται σε πολύ μικρή κλίμακα του χρόνου. Η απόκριση ζήτησης έχει το χαρακτηριστικό ότι μπορεί να ενταχθεί σε όλα τα χρονοδιαγράμματα της διαχείρισης ζήτησης και να συνδράμει στους μηχανισμούς τιμολόγησης της ενέργειας. Εάν οι σχεδιαστές της διαχείρισης ζήτησης έχουν μία καλή γνώση για το πως οι πελάτες ανταποκρίνονται στις αλλαγές της τιμής της ηλεκτρικής ενέργειας, τα προγράμματα "Price-Based DR" μπορούν να ενσωματωθούν σε διάφορα στάδια του χρονοδιαγράμματος. Τα τιμολόγια "TOU" μπορούν να ενσωματωθούν ως μέρος του σχεδιασμού λειτουργίας σε διάστημα μηνών ενώ τα τιμολόγια "RTP" στην εξισορρόπηση λειτουργίας με χρονικό ορίζοντα μίας ημέρας. Τα προγράμματα του "Incentive-Based DR" μπορούν να εισαχθούν σχεδόν σε όλα τα χρονοδιαγράμματα της διαχείρισης όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα. Η ενεργειακή αποδοτικότητα μπορεί να ενσωματωθεί ως μέρος του σχεδιασμού του συστήματος καθώς δημιουργεί μόνιμη μείωση της ζήτησης ενέργειας και εξοικονόμηση [6]. 16

25 Σχήμα 2.7 Ο ρόλος της ενεργειακής αποδοτικότιτας και απόκρισης ζήτησης στον προγραμματισμό των Σ.Η.Ε 17

26 3. Υλοποίηση προγραμμάτων DSM σε οικιακούς και εμπορικούς καταναλωτές Ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για το 30% των συνολικών ετήσιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και το 40% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας [22]. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλη αύξηση των κτιρίων στη Ευρώπη και ταυτόχρονα πολύ μικρή απόσυρση παλαιών κτιρίων, με αποτέλεσμα ακόμα μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας. Στην Ελλάδα ο κτιριακός τομέας αποτελείται κατά 70% απο κτίρια οικιακού τομέα ενώ το 30% αντιστοιχεί σε κτίρια τριτογενούς τομέας (ξενοδοχεία, αεροδρόμια,σχολεία, εμπορικά καταστήματα κ.α.) [27]. Επομένως αν και ένας οικιακός καταναλωτής από μόνος του δε μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σημαντικό φορτίο, μία πλειάδα οικιακών καταναλωτών αποτελούν ένα σημαντικό κομμάτι της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. 3.1 Οικιακοί καταναλωτές Τα κέρδη της ενσωμάτωσης προγραμμάτων διαχείρισης ζήτησης (ενεργειακής αποδοτικότητας και απόκρισης ζήτησης) στον οικιακό τομέα είναι πολλαπλά και περιλαμβάνουν [25]: Μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας για τις ανάγκες θέρμανσης,δροσισμού, φωτισμού και χρήσης οικιακών συσκευών. Εξοικονόμηση χρημάτων στον οικογενειακό προϋπολογισμό. Ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση φυσικών πόρων. Μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος. Μερικοί τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας στον οικιακό τομέα είναι: Σβήσιμο φώτων σε μη κατειλημμένους χώρους καθώς και σε εξωτερικούς χώρους την ημέρα. Χρήση φωτισμού γραφείου, αισθητήρων κίνησης και χρονοδιακοπτών φωτισμού. Κλείσιμο συσκευών και όχι παραμονή τους σε κατάσταση αναμονής. Αποσύνδεση συσκευών που δεν χρησιμοποιούνται από την πρίζα. Τακτικός καθαρισμός και αντικατάσταση φίλτρων των κλιματιστικών. 18

27 Κατάλληλη ρύθμιση θερμοκρασίας του ψυγείου, έλεγχος για καλή εφαρμογή του λάστιχου της πόρτας, κλείσιμο της πόρτας αμέσως μετά την χρήση, καθαρισμός των σωληνώσεων στο πίσω μέρος του ψυγείου για καλύτερη απόδοση. Αντικατάσταση παλιών συσκευών με καινούριες συσκευές εξοικονόμησης ενέργειας, χρήση λαμπτήρων χαμηλής κατανάλωσης και βελτίωση μόνωσης του σπιτιού. Μερικά από τα μέτρα μεταβολής της κατανάλωσης σε οικίες κατά τη διάρκεια κρίσιμων περιόδων είναι τα εξής (μέτρα απόκρισης ζήτησης): Μείωση ή και αποφυγή μεγάλων ηλεκτρικών συσκευών όπως κλιματιστικά και ηλεκτρικές θερμάστρες. Μαγείρεμα σε περιόδους χαμηλής ζήτησης. Σβήσιμο των φώτων. Κλείσιμο των περισσότερων ηλεκτρικών συσκευών. Εξωτερικές δουλείες σε ώρες αιχμής. Αν και τα παραπάνω μέτρα μπορούν να θεωρηθούν απλά, το ερώτημα είναι σε ποίο βαθμό θα μπορούσαν να γίνουν δεκτά από τους καταναλωτές και να επιτευχθεί η αλλαγή της συμπεριφοράς τους. Επίσης, όπως έχει ήδη αναφερθεί, για τη εφαρμογή και τη πλήρη αξιοποίηση των αποτελεσμάτων της απόκρισης ζήτησης είναι απαραίτητα η χρήση των έξυπνων μετρητών. Σημαντικό επίσης ρόλο στην επιτυχή ενσωμάτωση των προγραμμάτων κατέχει η ανατροφοδότηση πληροφοριών (feedback), η οποία κάνει ορατή την ενέργεια και την κατανάλωσή της στους οικιακούς καταναλωτές. Η ανατροφοδότηση πληροφοριών προσφέρει έναν άμεσο τρόπο πληροφόρησης της ηλεκτρικής τους κατανάλωσης, που μπορεί να συμβάλει στην αλλαγή της ενεργειακής τους συμπεριφοράς. Ωστόσο για να γίνει αυτό απατείται, εκτός της οπτικής αναφοράς για την ενεργειακή κατανάλωση, μια συσκευεή/οθόνη μέσω της οποίας οι καταναλωτές θα λαμβάνουν πληροφορίες. Διεθνείς μελέτες έχουν δείξει ότι οι έξυπνοι μετρητές μαζί με τη χρήση In-house displays (IHDs) οδηγούν σε σημαντικές αλλαγές της ενεργειακής συμπεριφοράς, με αποτέλεσμα τη μείωση της μέσης κατανάλωσης κατά 10%. Τα IHDs παρέχουν πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο καθώς και πληροφορίες σε σχέση με παλαιότερες καταναλώσεις και συνήθειες των ενοίκων 19

28 3.2 Αποτελέσματα ενσωμάτωσης προγραμμάτων DSM στη Ευρώπη Αρκετές μελέτες έχουν γίνει τα τελευταία χρόνια ώστε να εξεταστεί η επίδραση των συστημάτων διαχείρισης ζήτησης(dsm) στη μείωση της κατανάλωσης, στα οφέλη που παρέχει στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και στα πιθανά προβλήματα που πιθανόν να προκύψουν στην ενσωμάτωση της. Παράλληλα έχουν γίνει μελέτες σχετικά με την επίδραση που μπορεί να παρέχει η διαχείριση ζήτησης στους στόχους που έχει θέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση για τη κλιματική και ενεργειακή πολιτική της, που είναι γνωστοί και ως Η σωστή εφαρμογή της διαχείρισης ζήτησης θα επιφέρει μείωση της συνολικής χρήσης ενέργειας και μείωση φορτίου αιχμής, θα συμβάλει στη μείωση των εκπομπών C0 2 και στην πρόσθετη ενσωμάτωση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας στο δίκτυο, επηρεάζοντας έτσι θετικά τους στόχους της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Οι έρευνες που έχουν γίνει σχετικά με τα αποτελέσματα που επιφέρει η διαχείριση ζήτησης, εφαρμόζοντας κάποια από τα προγράμματα της σε ομάδες καταναλωτών, έχουν δείξει[4]: 20-50% μείωση φορτίου αιχμής (το άνω όριο προκύπτει από μελέτες που χρησιμοποιήθηκε κυρίως άμεσος έλεγχος φορτίου) 10-15% μείωση της συνολικής κατανάλωσης 85-99% ικανοποίηση των πελατών που συμμετείχαν στα προγράμματα Οι εταιρίες Capgemini, VaasaETT και Enerdata συνεργάστηκαν για να διερευνήσουν την τρέχουσα ανάπτυξη της διαχείρισης ζήτησης σε 15 χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, για να ποσοτικοποιήσουν τις μελλοντικές της δυνατότητες και να προσδιορίσουν τη συμβολή τους στους στόχους της Ένωσης. Η εφαρμογή της διαχείρισης ζήτησης εξετάστηκε για τους οικιακούς και εμπορικούς καταναλωτές. Το αποτέλεσμα αυτής της συνεργασίας ήταν ένα αρκετά φιλόδοξο σενάριο σχετικά με την επίδρασης της διαχείρισης ζήτησης αλλά μάλλον θεωρητικό εξαιτίας των εμποδίων που πρέπει να ξεπεραστούν για να υπάρξει πλήρης εκμετάλλευση της διαχείρισης ζήτησης, με σημαντικότερο εμπόδιο την αργή εφαρμογή των έξυπνων μετρητών στην Ευρώπη. Εκτός από το δυναμικό αυτό σενάριο παρουσιάστηκε και ένα πιο μετριοπαθές, το οποίο ανταποκρίνεται καλύτερα στην τρέχουσα κατάσταση της Ευρωπαϊκής αγοράς. Τα αποτελέσματα της έρευνας εστιάζουν σε τρεις παραμέτρους: Εξοικονόμηση ισχύος σε GW και ενέργεια σε TWh, εξοικονόμηση χρημάτων σε, εξοικονόμηση εκπομπών σε C0 2. Αν και από τις παραπάνω παραμέτρους φαίνεται ότι η απόκριση ζήτησης επιδρά μόνο σε δύο από τους τρεις στόχους της ΕΕ, οι επιπτώσεις της εφαρμογής της στα συστήματα ενέργειας θα βοηθήσει στη μεγαλύτερη ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. 20

29 Για την υλοποίηση των σεναρίων ήταν απαραίτητο να γίνει μία βάση αναφοράς σχετικά με τις προβλέψεις για τη κατάσταση της ηλεκτρικής αγοράς στην Ευρώπη το Για γίνει αυτό χρειάστηκε να αναλυθεί η τρέχουσα κατάσταση της αγοράς (2008): Ο αριθμός των νοικοκυριών εντός της Ευρώπης. Η ποσότητα της ενέργειας που χρησιμοποιείται (TWh). Η αιχμή της παραγωγής (GW). Η τρέχουσα διείσδυση των οικιακών ηλεκτρικών συσκευών. Η προβλεπόμενη αύξηση όλων των προηγούμενων παραμέτρων μέχρι το 2020 με τις τρέχουσες συνθήκες. Επίσης υπολογίσθηκε ότι οι εμπορικές επιχειρήσεις θα αντιστοιχούν στο 15% των οικιακών καταναλωτών, πάλι με βάση τις τρέχουσες συνθήκες Δυναμικό Σενάριο Το δυναμικό σενάριο βασίζεται στη βέλτιστη ενσωμάτωση των προγραμμάτων της απόκρισης ζήτησης (DR), όπου μαζί με πρόσθετα μέτρα θα εκπληρώσουν τους στόχους της ΕΕ για το Για την υλοποίηση του απαιτείται: Πλήρης εφαρμογή εξελιγμένων έξυπνων μετρητών μέχρι το Αυξημένη εφαρμογή προγραμμάτων απόκρισης ζήτησης (DR). Πλήρης εφαρμογή και υιοθέτηση πολιτικών εξοικονόμησης ενέργειας και κανονισμών που απαιτούνται για να εξασφαλιστεί η επίτευξη των στόχων της ΕΕ. Πλήρης εξοπλισμός εξοικονόμησης ενέργειας. Η ποιότητα, η ποσότητα και η επιρροή του marketing καθώς και υιοθέτηση προγραμμάτων απόκρισης ζήτησης θα είναι αρκετά μεγάλη ώστε να επηρεάσει τη μαζική αγορά και να αποτελέσει πολιτιστική δύναμη. Τα αποτελέσματα του σεναρίου έδειξαν ότι μπορεί να επιτευχθεί: 202TWh ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας, η οποία αντιστοιχεί στη συνολική ετήσια οικιακή κατανάλωση της Γερμανίας και της Ισπανίας. 100 εκατομμύρια τόνοι ετήσια μείωση των εκπομπών C0 2, το οποίο αντιστοιχεί στο 50% του στόχου της Ευρωπαϊκής Ένωσης. 50 δις αποφυγή επενδύσεων σε μονάδες φορτίου, το οποίο αντιστοιχεί σε 150 μεσαίου μεγέθους μονάδες φυσικού αερίου παραγωγής ενέργειας του. 21

30 25 δις ετήσια εξοικονόμηση στους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας των πελατών. Εκτός από τα παραπάνω κέρδη που προσφέρει η πλήρη εφαρμογή των προγραμμάτων διαχείρισης ζήτησης, επίσης προσφέρει και μια σημαντική ευκαιρία να μετριαστούν μερικά από τα προβλήματα που δημιουργεί η μη προβλεψιμότητα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αυτό με τη σειρά του θα μειώσει την ανάγκη για την επένδυση συμβατικών σταθμών ενέργειας, που χρησιμοποιούν συνήθως ορυκτά καύσιμα, αποφεύγοντας έτσι μία αύξηση των εκπεμπόμενων ρύπων Μετριοπαθές σενάριο Το δυναμικό σενάριο είναι δύσκολο να υλοποιηθεί καθώς προβλέπεται ότι η διείσδυση των προγραμμάτων της διαχείρισης ζήτησης (DR) και η εφαρμογή των έξυπνων μετρητών θα είναι ανεπτυγμένη σε λίγες χώρες μέχρι το 2020, όπως μπορεί να φανεί και από τον παρακάτω πίνακα: Σχήμα 3.1 Χρήση των έξυπνων μετρητών μέχρι το

31 Το σενάριο αυτό υποθέτει ότι η ανάπτυξη της ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας θα συνεχίσει να έχει την ίδια πορεία με σήμερα, δηλαδή περιορισμένες δράσεις και πρωτοβουλίες για την εφαρμογή μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι μόνο τo 40% των αναγκαίων μέτρων για την επίτευξη των στόχων , θα έχουν τεθεί σε εφαρμογή μέχρι το Αναλυτικότερα προβλέπεται ότι θα υπάρχει: Μερική εφαρμογή των έξυπνων μετρητών στην αγορά. Μερική εφαρμογή και υιοθέτηση των προγραμμάτων της απόκρισης ζήτησης (DR). Μερική εφαρμογή και την υιοθέτηση πολιτικών εξοικονόμησης ενέργειας. Μερική χρήση εξοπλισμού εξοικονόμησης ενέργειας. Η ποιότητα, η ποσότητα και η επιρροή του marketing δεν θα είναι αρκετά μεγάλη ώστε να επηρεάσει τη μαζική αγορά και να αποτελέσει πολιτιστική δύναμη. Τα αποτελέσματα του σεναρίου έδειξαν ότι με τις τρέχουσες συνθήκες μπορούμε να καταφέρουμε: 100TWh ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας, και 30 εκατομμύρια τόνους ετήσια μείωση των εκπομπών C Αναγκαία μέτρα για την διείσδυση της απόκρισης ζήτησης (DR) Τα αποτελέσματα των δυνατοτήτων της απόκρισης ζήτησης στην Ευρώπη θα εξαρτηθούν από τις δεσμευτικές σχέσεις μεταξύ επιχειρήσεων ενέργειας, κυβερνήσεων και καταναλωτών, καθώς και τεχνολογική υποστήριξη των τηλεπικοινωνιακών υποδομών. Επίσης θα πρέπει να βελτιωθούν τα κόστη που σχετίζονται με την εφαρμογή των προγραμμάτων διαχείρισης σε σχέση με την απόδοση των επενδύσεων που προσφέρουν. Τα κόστη αυτά αφορούν τον απαιτούμε εξοπλισμό για τη λειτουργία των προγραμμάτων, καθώς επίσης και τα έξοδα προώθησης για την υιοθέτηση τους. Σε κάθε περίπτωση, είναι αναγκαίες πρόσθετες τεχνολογικές, τιμολογιακές, πολιτιστικές και ρυθμιστικές εξελίξεις ώστε να εκπληρωθούν οι μέγιστες δυνατότητες της ευρωπαϊκής απόκρισης στη ζήτηση. Η επίτευξη του πλήρους δυναμικού της απόκρισης στη ζήτηση απαιτεί συντονισμένα μέτρα σε όλους τους τομείς. Η ελκυστικότητα και η σημασία της διαχείρισης ζήτησης σε εθνικό και πολιτικό επίπεδο πρέπει να ενισχυθεί με τη διαχείριση πολλών παραγόντων όπως: 23

32 Την υιοθέτηση μεταβλητής τιμολόγησης της ηλεκτρικής ενέργειας, ώστε να είναι δυνατή η ενσωμάτωση όλων των "price-based" προγραμμάτων. Υιοθέτηση εθνικών προγραμμάτων για την επίτευξη των στόχων της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Οι ρυθμιστικές αρχές κάθε χώρας είναι υποχρεωμένες να καταβάλουν κάθε δυνατή προσπάθεια για την επίτευξη των στόχων το Την κατάλληλη νομοθεσία ώστε να διασφαλιστεί ότι οι δικαιούχοι των μονάδων φορτίων αιχμής δεν θα μπορούν να παρεμποδίσουν την ανάπτυξη των προγραμμάτων απόκρισης ζήτησης (DR). Την ενσωμάτωση των έξυπνων μετρητών για την λειτουργία των προγραμμάτων της απόκρισης ζήτησης αλλά και την υιοθέτηση νέων τεχνολογιών και συστημάτων αυτοματισμού σε κατοικίες και εμπορικούς καταναλωτές Την πολύ περιορισμένη εμπειρία προώθησης σύνθετων υπηρεσιών σε οικιακούς και εμπορικούς καταναλωτές. Την ανάγκη συνεργασίας με το κλάδο των τηλεπικοινωνιών και των αντίστοιχων εταιριών. Την παροχή δίκαιης κατανομής των οφελών και κερδών μεταξύ των επιχειρήσεων και των πελατών. Κατάλληλη ενημέρωση σχετικά με τα οφέλη της απόκρισης ζήτησης αλλά και την εκπαίδευσή τους για να εξοικειωθούν με τις νέες τεχνολογίες και με τα προγράμματα της απόκρισης ζήτησης. 24

33 4. Μετρητικό Όργανο και Διαδικασία Μετρήσεων 4.1 Σκοπός Μετρήσεων Στη παρούσα διπλωματική εργασία διερευνάται το προφίλ ενός τυπικού οικιακού καταναλωτή με σκοπό τη μελέτη της ενεργειακής του συμπεριφοράς και της διερεύνησης των τρόπων εξοικονόμησης ενέργειας. Με τη καταγραφή αρκετών ημερών της ενεργειακής κατανάλωσης αποκτήσαμε μια σαφή εικόνα για την ενέργεια που καταναλώνουν οι συσκευές. Για το σκοπό της διπλωματικής εργασίας χρησιμοποιήθηκε ένας απλός μετρητής κατανάλωσης ρεύματος, που παρείχε προσεγγιστικά την αντίστοιχη κατανάλωση ενέργειας. Μέσω της διπλωματικής εργασίας θα δειχθεί πως ακόμα και με τη χρήση απλού μετρήτη με προσεγγιστική ένδειξη της στιγμιαίας κατανάλωσης μπορεί να επιτευχθεί μείωση της καταναλώσης. 4.2 Περιγραφή Μετρητή Wattson Για τη καταγραφή των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε η συσκευή Wattson της εταιρίας DIY KYOTO. Ο μετρητής αυτός καταγράφει την ένταση του ρεύματος σε μια εγκατάσταση, παρέχοντας προσεγγιστικά την καταναλισκόμενη ενέργεια και στιγμιαία ισχύ με σκοπό κυρίως την εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και τη πρόβλεψη του μηνιαίου κόστους ενέργειας. Η σύνδεση της συσκευής γίνεται στο κεντρικό πίνακα ηλεκτροδότησης της εγκατάστασης μέσω αμπεροτσιμπίδας που περιβάλει το καλώδιο του τροφοδοσίας του πίνακα. Η τσιμπίδα μεταφέρει τις μετρούμενες τιμές σε έναν πομπό μέσα στον πίνακα, ο οποίος της αποστέλλει στον εξωτερικό μετρητή όπου και αποθηκεύονται. Ο συγκεκριμένος μετρητής μετρά μόνο ρεύμα και όχι τάση. Η ρύθμιση της τάσης γίνεται μέσω του λογισμικού που παρέχεται από την εταιρία, ώστε ο εξωτερικός μετρητής να εμφανίζει κατευθείαν την προσεγγιστική τιμή της στιγμιαία κατανάλωση ισχύος της εγκατάστασης. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα, μέσω χρωματικών ενδείξεων, να ενημερώνει εάν η στιγμιαία κατανάλωση είναι κοντά στη συνήθη κατανάλωση της εγκατάστασης. Συγκεκριμένα η μπλε ένδειξη δείχνει ότι η στιγμιαία κατανάλωση είναι λιγότερη από την συνήθη, η μωβ ότι βρίσκεται στο μέσο όρο της εγκατάστασης και η κόκκινη ότι την υπερβαίνει. Ο μετρητής μπορεί να συνδέεται με ηλεκτρονικό υπολογιστή και μέσω από ειδικό λογισμικό που παρέχεται από την εταιρία, συγχρονίζει την ώρα του μετρητή με την ώρα του υπολογιστή και αποθηκεύει τις μετρήσεις σε βάση δεδομένων. Μέσω του λογισμικού εμφανίζονται οι συνολικές μετρήσεις που έχει καταγράψει ο μετρητής. Το λογισμικό, μέσω διαγραμμάτων δείχνει την μεταβολές στην προσεγγιστική καταναλισκόμενη ισχύ σε διάστημα ημέρας, εβδομάδας, μηνός και έτους. Αντίστοιχα διαγράμματα υπάρχουν για την προσεγγιστική καταναλισκόμενη ενέργεια αλλά και για το κόστος ενέργειας. Το λογισμικό επίσης παρέχει τη δυνατότητα εξαγωγής δεδομένων σε λογιστικό φύλλο για περαιτέρω ανάλυση. 25

34 Αν και στη πραγματικότητα η ισχύς που καταγράφεται και αποθηκεύεται είναι η φαινόμενη, καθώς όπως έχει ήδη αναφερθεί ο μετρητής μετρά μόνο ρεύμα, οπότε και δεν υπάρχει η δυνατότητα υπολογισμού συντελεστή ισχύος, θεωρήθηκε ότι για τους σκοπούς της εργασίας αυτό δεν επηρεάζει την τελική χρήση των μετρήσεων. Η τοπολογία της σύνδεσης φαίνεται στο παρακάτω σχεδιάγραμμα Σχήμα 4.1: Συνδεσμολογία μετρητή 26

35 5. Αποτελέσματα μετρήσεων Τα αποτελέσματα των μετρήσεων χωρίστηκαν σε τρεις περιόδους. Στη πρώτη περίοδο ο μετρητής τοποθετήθηκε χωρίς όμως να εμφανίζει τη στιγμιαία κατανάλωση, ώστε να μην αλλάξει η συνήθης κατανάλωση της οικίας και να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με το προφίλ της κατανάλωσης. Στη δεύτερη περίοδο ο μετρητής τοποθετήθηκε σε εμφανές σημείο στην οικία ώστε να προσδιοριστεί εάν θα υπάρξει μείωση της κατανάλωσης εξαιτίας της απλής ένδειξης της στιγμιαίας κατανάλωσης. Από τις δύο προηγούμενες περιόδους έγινε αντιληπτό, ότι υπάρχει κάποια συσκευή η οποία καταναλώνει αρκετή ισχύ καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας και έτσι προέκυψε η τρίτη περίοδος των μετρήσεων όπου αφαιρέθηκε αυτή η συσκευή. 5.1 Περιγραφή της οικίας Η μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε οικία 100 τ.μ στην οποία μένει τετραμελής οικογένεια με τριφασική παροχή χαμηλής τάσης. Τα φορτία της οικίας δίνονται στον παρακάτω πίνακα Α/Α ΦΟΡΤΙΟ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΑ ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 1. Ψυγειοκαταψύκτης 1 200W 2. Ψυγειοκαταψύκτης 1 150W 3. Καταψύκτης 1 95W 4. Πλυντήριο ρούχων W, max 2300W 5. Πλυντήριο πιάτων W 6. Ηλεκτρική Κουζίνα /2700W 7. Φούρνος Μικροκυμάτων W 8. Κλιματιστικό /2810W 9. Ηλεκτρική σκούπα W 10. Ηλεκτρικό σίδερο W 11. Ηλεκτρονικός Υπολογιστής W 12. Φορήτος Η/Υ 1 90W 13. Ηλεκτρική Τοστίερα W 14. Καφετιέρα W 15. Τηλεόραση 1 155W 16. Λαμπες 14 11W 17. Λαμπες 3 25W 18. Λάμπες 1 160W 19. Σεσουάρ W Πίνακας 1: Πίνακας φορτίων οικίας. Από αυτές τις συσκευές τα ψυγεία και ο καταψύκτης είναι μόνιμα σε λειτουργία και για χάρη συντομίας θα αναφέρονται στο εξής ως μόνιμες συσκευές. 27

36 Watt 5.2 Πρώτη περίοδος μετρήσεων Προφίλ ενεργειακής κατανάλωσης Οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν τη περίοδο 5/8/ /8/2013. Η συνολική κατανάλωσης της οικίας κατά το διάστημα αυτό δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: 6000 Συνολική Ισχύς 5/8-27/ /8 7/8 9/8 11/8 13/8 15/8 17/8 19/8 21/8 23/8 25/8 27/8 Σχήμα 5.1: Καμπύλη ισχύος πρώτης περιόδου μετρήσεων Παρατηρούμε έντονες αιχμές κατά τη διάρκεια της πρώτης εβδομάδας εξαιτίας της εκτεταμένης χρήσης κλιματισμού, ενώ στο διάστημα από τις 20/8 μέχρι και το τέλος της πρώτης περιόδου οι αιχμές μειώνονται αισθητά εξαιτίας της απουσίας κλιματισμού. Στο διάγραμμα διακρίνεται επίσης και ένα διάστημα με πολύ μικρή κατανάλωση σε σχέση με τις υπόλοιπες μέρες, το οποίο οφείλεται στην απουσία των μελών από την οικία. Παρακάτω δίνεται λεπτομερέστερη ανάλυση και επεξήγηση των χαρακτηριστικών που προέκυψαν από τις μετρήσεις. 28

37 kwh 5/8 6/8 7/8 8/8 9/8 10/8 11/8 12/8 13/8 14/8 15/8 16/8 17/8 18/8 19/8 20/8 21/8 22/8 23/8 24/8 25/8 26/8 27/8 kwh 30 Ενέργεια σε kwh ανά ημέρα Σχήμα 5.2: Ημερήσια κατανάλωση πρώτης περιόδου μετρήσεων Μέση κατανάλωση ενέργειας σε kwh 17, , , ,3906 5/8-11/8 12/8-18/8 19/8-25/8 26/8-27/8 Σχήμα 5.3: Μέση κατανάλωση ενέργειας των εβδομάδων της πρώτης περιόδου μετρήσεων Οι μεγάλες διαφορές στη μέση κατανάλωση που παρατηρούμε, οφείλονται στην απουσία των μελών όπως έχει ήδη αναφερθεί. Απουσία όλων των μελών υπήρξε στις 11/8,12/8 ενώ ένα άτομο υπήρχε στις 10/8, 16/8 και 17/8 και για αυτό το λόγο υπάρχει μικρή κατανάλωση τη δεύτερη εβδομάδα σε σχέση με τις υπόλοιπες. Για τη σύγκριση της πρώτης περιόδου των μετρήσεων με τη δεύτερη, θα χρειαστεί να απομονωθούν αυτές οι μέρες όπως επίσης και οι μέρες με την εκτεταμένη χρήση κλιματισμού. 29

38 Κάτα τη διάρκεια των μετρήσεων έγινε και λεπτομερής καταγραφή της χρήσης των φορτίων, ώστε να προσδιοριστεί το ποσοστό της συνεισφοράς του κάθε φορτίου στη συνολική κατανάλωση. Από την επεξεργασία αυτών των δεδομένων, προέκυψαν τα ποσοστά της συνολικής κατανάλωσης της πρώτης περιόδου της κάθε συσκευής, τα οποία δίνονται στο παρακάτω διάγραμμα: σίδερο 0,85% 1% 0% 1% φούρνος μικροκυμάτων 0,30% σεσουάρ 0,80% κουζίνα 11,64% πλυντήριο 6,40% τοστιερα 0,75% πλυντηριο πιάτων 0,30% ηλεκτρική σκουπα 0,63% τηλεόραση 1,80% υπολογιστής 2,52% λάπτοπ 1,70% φωτισμός 1,80% μόνιμες συσκευές 61,51% κλιματιστικό 9% 61% 9% 12% 6% 1% 0% 1% 2% 2% 2% 2% Συνολική κατανάλωση 334,24kWh Σχήμα 5.4: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής Η συνολική κατανάλωση ενέργειας αυτής της περιόδου ήταν 334,23 kwh. Δίνονται αναλυτικά τα συνολικά ποσά της ενέργειας που κατανάλωσε κάθε συσκευή: σίδερο 2,82kWh φούρνος μικροκυμάτων 1,2 kwh σεσουάρ 2,61kWh κουζίνα 38,92kWh πλυντήριο 21,48kWh τοστιέρα 2,5 kwh πλυντήριο πιάτων 0,93kWh ηλεκτρική σκούπα 2,10kWh τηλεόραση 5,92kWh υπολογιστής 8,45kWh laptop 5,68kWh φωτισμός 5,97kWh μόνιμες συσκευές 205,56kWh κλιματιστικό 30,04kWh 30

39 Watt Παρακάτω δίνονται αντιπροσωπευτικά διαγράμματα του ημερήσιου προφίλ της κατανάλωσης για διάφορες μέρες. Ημερήσια Ισχύς 5/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.5: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 5/8/2013 Η αιχμή στην αρχή του διαγράμματος οφείλεται σε λειτουργία πλυντηρίου που συνεχίζεται από τη προηγούμενη μέρα. Από τη λήξη της λειτουργίας του πλυντηρίου μέχρις ότου και την εμφάνιση της επόμενης αιχμής η κατανάλωση που απεικονίζεται οφείλεται στις μόνιμα συνδεδεμένες ηλεκτρικές συσκευές της οικίας. Στη συνέχεια διακρίνεται μία περίοδος συνεχόμενων αιχμών. Στις 8:15-8:35 ενεργοποιήθηκε το ηλεκτρικό σίδερο με κατανάλωση 1400W. Στις 8:50-11:45 ενεργοποιήθηκε το πλυντήριο ρούχων, το οποίο έχει συγκεκριμένο κύκλο λειτουργίας και δε καταναλώνει σταθερή ισχύ καθ όλη τη διάρκεια της λειτουργίας του. Στις 10:30 υπήρξε λειτουργία και της ηλεκτρικής κουζίνας με κατανάλωση 1400W, ενώ αυτό το διάστημα το πλυντήριο κατανάλωνε Watt. Στις 11:40 ταυτόχρονα με τη κατανάλωση 1100W του πλυντηρίου, ενεργοποιήθηκε η ηλεκτρική σκούπα με κατανάλωση 1600W. Η αιχμή που φαίνεται μετά τις 12:00 οφείλεται στην χρήση ηλεκτρικής τοστιέρας με κατανάλωση 1500W. Στις 16:25-16:40 υπήρξε και πάλι χρήση της κουζίνας ενώ το μεγάλο διάστημα υψηλής κατανάλωσης οφείλεται στη λειτουργία του κλιματισμού. Η τελευταία αιχμή του ημερήσιου προφίλ οφείλεται στη χρήση σεσουάρ 20:45 με κατανάλωση 1800W. Mέσα στο διάστημα της ημέρας υπήρξε και η χρήση Η/Υ, φορητού Η/Υ και τηλεόρασης, τα οποία όμως εξαιτίας της χαμηλής τους κατανάλωσης σε σχέση μετά προηγούμενα φορτία, δε διακρίνονται στο ημερήσιο προφίλ. Σε όλη τη χρονική διάρκεια υπήρχε και του υπόβαθρο της κατανάλωσης των μόνιμων συσκευών το οποίο εξετάζεται παρακάτω. 31

40 Η συνολική κατανάλωση της ημέρας ήταν 24,29kWh και το ποσοστό της καταναλισκόμενης ενέργειας κάθε συσκευής δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: σκούπα σίδερο 1% 2% πλυντήριο 38% τοστιέρα κουζίνα 13% κλιματιστικό σεσουάρ 1% 1% λάπτοπ υπολογιστής φως 1% 1% 2% 8% τηλεόραση συσκευές 1% Συνολική κατανάλωση24,29kwh 31% Σχήμα 5.6: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 5/8/

41 Watt Παρακάτω δίνονται ενδεικτικά διαγράμματα ημερήσιας κατανάλωσης, καθώς επίσης και η ώρα ενεργοποίησης και το χρονικό διάστημα χρησιμοποίησης φορτίων. Τα διαγράμματα επιλέχθηκαν ώστε να δειχθεί η μεταβλητότητα της κατανάλωσης ηλεκρικής ενέργειας στον οικιακό καταναλωτή: Ημερήσια Ισχύς 7/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.7: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 7/8/ :30-10:40 ηλεκτρική σκούπα 12:20-12:30 τοστιέρα 12:30-16:00,21:50-00:55 Η/Υ 16:55-19:05 κλιματιστικό 17:30-19:30, τηλεόραση φούρνος μικροκυμάτων υπολογιστής ηλεκτρική σκούπα τοστιέρα κλιματιστικό υπολογιστής 56% φως τηλεόραση μόνιμες συσκευες Συνολική κατανάλωση 16,88kWh 0% 1% 1% 2% 1% 35% 3% 1% Σχήμα 5.8: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 7/8/

42 Watt Ημερήσια ισχύς 15/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.9: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 7/8/2013 8:30-8:35, 17:55-18:10 σεσουάρ 10:40-12:50, 15:10-16:25, 17:00-17:20 ηλεκτρική κουζίνα 11:10-17:00, 22:00-23:55 φορητός Η/Υ 12:30-15:00,22:50-023:55 Η/Υ 13:30-16:45 κλιματιστικό 13:30-15:15, 23:00-23:55 τηλεόραση 15:20-17:50 πλυντήριο φούρνος μικροκυμάτων laptop φως συκευές 19% τηλεόραση σεσουάρ υπολογιστής κλιματιστικό κουζίνα 33% πλυντήριο Συνολική κατανάλωση 26,8kWh 0% 1% 1% 6% 34% 2% 2% 2% Σχήμα 5.10: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 15/8/

43 Watt 2500 Ημερήσια Ισχύς 16/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.11: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 16/8/ :35-12:45 ηλεκτρική σκούπα 12:10-18:00 φορητός Η/Υ 18:45-19:15 ηλεκτρική κουζίνα 19:30-22:50 τηλεόραση φουρνος μικροκυματων σκούπα κουζίνα συσκευες φως λαπτοπ τηλεοραση 3% 3% 0% 1% 4% 5% 84% Συνολική κατανάλωση 11,215kWh Σχήμα 5.12: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 16/8/

44 Watt 3500 Ημερήσια Ισχύς 20/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.13: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 20/8/ :00-04:30, πλυντήριο πιάτων 07:00-07:05, 18:50-19:00 σεσουάρ 10:50-14:15,17:00-19:10 σταθερός Η/Υ 12:05-14:15 ηλεκτρική κουζίνα 12:45-12:55, 13:30-13:35 τοστιέρα 14:30-22:00 laptop 14:30-16:55 τηλεόραση 15:10-15:35, 22:40-23:55 πλυντήριο ρούχων φούρνος μικροκυμάτων πλυντήριο πιάτων υπολογιστής laptop σεσουάρ τοστιέρα κουζίνα 55% φως πλυντήριο συσκευές τηλεόραση Συνολική κατανάλωση 16,89 kwh 2% 0% 5% 10% 5% 2% 1% 2% 16% 2% Σχήμα 5.14: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 20/8/

45 Watt 3500 Ημερήσια Ισχύς 24/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.15: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 24/8/ :00-01:15, 14:30-23:55 laptop 12:07-12:12 ηλεκτρική σκούπα 14:00-15:30, 17:30-19:10 Η/Υ 15:30-17:20 τηλεόραση 18:10-18:45, 19:30-13:55 ηλεκτρική κουζίνα 14:30-16:00, 22:00:22:45 τηλεόραση σκούπα 2% 1% 2% κουζίνα φως laptop υπολογιστής μόνιμες συσκευές τηλεόραση 13% 2% 3% 3% σεσουάρ 74% Συνολική κατανάλωση 11,8 kwh Σχήμα 5.16: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 24/8/

46 Watt Watt Προφίλ λειτουργίας μόνιμων συσκευών Κατά την απουσία των μελών από την οικία, καταγράφηκε η κατανάλωση των μόνιμων συσκευών. Οι συσκευές αυτές καθώς αποτελούνται από ψυγείο και καταψύκτη, έχουν επαναλαμβανόμενο κύκλο λειτουργίας. Ο καταψύκτης όμως βρίσκεται στο μπαλκόνι της οικίας και επομένως επηρεάζεται περισσότερο από την εξωτερική θερμοκρασία με αποτέλεσμα να υπάρχουν διαφορές ανάμεσα στις διαφορετικές μετρήσεις: 800 Ημερήσια ισχύς 10/8/ ,75 κατανάλωση μέση τιμή κατανάλωσης 0 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.17: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης μόνιμων συσκευών 10/8/ Ημερήσια ισχύς 11/8/ κατανάλωση μέση τιμή κατανάλωσης :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.18 Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης μόνιμων συσκευών 11/8/2013 Από τις παραπάνω μετρήσεις γίνεται αντιληπτή η μεγάλη κατανάλωση υποβάθρου. Εξαιτίας αυτής της πολύ μεγάλης κατανάλωσης, έγινε μία πιο λεπτομερής μελέτη των οικιακών συσκευών, και διαπιστώθηκε ότι η αυξημένη κατανάλωση οφείλεται σε ένα παλιό 38

47 ψυγείο, το οποίο βρισκόταν συνεχώς σε λειτουργία. Η συσκευή αυτή αφαιρέθηκε ώστε να υλοποιηθεί το τρίτο μέρος των μετρήσεων. Σε αυτό το σημείο φαίνεται ότι αρκεί ένας απλός μετρητής για να διαπιστώσουμε την ύπαρξη τυχόν προβληματικών συσκευών Τροποποιημένα αποτελέσματα πρώτης περιόδου Για να μπορέσει να γίνει σύγκριση ανάμεσα στα αποτελέσματα της πρώτης περιόδου και της δεύτερης, χρειάστηκε να αφαιρεθούν οι μέρες που έλειπαν τα άτομα από την οικία αλλά και να αφαιρεθεί η χρήση του κλιματιστικού. Tα αποτελέσματα ως προς τη ημερήσια κατανάλωση αλλά και το ποσοστό της κάθε συσκευής δίνονται παρακάτω: 5/8 8/8 9/8 14/8 15/8 19/8 20/8 17,075kWh 11,54kWh 16,82kWh 13,525kWh 17,8kWh 13,334kWh 16,893kWh 21/8 22/8 23/8 24/8 25/8 26/8 27/8 16,44kWh 14036kWh 1,872kWh 11,804kWh 14,35kWh 16,98kWh 18.61kWh Πίνακας 5.2:Μέση ημερήσια ενέργεια τροποποιημένης πρώτης περιόδου σίδερο 1,30% 1% 0% 1% φούρνος μικροκυμάτων 0,40% σεσουάρ 1% κουζίνα 17,10% 17% πλυντήριο 8,90% τοστιέρα 1% πλυντήριο πιάτων 0,40% 9% ηλεκτρική σκούπα 0,70% 1% τηλεόραση 2% 60% 1% υπολογιστής 3,30% laptop 2,10% φωτισμός 2% μόνιμες συσκευές 60% Συνολική κατανάλωση 213,08kWh 2% 2% 1% 2% 3% Σχήμα 5.20: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής των τροποποιημένων μετρήσεων της πρώτης περιόδου 39

48 Η συνολική κατανάλωση ενέργειας αυτής της περιόδου ήταν kwh. Δίνονται αναλυτικά τα συνολικά ποσά της ενέργειας που κατανάλωσε κάθε συσκευή: σίδερο 2,77kWh φούρνος μικροκυμάτων 0,86kWh σεσουάρ 2,14kWh κουζίνα 36,4kWh πλυντήριο 18,95kWh τοστιέρα 1,98kWh πλυντήριο πιάτων 1,00kWh ηλεκτρική σκούπα 1,55kWh τηλεόραση 4,31kWh υπολογιστής 6,95kWh laptop 4,40kWh φωτισμός 4,25kWh μόνιμες συσκευές 127,59kWh 40

49 Watt Watt 5.3 Δεύτερη περίοδος μετρήσεων Προφίλ ενεργειακής κατανάλωσης Οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν τη περίοδο 27/8/ /9/2013. Η συνολική κατανάλωσης της οικίας κατά το διάστημα αυτό δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: 3000 Συνολική Ισχύς 28/8-10/9 Δευτερο Σεναριο /8 29/8 30/8 31/8 1/9 2/9 3/9 4/9 5/9 6/9 7/9 8/9 9/9 10/9 11/9 Σχήμα 5.21: Καμπύλη ισχύος δεύτερης περιόδου μετρήσεων Για καλύτερη απεικόνιση των μετρήσεων, η καμπύλη ισχύος θα δοθεί σε δύο διαγράμματα Ισχύς 28/8-3/ /8 29/8 30/8 31/8 1/9 2/9 3/9 Σχήμα 5.22: Καμπύλη ισχύος δεύτερης περιόδου μετρήσεων για το διάστημα 28/8-3/9. 41

50 kwh Watt Ισχύς 4/9-11/ /9 5/9 6/9 7/9 8/9 9/9 10/9 11/9 Σχήμα 5.23: Καμπύλη ισχύος δεύτερης περιόδου μετρήσεων για το διάστημα 4/9-11/ Ενέργεια σε KWh ανά ημέρα 15,98 16,10 15,38 14,08 14,44 14,84 15,09 13,52 13,92 13,62 13,18 12,07 12,28 11, /8 29/8 30/8 31/8 1/9 2/9 3/9 4/9 5/9 6/9 7/9 8/9 9/9 10/9 Σχήμα 5.24: Ημερήσια κατανάλωση δεύτερης περιόδου μετρήσεων Από την επεξεργασία των δεδομένων του δεύτερου σεναρίου προέκυψαν τα ποσοστά της συνολικής κατανάλωσης που χρησιμοποιεί κάθε συσκευή, τα οποία δίνονται στο παρακάτω διάγραμμα: 42

51 καφετιέρα 0,07% σίδερο 0,77% φούρνος μικροκυμάτων 0,42% σεσουάρ 0,91% κουζίνα 17,88% πλυντήριο 3,60% τοστιέρα 0,51% ηλεκτρική σκουπα 0,91% τηλεόραση 3,35% υπολογιστής 3,20% laptop 2,60% φωτισμός 2,24% μόνιμες συσκευές 63,04% πλυντηριο πιατων 0,50% 0% 0% 1% 0% 18% 63% Συνολική κατανάλωση 196,42KWh 1% 4% 1% 3% 1% 3% 3% 2% Σχήμα 5.25: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής της δεύτερης περιόδου Η συνολική κατανάλωση ενέργειας αυτής της περιόδου ήταν 196,412kWh. Δίνονται αναλυτικά τα ποσά της ενέργειας που κατανάλωσε κάθε συσκευή. σίδερο 1,52kWh φούρνος μικροκυμάτων 0,82kWh σεσουάρ 1,59kWh κουζίνα 35,26kWh πλυντήριο 7,00kWh τοστιέρα 1,00kWh πλυντήριο πιάτων 1,00kWh ηλεκτρική σκούπα 1,78kWh τηλεόραση 6,76kWh υπολογιστής 7,17kWh laptop 5,11kWh φωτισμός 4,71kWh μόνιμες συσκευές 122,97kWh καφετιέρα 0,97kWh Παρακάτω δίνονται αντιπροσωπευτικά διαγράμματα του ημερήσιου προφίλ της κατανάλωσης για διάφορες μέρες, όπου και πάλι διαπιστώνεται η μεταβλητότητα της καθημερινής κατανάλωσης της ηλεκρικής ενέργειας: 43

52 Watt 3000 Ημερήσια Ισχύς 28/8/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.26: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 28/8/ :00-01:05, 12:40-15:30,17:10-23:00 laptop 07:00-07:05 σεσουάρ 10:00-10:05 τοστιέρα 12:20-12:30 ηλεκτρική σκούπα 13:45-16:00,22:25-23:55 τηλεόραση 15:00-15:10 φούρνος μικροκυμάτων 15:20-17:15 φούρνος 19:55-23:55 Η/Υ σεσουάρ τοστιέρα φωτισμός φούρνος μικροκυμάτων κουζίνα laptop υπολογιστής τηλεραση τηλεόραση ηλεκτρική σκούπα 64% 1% 1% 1% 2% 1% 20% 3% 4% 3% Συνολική κατανάλωση 14,08kWh Σχήμα 5.27: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 28/8/

53 Σχήμα 5.28: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 3/9/ :00-00:25 πλυντήριο 00:00-01:25, 17:20-23:55 laptop 07:00-07:05,10:40-10:45 σεσουάρ 10:20-10:30 τοστιέρα 11:10-14:30,16:10-16:50 H/Y 12:25-12:35 ηλεκτρική σκούπα 14:05-15:15,19:05-19:55,21:05-22:10 τηλεόραση 15:25-16:10,17:10-17:50 ηλεκτρική κουζίνα 19:05-19:15,20:00-20:50 ηλεκτρική κουζίνα 22:55-23:30 σίδερο 45

54 κουζίνα ηλεκτρική σκούπα σεσουάρ υπολογιστής laptop φωτισμός τηλεόραση μόνιμες συσκευές 67% 19% 1% 1% 2% 3% 3% 4% Συνολική κατανάλωση 16,1kWh Σχήμα 5.29: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 3/9/

55 Watt Ημερήσια Ισχύς 5/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.30: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 5/9/ :00-01:05, 22:30-23:55 laptop 09:40-09:45, σεσουάρ 10:10-11:30, 12:00-12:40 ηλεκτρική κουζίνα 10:30-12:00 πλυντήριο ρούχων 11:08-11:15 τοστιέρα 12:35-12:45 ηλεκτρική σκούπα 14:25-17:15,20:40-23:55 τηλεόραση 17:30-19:35 H/Y σεσουάρ 0% κουζίνα ηλεκτρική σκούπα πλυντήριο 18% 1% τοστιέρα τηλεοραση υπολογιστής laptop φωτισμός μόνιμες συσκευές 60% Συνολική κατανάλωση 14,435kWh 12% 1% 3% 2% 1% 2% Σχήμα 5.31: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 5/9/

56 Watt Ημερήσια Ισχύς 10/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.32: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 10/9/ :00-0:55, 14:55-23:55 laptop 07:00-07:05, σεσουάρ 12:10-12:20 ηλεκτρική σκούπα 15:00-15:20 πλυντήριο ρούχων 17:45-18:10,21:45-23:55 τηλεόραση 17:50-18:10-20:00-23:55 H/Y 19:10-20:55 ηλεκτρική κουζίνα ηλεκρική σκούπα πλυντήριο 2% 1% 4% 1% φούρνος μικροκυμάτων κουζίνα 20% τηλεόραση laptop υπολογιστής φωτισμός μόνιμες συσκευές 63% 2% 2% 2% 3% σεσουάρ Συνολική κατανάλωση 11,92kWh Σχήμα 5.33: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 5/9/

57 kwh Σύγκριση πρώτης και δεύτερης περιόδου Η μέση κατανάλωση των δύο περιόδων δίνεται στο παρακάτω σχήμα. Μέση κατανάλωση ενέργειας σε kwh 15,50 15, ,00 14,50 14, ,00 13,50 13,00 12,50 12,00 1η Περίοδος 2η Περίοδος Σχήμα 5.34: Μέση κατανάλωση ενέργειας Η συνολική μείωση που παρατηρήθηκε ανάμεσα στις δύο περιόδους ήταν 7,8 %. Η μείωση αυτή οφείλεται και στη μείωση της χρήσης των συσκευών αλλά και στην αλλαγή της μέσης κατανάλωσης των μόνιμων συσκευών εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας ανάμεσα στις δύο περιόδους. Όπως έχει αναφερθεί, ο εξωτερικός καταψύκτης επηρεάζεται από την αλλαγή θερμοκρασίας. Από τη μέση τιμή της πρώτης περιόδου, οι 9,139kWh είναι η μέση κατανάλωση των μόνιμων συσκευών. Από τη δεύτερη περίοδο οι 8,762kWh είναι η μέση κατανάλωση των μόνιμων συσκευών. Δίνεται ο πίνακας με το ποσοστό της μείωσης της κάθε κατηγορίας. Κατηγορία 1η Περίοδος 2η Περίοδος Ποσοστό Μείωσης Μόνιμες συσκευές 9,139kWh 8,762kWh 4,1% Υπόλοιπες συσκευές 6,08kW 5,267kWh 13,37% Σύνολο Συσκευών 15,22kWh 14,029kWh 7,825% Πίνακας 5.3: Ποσοστά μείωσης κατανάλωσης μεταξύ πρώτης κα δεύτερης περιόδου Από το παραπάνω πίνακα φαίνεται ότι με την απλή ένδειξη της στιγμιαίας κατανάλωσης πετύχαμε μείωση έως και 13,37% στη χρήση συσκευών όπως κουζίνα, πλυντήριο, φωτισμό κλπ, σε συσκευές δηλαδή που επιλέγουμε πότε θα τις χρησιμοποιήσουμε. Ωστόσο πρέπει να διευκρινιστεί ότι ένα ποσοστό αυτής της μείωσης είναι πιθανόν να προέρχεται και από τις διαφορετικές ανάγκες των μελών ανάμεσα στις δύο περιόδους. 49

58 Watt 5.4 Τρίτη περίοδος μετρήσεων Από τις προηγούμενες περιόδους διαπιστώθηκε ότι υπάρχει κάποια συσκευή που καταναλώνει αρκετή ενέργεια καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας. Αυτή η συσκευή ήταν ένα ψυγείο παλαιού τύπου, το οποίο και αφαιρέθηκε ώστε να δούμε πώς διαμορφώνεται η ενεργειακή κατάσταση της οικίας χωρίς αυτή τη συσκευή. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν τη περίοδο 12/9/2013-3/10/2013. Στις 11/9 αφαιρέθηκε η συσκευή, για αυτο και δε περιλαμβάνεται η ημέρα αυτή στη τρίτη περίοδο των μετρήσεων. Η συνολική κατανάλωσης της οικίας κατά το διάστημα αυτό δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: 4000 Συνολική Ισχύς 12/9-3/ /9 14/9 16/9 18/9 20/9 22/9 24/9 26/9 28/9 30/9 2/10 Σχήμα 5.35: Καμπύλη ισχύος πρώτης περιόδου μετρήσεων 50

59 kwh Σχήμα 5.36: Ημερήσια κατανάλωση τρίτης περιόδου μετρήσεων Μέση κατανάλωση ενέργειας σε kwh 11,00 10, ,50 10,00 9,8466 9,7276 9,50 9,00 8,50 8,00 7,50 7,00 12/9-19/9 20/9-26/9 27/9-3/10 Σχήμα 5.37: Μέση κατανάλωση τρίτης περιόδου μετρήσεων 51

60 καφετιέρα 1% 1% 1% 0% 2% σίδερο φούρνος μικροκυμάτων σεσουάρ 21% κουζίνα πλυντήριο 45% τοστιέρα ηλεκτρική σκούπα 10% τηλεόραση υπολογιστής laptop 4% 4% 4% 6% 0% 1% φωτισμός Συνολική κατανάλωση 259kWh Σχήμα 5.38: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής της τρίτης περιόδου Η συνολική κατανάλωση ενέργειας αυτής της περιόδου ήταν 259 kwh. Δίνονται αναλυτικά τα συνολικά ποσά της ενέργειας που κατανάλωσε κάθε συσκευή. σίδερο 1,52kWh φούρνος μικροκυμάτων 1,35kWh σεσουάρ 4,06kWh κουζίνα 46,42kWh πλυντήριο 21,91kWh τοστιέρα 0,82kWh πλυντήριο πιάτων 1,49kWh ηλεκτρική σκούπα 2,82kWh τηλεόραση 13,85kWh υπολογιστής 9,77kWh laptop 8,16kWh φωτισμός 8,43kWh μόνιμες συσκευές 99,06kWh καφετιέρα 1,79kWh Παρακάτω δίνονται αντιπροσωπευτικά διαγράμματα του ημερήσιου προφίλ της κατανάλωσης για διάφορες μέρες. 52

61 Watt 2500 Ημερήσια Ισχύς 16/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.39: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 16/9/ :10-01:50, 12:55-17:10, 19:50-23:55 laptop 07:00-07:05, 18:25 σεσουάρ 11:15-11:25 ηλεκτρική σκούπα 11:25-12:50,17:45-21:30 H/Y 12:55-13:35 ηλεκτρική κουζίνα 13:40-18:20,20:05-23:30 τηλεόραση 15:05-15:10 φούρνος μικροκυμάτων σκούπα 2% κουζίνα φούρνος μικροκυμάτων 13% 1% 1% σεσουάρ 5% laptop τηλεόραση υπολογιστής φωτισμός μόνιμες συσκευές 57% 5% 7% 9% Συνολική κατανάλωση 8,251kWh Σχήμα 5.40: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 16/9/

62 Watt 3500 Ημερήσια Ισχύς 18/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0: Σχήμα 5.41: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 18/9/ :00-01:5, 12:55-17:10,19:10-23:00 laptop 07:00-07:05, σεσουάρ 10:10-12:10, 18:40-21:10 Η/Υ 11:05-11:10 ηλεκτρική σκούπα 12:25-12:30, τοστιέρα 13:05-14:55,15:05-15:30 ηλεκτρική κουζίνα 15:10-17:20,20:05-23:30 τηλεόραση 22:30-23:55 πλυντήριο ρούχων πλυντήριο τοστιέρα σκούπα κουζίνα 37% φούρνος μικροκυμάτων σεσουάρ laptop υπολογιστής τηλεόραση φωτισμός 3% 5% μόνιμες συσκευές Συνολική κατανάλωση 12,176kWh 4% 3% 1% 1% 22% 22% 1% 1% Σχήμα 5.42: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 18/9/

63 Watt Ημερήσια Ισχύς 19/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.43: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 19/9/ :50-01:50, 13:15-18:30, laptop 07:00-07:05, σεσουάρ 11:50-12:00 ηλεκτρική σκούπα 12:20-17:15, 18:30-23:55 H/Y 12:30-12:35 τοστιέρα 14:15-14:17 φούρνος μικροκυμάτων 14:00-14:40,17:35-17:55,21:35-22:10 ηλεκτρική κουζίνα 15:10-17:20,20:05-23:30 τηλεόραση 20:30-23:45 σίδερο σεσουάρ 2% 1% 2% σκούπα τοστιέρα κουζίνα πλυντήριο 42% 21% φούρνος μικροκυμάτων σίδερο τηλεόραση laptop υπολογιστής Συνολική κατανάλωση 11,04kWh 4% 8% 7% 4% 3% 4% 2% Σχήμα 5.42: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 19/9/

64 Watt Ημερήσια Ισχύς 21/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.43: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 21/9/ :55-09:50,18:00-18:50 ηλεκτρική κουζίνα 09:55-11:55 πλυντήριο ρούχων 10:45-13:45, 16:35-23:55, laptop 12:20-12:40 ηλεκτρική σκούπα 13:25-13:30,19:35-19:45 σεσουάρ 14:05-16:35, 21:20-23:55 τηλεόραση 14:45-15:00 καφετιέρα 15:05-19:00 H/Y κουζίνα πλυντήριο σκούπα σεσουάρ καφετιέρα laptop 29% 16% 1% 1% 2% 3% 4% 5% υπολογιστής 3% τηλεόραση φωτισμός μόνιμες συσκευές Συνολική Κατανάλωση 12,59kWh 36% Σχήμα 5.42: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 21/9/

65 Watt Ημερήσια Ισχύς 23/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.45: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 23/9/ :00-00:50 πλυντήριο πιάτων 00:00-01:40,13:10-22:45 laptop 12:00-12:10 ηλεκτρική σκούπα 15:10-15:50,16:10-16:25,17:15-18:00 ηλεκτρική κουζίνα 17:15-17:20 σεσουάρ 17: , 19:50-23:00 H/Y 19:55-23:20 τηλεόραση 14:00-14:40,17:35-17:55,21:35-22:10 ηλεκτρική κουζίνα πλυντήριο πιάτων σεσουάρ σκούπα 9% 2% 1% κουζίνα 43% τηλεόραση laptop 29% υπολογιστής φωτισμός μόνιμες συσκευές Συνολική κατανάλωση 10,235kWh 4% 4% 3% 5% Σχήμα 5.46: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 23/9/

66 Watt 3000 Ημερήσια Ισχύς 25/9/ :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.47: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης 25/9/ :00-01:40, 16:45-17:30,20:20-23:30 τηλεόραση 12:10-12:20 ηλεκτρική σκούπα 12:30-19:05 laptop 13:10-19:10 H/Y 16:15-17:30,20:20-23:30 τηλεόραση 15:40-15:50 ηλεκτρική κουζίνα 20:45-23:05 πλυντήριο ρούχων Σχήμα 5.48: Διάγραμμα ποσοστού χρησιμοποίησης κάθε συσκευής στις 25/9/

67 Watt Προφίλ λειτουργίας μόνιμων συσκευών Από τις μέρες και ώρες όπου σε λειτουργία βρισκόταν μόνο οι μόνιμες συσκευές, προσδιορίστηκε το ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης των μόνιμων συσκευών το οποίο δίνεται παρακάτω ,46 κατανάλωση μέση ημερήσια κατανάλωση :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Σχήμα 5.49: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης μόνιμων συσκευών τρίτης περιόδου 59

68 5.5 Συμπεράσματα Από τις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν, παρατηρήθηκε μείωση της κατανάλωσης σε σχέση με τη πρώτη περίοδο μετρήσεων, όπου καταγράφηκε η συνήθης κατανάλωση της οικίας. Δίνεται οι συγκεντρωτικοί πίνακες με τα ποσοστά μείωσης ανάμεσα στις διαφορετικές περιόδους: Κατηγορία 1η Περίοδος 2η Περίοδος Ποσοστό Μείωσης Μόνιμες συσκευές 9,139kWh 8,762kWh 4,1% Υπόλοιπες συσκευές 6,08kW 5,267kWh 13,37% Σύνολο Συσκευών 15,22kWh 14,029kWh 7,825% Κατηγορία 1η Περίοδος 3η Περίοδος Ποσοστό Μείωσης Μόνιμες συσκευές 9,139kWh 4,45kWh 51,3% Υπόλοιπες συσκευές 6,08kW 5,617kWh 7,61% Σύνολο Συσκευών 15,22kWh 10,067kWh 33,85% Κατηγορία 2η Περίοδος 3η Περίοδος Ποσοστό Μείωσης Μόνιμες συσκευές 8,762kWh 4,45kWh 49,21% Υπόλοιπες συσκευές 5,267kWh 5,617kWh -6% Σύνολο Συσκευών 14,029kWh 10,067kWh 28,24% Πίνακας 5.4: Ποσοστά μείωσης κατανάλωσης μεταξύ των τριών περιόδων Από τους πίνακες είναι εμφανής η μεγάλη συνεισφορά που είχε το ψυγείο στη συνολική κατανάλωση της οικίας. Με την αφαίρεσή του, παρατηρήθηκε μείωση 50% στη μέση ημερήσια κατανάλωση των μόνιμων συσκευών και έως 33% μείωση στη συνολική κατανάλωση. Παρατηρούμε δηλαδή το μεγάλο ποσοστό ευθύνης που μπορεί να έχει μία μια παλιά και μη ενεργειακή συσκευή στη συνολική κατανάλωση μίας οικίας. Η αύξησης της κατανάλωσης των υπόλοιπων συσκευών ανάμεσα στη 2η με τη 3η περίοδο μετρήσεων, πιθανόν να οφείλεται στη μεγάλη μείωση της ένδειξης της στιγμιαίας κατανάλωσης του μετρητή μετά την αφαίρεση του ψυγείου. 60

69 Watt kwh 16 15, , , η Περιοδος 2η Περιοδος 3η Περιοδος Σχήμα 5.50: Μέση κατανάλωση ενέργειας ,75 κατανάλωση χωρίς ψυγείο μέση ημερήσια κατανάλωση χωρίς ψυγείο , :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 κατανάλωση με ψυγείο μέση ημερήσια κατανάλωση με ψυγείο Σχήμα 5.51: Ημερήσιο προφίλ κατανάλωσης μόνιμων συσκευών. 61