HELECO 05 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΕΠΙΠΕ Ο Αθανάσιος Νταγκούµας, Νίκος Λέττας, ηµήτρης Τσιαµήτρος, Γρηγόρης Παπαγιάννης, Πέτρος Ντοκόπουλος Εργαστήριο Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης 1
ΣΥΣΤΗΜΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ECMS) ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της εργασίας είναι να παρουσιάσει τα αποτελέσµατα σχετικά µε τις οικονοµικές και περιβαλλοντικές επιδράσεις της εφαρµογής ενός Συστήµατος ιαχείρισης Κατανάλωσης Ενέργειας (Energy Consumption Management System -ECMS) σε Ευρωπαϊκό επίπεδο. Για την ανάλυση χρησιµοποιήθηκαν το λογισµικό WASP IV για την µελλοντική επέκταση του συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και το λογισµικό LEAP2000 για την προσοµοίωση του ενεργειακού συστήµατος. Τα αποτελέσµατα από τα διάφορα σενάρια δείχνουν ότι µε µια λογική διείσδυση του ECMS στην αγορά, µπορεί να επιτευχθεί εξοικονόµηση 15% στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και µείωση 13% στις εκποµπές ρύπων CO2. 2
ΣΥΣΤΗΜΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ECMS) ABSTRACT Scope of this paper is to present the results regarding the economic and environmental impacts of the implementation of an Energy Consumption Management System - ECMS in the European level. For the analysis of the ECMS application the WASP IV software was used for the energy system expansion planning and the LEAP2000 software for the simulation of the energy system. The results by the various scenarios show that with a reasonable penetration of ECMS in the market, a saving of 15% can be achieved in the electric energy consumption and a 13% reduction in the CO2 emissions. 3
ΣΥΣΤΗΜΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ECMS) Σκοπός: Εξοικονόµηση Ηλεκτρικής Ενέργειας βασισµένη σε σηµειακό έλεγχο των ηλεκτρικών φορτίων µε χρήση των γραµµών µεταφοράς ισχύος για τη µετάδοση των σηµάτων ελέγχου (Power Line Communication - PLC). Υλοποίηση: Χρήση µιας πρότυπης συσκευής σηµειακού ελέγχου, η οποία ονοµάζεται Power Management Switch (PMS).Στέλνει και λαµβάνει εντολές µέσω των γραµµών ισχύος. Οι µονάδες PMS επικοινωνούν µέσω PLC µε τη Μονάδα ιαχείρισης Ελέγχου (CMU). Τα CMUs τα οποία ανήκουν σε διαφορετικά δευτερεύοντα µετασχηµατιστών ισχύος συνδέονται µε µια Μονάδα Ελέγχου (CLU). 4
ΣΥΣΤΗΜΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ECMS) Τοπικός Χρήστης Μονάδα Εντολών CMU PMS Μονάδα Ελέγχου CLU Τοπικό ίκτυο Μονάδα Εντολών CMU PMS Internet, PSTN, ISDN Μονάδα Εντολών CMU PMS Αποµακρυσµένος Χρήστης 5
ΣΕΝΑΡΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Παραµετρική ανάλυση µετολογισµικό LEAP: εδοµένα (Στατιστικά). Προφίλ παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Προφίλ ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας Τυπικές καµπύλες φορτίου Απόδοση Σ.Π.Η.Ε. και απώλειες µεταφοράς Πεδία εφαρµογής του PMS. Ανάλυση της διείσδυσης στην αγορά Αναµενόµενη εξοικονόµηση 6
ΣΕΝΑΡΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ιείσδυση της τεχνολογίας PMS στην αγορά: Έτος έναρξης : 2005. Εκθετική αύξηση µέχρι το 2008 και σταθερή διείσδυση µέχρι το 2020. Τρία σενάρια διείσδυσης: Χαµηλή διείσδυση: 4% για τη βιοµηχανία, 12% για τα οικιακά κτίρια, 15% για τις υπηρεσίες και 30% για το δηµόσιο φωτισµό. Μέση διείσδυση: 7,5% για τη βιοµηχανία, 25% για τα οικιακά κτίρια, 30% για τις υπηρεσίες και 50% για το δηµόσιο φωτισµό. Υψηλή διείσδυση: 12% για τη βιοµηχανία, 40% για τα οικιακά κτίρια, 45% για τις υπηρεσίες και 70% για το δηµόσιο φωτισµό. Αναµενόµενη εξοικονόµηση ενέργειας: % ποσοστό εξοικονόµησης ανά τοµέα και συνολικά: 10, 20, 30. 7
ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ Επιδράσεις από την εφαρµογή του ECMS. Εξοικονόµηση καυσίµων. Μείωση της Μέγιστης Ζήτησης Ισχύος. Μείωση επενδύσεων για ανίδρυση νέων Σ.Π.Η.Ε. Μείωση εκποµπών αερίων (CO 2, SO x, NO x,). 8
ΜΕΙΩΣΗ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΛΛΑ Α ΕΩΣ ΤΟ 2020. 4.00 3.50 3.00 2.50 Billion Kg 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 LOW PENETRATION MEDIUM PENETRATION HIGH PENETRATION Industry Residential Services Street Lighting 9
ΜΕΙΩΣΗ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΕ ΕΩΣ ΤΟ 2020. 90.00 80.00 70.00 60.00 Billion Kg 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 LOW PENETRATION MEDIUM PENETRATION HIGH PENETRATION Industry Residential Services Street Lighting 10
H αναµενόµενη εξοικονόµηση από την εφαρµογή του ECMS στην Ε.Ε. ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΑΜΗΛΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ ΜΕΣΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ ΥΨΗΛΗ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗ Φωτισμός οδών Πρωτογενής ενέργεια (%) 0,185 0,303 0,411 Εκπομπές ρύπων (%) 0,27 0,391 0,525 Δαπάνες ανίδρυσης (%) 0,487 0,972 1,255 Αιχμή φορτίου (%) 0,178 0,302 0,42 Οικιακός τομέας Πρωτογενής ενέργεια (%) 0,427 0,876 1,404 Εκπομπές ρύπων (%) 0,523 1,075 1,736 Δαπάνες ανίδρυσης (%) 1,395 2,775 4,59 Αιχμή φορτίου (%) 0,405 0,851 1,376 Άλλες υπηρεσίες Πρωτογενής ενέργεια (%) 0,527 1,051 1,612 Εκπομπές ρύπων (%) 0,708 1,458 2,265 Δαπάνες ανίδρυσης (%) 1,607 3,28 5,082 Αιχμή φορτίου (%) 0,549 1,102 1,688 Βιομηχανία Πρωτογενής ενέργεια (%) 0,211 0,401 0,589 Εκπομπές ρύπων (%) 0,287 0,5 0,76 Δαπάνες ανίδρυσης (%) 0,592 1,221 1,7 Αιχμή φορτίου (%) 0,197 0,403 0,588 11
Άµεσες επιπτώσεις από τα διαφορετικά σενάρια εξοικονόµησης και διείσδυσης για την Ελλάδα και την ΕΕ ιείσδυση ECMS ΧΑΜΗΛΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ ΜΕΣΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ ΥΨΗΛΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ Εξοικονόµηση ενέργειας (%) 10% 20% 30% 10% 20% 30% 10% 20% 30% ΕΛΛΑ Α απάνες επένδυσης (%) 3,45 6,71 9,82 6,86 13,38 19,55 10,70 20,51 30,1 Εκποµπές CO2 (%) 2,94 5,79 8,58 3,73 7,23 10,67 5,91 11,45 17,2 Μέγιστη ισχύς (%) 1,45 2,83 4,19 2,83 5,51 8,22 4,28 8,38 12,23 Πρωτογενής ενέργεια (%) 2,04 3,98 5,86 3,07 5,98 8,87 4,96 9,75 14,49 ΕΕ απάνες επένδυσης (%) 3,41 6,63 9,71 6,75 13,08 19,05 10,30 19,80 29,02 Εκποµπές CO2 (%) 1,65 3,18 4,63 3,32 6,44 9,34 4,99 9,78 14,5 Μέγιστη ισχύς (%) 1,30 2,49 3,63 2,55 4,91 7,22 3,92 7,67 11,31 Πρωτογενής ενέργεια (%) 1,18 2,19 3,23 2,34 4,54 6,69 3,57 6,92 10,2 12
ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ Συµπεράσµατα Η εφαρµογή της τεχνολογίας PMS στον τριτογενή και οικιακό τοµέα µπορεί να οδηγήσει σε σηµαντικά οφέλη. Τα αντίστοιχα κέρδη στους τοµείς του δηµόσιου φωτισµού και της βιοµηχανίας είναι χαµηλότερα, λόγω της χαµηλής κατανάλωσης ισχύος και της χαµηλής αναµενόµενης διείσδυσης του ECMS αντίστοιχα. Στην περίπτωση υψηλής διείσδυσης η συνολική εξοικονόµηση σε πρωτογενή ενέργεια είναι 10%, η αντίστοιχη µείωση των αέριων ρύπων φθάνει σε 15%, ενώ η µείωση της αιχµής ισχύος οδηγεί σε εξοικονόµηση πόρων για νέες εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας έως 30%. KEYWORDS: Επικοινωνίες µέσω γραµµών ισχύος, εξοικονόµηση ηλεκτρικής ενέργειας, προγραµµατισµός ενεργειακών συστηµάτων και διαχείριση φορτίων 13