Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις - Εγκαταστάσεις Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας

Ενοτητα 4 η Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις - Εγκαταστάσεις Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας 08/10/2015 Γιώργος Χ. Χριστοφορίδης Αναπλ. Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχ. Τ.Ε. ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας 1

Περίγραμμα Ενότητας Επίδραση ΑΠΕ στο δίκτυο Ο ρόλος των κτιρίων Διαχείριση ζήτηση ενέργειας Πολιτικές συμψηφισμού 2

Το NZEB ως σύστημα Χωρίς τα «δίκτυα» δεν νοείται NZEB ή ZEB Κυριαρχεί η αλληλεπίδραση με το ηλεκτρικό δίκτυο 3

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο ΟΙ ΑΠΕ είναι απαραίτητες στα NZEB Αλλά: Είναι μεταβλητές Δεν έχουν εγγυημένη παραγωγή Απαιτούν την ύπαρξη αποθήκευσης ή του δικτύου για να βασιστεί κάποιος πάνω τους 100% Και γενικά μπορεί να προκαλέσουν ανεπιθύμητες παρενέργειες στο δίκτυο 4

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Μεταβλητότητα ΦΒ Πηγή:IEEE-PES 5

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Μεταβλητότητα ΦΒ (Κρήτη) Πηγή:ΑΔΜΗΕ 6

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Επίδραση στο δίκτυο Πηγή:IEEE-PES 7

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Το φαινόμενο της πάπιας (duck effect) 8

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Το φαινόμενο της Πάπιας στην Κρήτη Μέγιστη διείσδυση: 35%, Πάσχα 2014, 80MW 9

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Ευελιξία (Flexibility): Απαραίτητη από τις λοιπές μονάδες Πηγή: IEEE 10

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Χρειάζεται αναπροσαρμογή χρεώσεων? 11

Η επίδραση των ΑΠΕ στο δίκτυο Ειδικά για τους μικρούς καταναλωτές (νοικοκυριά)? 12

Ο Ρόλος των κτιρίων και ειδικά των NZEB Διαχείριση ζήτησης ισχύος (demand side management) Μετατόπιση φορτίων (load shifting) Παροχή ευελιξίας (flexibility) Λειτουργία πολλών κτιρίων σε μικροδίκτυα (microgrids) Αποθήκευση 13

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Για ποιο λόγο? 14

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Μέγιστη ζήτηση ~8GW, ελάχιστη ~4,5GW Η μέγιστη ζήτηση απαιτείται μόνο για 3-4 ώρες. Αλλά οι επενδύσεις, συντηρήσεις κτλ γίνονται με βάση αυτήν 15

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Η αλλαγή της ζήτησης ενέργειας του καταναλωτή με διάφορες μεθόδους έτσι ώστε: Να οδηγήσει σε μικρότερη κατανάλωση στις ώρες αιχμής Μετατοπίσει την κατανάλωση σε ώρες χαμηλής ζήτησης ενέργειας (π.χ. νύχτα) Παρότι αυτά δε συνεπάγονται μείωση της κατανάλωσης γενικά, μειώνουν την ανάγκη για επενδύσεις στο δίκτυο ή/και σε μονάδες παραγωγής για την κάλυψη των αιχμών 16

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Δράσεις που γίνονται στην πλευρά του καταναλωτή, όπως μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας ή διόρθωση συντελεστή ισχύος Συμφωνίες για μείωση φορτίου μετά από αίτημα, συμβάσεις διακοπής, άμεσος έλεγχος φορτίου κτλ Εναλλαγή καυσίμου, π.χ. από ηλεκτρική ενέργεια σε καύση αερίου για θέρμανση νερού Σημαντική κατηγορία η αλλαγή της ζήτησης του καταναλωτή μετά από συγκεκριμένο «σήμα» (demand response) 17

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Παραδείγματα: Φόρτιση μπαταριών για την αποθήκευση ηλεκ. ενέργειας σε ώρες χαμηλής ζήτησης, ώστε να εκφορτιστούν σε περιόδους υψηλής ζήτησης. Παροχή υπηρεσιών στους διαχειριστές δικτύου στο να ισοσταθμίσουν εξισορρόπηση της διαλείπουσας ηλεκτροπαραγωγής από ΑΠΕ Σε κάθε περίπτωση όμως, απαιτούνται κίνητρα στον καταναλωτή! 18

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Price-Based options Time-of-Use, TOU Real-Time Price, RTP Critical-Peak Pricing, CPP Demand Response (DR) Incentive-Based options Ancillary Services Programs Demand Bidding/Buyback Emergency DR programs Interruptible/Curtailable Service Direct Load Control Programs 19 Source: FERC(2006)Benefits of Demand Response in Electricity Markets and Recommendations for Achieving Them.

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Μπορεί όντως να επηρεαστεί επαρκώς η ζήτηση? 20

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Τι μπορεί να ζητηθεί από το σύστημα-κτίριο? B. Priya Esther, K. Sathish Kumar, A survey on residential Demand Side Management architecture, approaches, optimization models and methods, Renewable 21 and Sustainable Reviews, Volume 59, 2016, 342 351

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Πως μπορεί να επιτευχθούν οι στόχοι? 22

Διαχείριση ζήτησης ισχύος Και ποια τα προαπαιτούμενα? Το «έξυπνο» σπίτι σε περιβάλλον «έξυπνου» δικτύου 23 B. Priya Esther, K. Sathish Kumar, A survey on residential Demand Side Management architecture, approaches, optimization models and methods, Renewable and Sustainable Reviews, Volume 59, 2016, 342 351

Διείσδυση ΑΠΕ στα κτίρια Συνδυασμός ευνοϊκών πολιτικών και ραγδαίας μείωσης κόστους 24

Διείσδυση ΑΠΕ στα κτίρια Η συστηματική διείσδυση ΑΠΕ στα κτίρια ξεκίνησε με το πρόγραμμα ΦΒ στις στέγες. Στο τέλος του 2015: 350MWp στο Δ.Δ. και 24MW ΜΔΝ Αποτελούν το 14,4% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος από ΦΒ στην Ελλάδα Συνεισφορά ΦΒ στην ηλεκτροπαραγωγή αυξανόμενη (2,9% - 6,1% - 6,8% για τα έτη 2012-14) Ωστόσο, η ανάπτυξη βασίστηκε σε ένα στρεβλό μοντέλο. Αποτέλεσμα: «πάγωμα» νέων εγκαταστάσεων 25

Από τις «εγγυημένες τιμές» στο συμψηφισμό 26

Από τις «εγγυημένες τιμές» στο συμψηφισμό Αποδεικνύεται γενικά ότι η μετάβαση από τις υψηλές και ελκυστικές Feed-In-Tariffs είναι αργή και καθόλου εύκολη. Η μείωση του κόστους Φ/Β συστημάτων έχει καταστήσει την τεχνολογία ιδιαίτερα ανταγωνιστική σε περιοχές με υψηλό ηλιακό δυναμικό. Απαιτούνται πολιτικές που να εξακολουθούν να ευνοούν καθαρές μορφές ενέργειας όπως τα Φ/Β, χωρίς όμως στρεβλώσεις και προβλήματα του παρελθόντος. Μία λύση: Ο Ενεργειακός Συμψηφισμός (Net-Metering) Εφαρμογή από το Μάιο 2015 27

Ο συμψηφισμός ενέργειας (net-metering) 28

Η πολιτική net-metering Τα τιμολόγια και οι χρεώσεις ηλεκτρικής ενέργειας διαφέρουν πολύ από χώρα σε χώρα. Αν και η ιδέα του ενεργειακού συμψηφισμού είναι απλή, στην πράξη οι εφαρμοζόμενες πολιτικές απέχουν μεταξύ τους. Έτσι, παρατηρούνται διαφοροποιήσεις ανάλογα με: Το χρονικό διάστημα συμψηφισμού (ημέρα, μήνας, κτλ) Τι ακριβώς θα συμψηφίζεται από τις χρεώσεις ηλεκ. ενεργ. Τι θα συμβαίνει με τυχόν περίσσεια παραγόμενη ενέργεια Αν θα επιβάλλονται επιπλέον χρεώσεις κτλ 33

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Η τελική μορφή της πολιτικής κινείται μεταξύ του μερικού συμψηφισμού (partial-netting) και της αυτοπαραγωγής Βασικά χαρακτηριστικά: Επιτρέπεται η μεταφορά πλεονάζουσας παραγωγής, ο συμψηφισμός της όμως γίνεται μόνο με το μέρος του κόστους που αντιστοιχεί στην παραγωγή Ενθαρρύνεται η ιδιοκατανάλωση Μέρος μόνο των φόρων και των χρεώσεων δικτύου συμψηφίζεται, ανάλογα με την ιδιοκατανάλωση 34

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Κόστος Ηλεκτρικής Ενέργειας Οικιακό τιμολόγιο Γ1, χωρίς χρονοχρέωση 35

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Κόστος Ηλεκτρικής Ενέργειας Βιομηχανικό τιμολόγιο ΧΤ Γ22, χωρίς χρονοχρέωση Φόροι 36

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Η πολιτική του συμψηφισμού οδηγεί σε έμμεση αποζημίωση της παραγόμενης kwh ανάλογα με το βαθμό ιδιοκατανάλωσης. Παράδειγμα: Έστω 3φ καταναλωτής με 2200kWh ανά τετράμηνο. Με βάση το τιμολόγιο Γ1, το κόστος ανέρχεται σε 0,23 /kwh Έστω ότι και η παραγωγή είναι επίσης 2200kWh το ίδιο διάστημα Ο παραγωγός όμως δε θα «αποφύγει» και τα 0,23 /kwh Αρχικά «χάνει» το κομμάτι που αντιστοιχεί στις ΥΚΩ (~4,5c /kwh) και στις πάγιες χρεώσεις (~0,5c /kwh) Συνεπώς, το άνω κατώφλι της αποζημίωσης για τον παραγωγό είναι ~18c ανά kwh που παράγεται από το Φ/Β σύστημα 37

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Στη συνέχεια «χάνει» και μέρος από τις χρεώσεις δικτύου και του ΕΤΜΕΑΡ, ανάλογα με το ποσοστό ιδιοκατανάλωσης. Εάν όλη η παραγόμενη Φ/Β ενέργεια εγχέεται στο δίκτυο (0% ιδιοκατανάλωση), τότε η αποζημίωση περιορίζεται σε ~11,6c /kwh Συνεπώς, η αποζημίωση θα είναι μεταξύ [11,6-18] c /kwh Για πρακτικές τιμές του ποσοστού ιδιοκατανάλωσης (~30%), η αποζημίωση προκύπτει περίπου στα 13,5c /kwh Αυτό σημαίνει ότι το κίνητρο για αύξηση της ιδιοκατανάλωσης είναι ιδιαίτερα σημαντικό. 38

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Ένα παράδειγμα οικιακού αυτοπαραγωγού (Γ1) Βασικές παράμετροι: Κόστος Εγκατάστασης 1400 /kwp Κόστος σύνδεσης 390 Κόστος Λειτ. & Συντήρ. 1,5 % του κεφ. κόστους Επιτόκιο Προεξόφλησης 5 % Διάρκεια Επένδυσης 20 χρόνια Πληθωρισμός 2 % Ετήσια αύξηση κόστους ηλεκτρικής ενέργειας 2% (μόνο για τις ανταγωνιστικές και ρυθμιζόμενες χρεώσεις 39

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα 3φ, 25kVA, περιοχή Θεσσαλονίκης Μεταβολή τετραμηνιαίας κατανάλωσης Κόστος εγκατάστασης 1400 /kwp Ιδιοκατανάλωση 30% 40

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Μεταβολή κόστους εγκατάστασης Κατανάλωση 2200kWh/4μηνο Ιδιοκατανάλωση 30% 41

Η πολιτική net-metering στην Ελλάδα Μεταβολή συντελεστή ιδιοκατανάλωσης Κατανάλωση 2200kWh/4μηνο Κόστος εγκατάστασης 1400 /kwp 42

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Διαθέσιμο: pvnet.ee.teiwm.gr:8080 5 Κατηγορίες δεδομένων εισόδου Α. Παραγωγή: Είτε κλικ στο χάρτη, είτε εισαγωγή συντεταγμένων 43

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Α. Παραγωγή: Κλίση, Αζιμούθιο, Βάση κλιματικών δεδομένων PVGIS Απώλειες συστήματος Ετήσια μείωση απόδοσης Εγκατεστημένη ισχύς 44

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Β. Κατανάλωση: Τετραμηνιαία, Διμηνιαία Μηνιαία 45

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Γ. Κόστος Ηλεκτρικής Ενέργειας: Σε κατηγορίες κόστους για ομοιομορφία, αναγωγή σε /kwh Απαιτείται η γνώση του τιμολογίου που μας ενδιαφέρει Τυπικές τιμές για το τιμολόγιο Γ1 (2015) 46

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Γ. Κόστος Ηλεκτρικής Ενέργειας: Σε κατηγορίες κόστους για ομοιομορφία, αναγωγή σε /kwh Απαιτείται η γνώση του τιμολογίου που μας ενδιαφέρει Τυπικές τιμές για το τιμολόγιο Γ1 (2015) 47

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Δ. Συμψηφισμός: Επιλογή για πλήρη ή μερικό συμψηφισμό Στην Ελλάδα εφαρμόζεται ο μερικός συμψηφισμός Επιλογή ποσοστού κάθε κατηγορίας που συμμετέχει στο συμψηφισμό (χωρίς tick δε συμμετέχει καθόλου) 48

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Ε. Οικονομικές παράμετροι: Κόστος εγκατάστασης Επιτόκιο προεξόφλησης Έξοδα συντήρησης/λειτουργίας, ασφάλισης Πληθωρισμός (εξόδων/ηλεκτρικής ενέργειας) 49

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Αποτελέσματα (για συγκεκριμένη εγκατεστημένη ισχύ) Χρηματορροές, μεταβολή IRR Συνολική ΚΠΑ, IRR και DPP 50

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Εργαλείο Net-Metering Αποτελέσματα (παραμετρικά) 51

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 η - (NZEB) Ορισμός και Πολιτικές Ευχαριστώ για την προσοχή σας! 52