Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Και Μηχανικών Υπολογιστών ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ Εργαστήριο Συστημάτων Αποφάσεων και Διοίκησης Υποστήριξη Αποφάσεων Χάραξης Ενεργειακών και Περιβαλλοντικών Πολιτικών Χάρης Δούκας, Ιωάννης Ψαρράς Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική ΕΜΠ, 2016-2017
Περιεχόμενα Το Πρόβλημα Παράμετροι Ανάλυσης και Αξιολόγησης Εισερχόμενες Ασάφειες Διαχείριση Ασάφειας
Το Πρόβλημα [1/6] Ενεργειακή και Περιβαλλοντική Πολιτική Δεν αρκεί μια τεχνοοικονομική προσέγγιση του προβλήματος Υπάρχουν και κοινωνικό - πολιτικές επιδράσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη Υπό-εκτίμηση δυναμικού χαρακτήρα του σύγχρονου περιβάλλοντος του ενεργειακού τομέα
Το Πρόβλημα [2/6] «Σύγχρονο Περιβάλλον» Συστηματική προσέγγιση Σύνθεση της οικονομικής, περιβαλλοντικής και κοινωνικής διάστασης του ενεργειακού τομέα Εκμετάλλευση των εργαλείων που έχει στη διάθεσή της η Πολιτεία Συνυπολογισμός των χαρακτηριστικών των εμπλεκομένων του ενεργειακού τομέα
Το Πρόβλημα [3/6] Υποστήριξη Αποφάσεων Προώθησης ΑΠΕ ΔΔιαμόρφωση Διαμόρφωση ι α μ ό ρ φ ω σ η Δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ΕΕνεργειακών Ενεργειακών ν ε ρ γ ε ι α κ ώ ν Ε ν ε ρ γ ε ι α κ ώ ν Επιδιώξεων Επιδιώξεων π ι δ ι ώ ξ ε ω ν Ε π ι δ ι ώ ξ ε ω ν - Οικονομικοί Οικονομικοί ι κ ο ν ο μ ι κ ο ί Ο ι κ ο ν ο μ ι κ ο ί - Κοινωνικοί Κοινωνικοί ο ι ν ω ν ι κ ο ί Κ ο ι ν ω ν ι κ ο ί - Περιβαλλοντικοί ε ρ ι β α λ λ ο ν τ ι κ ο ί Π ε ρ ι β α λ λ ο ν τ ι κ ο ί ΕΕπιλογή Επιλογή π ι λ ο γ ή Ε π ι λ ο γ ή ΤΤύπου Τύπου ύ π ο υ Τ ύ π ο υ ΠΠρογραμμάτων Προγραμμάτων ρ ο γ ρ α μ μ ά τ ω ν Π ρ ο γ ρ α μ μ ά τ ω ν - - Ρυθμιστικά Ρυθμιστικά υ θ μ ι σ τ ι κ ά Ρ υ θ μ ι σ τ ι κ ά - - Βασισμένα Βασισμένα α σ ι σ μ έ ν α στην στην τ η ν Αγορά Αγορά γ ο ρ ά Β α σ ι σ μ έ ν α σ τ η ν Α γ ο ρ ά - - Βασισμένα σε Βασισμένων α σ ι σ μ έ ν ω ν σε σε ε Εθελοντικές Εθελοντικές θ ε λ ο ν τ ι κ έ ς Εθελοντικές Β α σ ι σ μ έ ν ω ν Συμφωνίες σ ε Ε θ ε λ ο ν τ ι κ έ ς ΣΣυμφωνίες Συμφωνίες υ μ φ ω ν ί ε ς Σ υ μ φ ω ν ί ε ς - - Διάχυσης Διάχυσης ι ά χ υ σ η ς Δ ι ά χ υ σ η ς ΤΤεχνολογικές Τεχνολογικές ε χ ν ο λ ο γ ι κ έ ς Τ ε χ ν ο λ ο γ ι κ έ ς Επιλογές Επιλογές π ι λ ο γ έ ς Ε π ι λ ο γ έ ς - Υδροηλεκτρικά δ ρ ο η λ ε κ τ ρ ι κ ά Υ δ ρ ο η λ ε κ τ ρ ι κ ά - Ανεμογεννήτριες ν ε μ ο γ ε ν ν ή τ ρ ι ε ς Α ν ε μ ο γ ε ν ν ή τ ρ ι ε ς -Φωτοβολταϊκά -Φωτοβολταϊκά Φ ω τ ο β ο λ τ α ϊ κ ά Φ ω τ ο β ο λ τ α ϊ κ ά - Ηλιακοί λ ι α κ ο ί Συλλέκτες υ λ λ έ κ τ ε ς Η λ ι α κ ο ί Σ υ λ λ έ κ τ ε ς Προώθηση Προώθηση Π ρ ο ώ θ η σ η Π ρ ο ώ θ η σ η ΑΠΕ Π Ε Π Ε
Τύποι Προγραμμάτων Ρ υ θ μ ι σ τ ι κ ά Κ ί ν η τ ρ α Κ α τ α σ κ ε υ ή ς Σ τ α θ μ ώ ν Ο ι κ ο ν ο μ ι κ ά Π α ρ α γ ω γ ή ς Π ρ ο γ ρ α μ μ ά τ ω ν ζ ή τ η σ η ς Ε θ ε λ ο ν τ ι κ ά μ ε π ρ ω τ ο β ο υ λ ί α κ α τ α ν α λ ω τ ώ ν Ν ο μ ο θ ε τ ι κ ά Π λ η ρ ο φ ο ρ ι α κ ά / Δ ι α χ ε ι ρ ι σ τ ι κ ά Το Πρόβλημα [4/6] Τ ύ π ο ι Τύποι Προγραμμάτων Νομοθετικά Ν ο μ ο θ ε τ ι κ ά Μη Μ η Νομοθετικά Ρυθμιστικά Οικονομικά Εθελοντικά με πρωτοβουλία καταναλωτών Πληροφοριακά/ Διαχειριστικά Εξαναγκασμένη παραγωγή Περικοπή στην κατανάλωση καυσίμων Εξαναγκασμένο κλείσιμο σταθμών Πράσινη τιμολόγηση Πιστοποίηση Ατομική υποχρέωση Καταγραφή δυναμικού ΑΠΕ Συμβουλές σε επενδυτές Δημοσιότητα / διαφημιστικές εκστρατείες Βελτιωμένες διαχειριστικές διαδικασίες Ώ Ώθηση θ η σ η προσφοράς π ρ ο σ φ ο ρ ά ς Ώθηση Ώ θ η σ η ζήτησης Κίνητρα Κατασκευής Σταθμών Κ Κίνητρα ί ν η τ ρ α Παραγωγής Εμπορία πιστοποιητικών Φορολογικές ελαφρύνσεις για αγοραστές πράσινης ενέργειας Άμεσες επιδοτήσεις Επιταχυνόμενη απόσβεση Φορολογικές μειώσεις Παροχή δανείων με ευνοϊκές ρυθμίσεις Σταθερές τιμές τιμολόγησης Φορολογικές εξαιρέσεις Ανταγωνιστικές προσφορές μακροχρόνιων ενεργειακών συμβολαίων Enzensberger N, Wietschel M, Rentz O. (2002); Komor P, Bazilian M. (2005)
Τεχνολογικές Δυνατότητες Το Πρόβλημα [5/6] Βασικές Ενεργειακές Πηγές (σύμφωνα με την Οδηγία 2001/77/EC ) Παραγωγή Ηλεκτρισμού (RES-E) Κατηγορίες Χρήσεως Παραγωγή Θερμότητας (RES-H) Μεταφορές (RES-T) Αγροτικό Βιοαέριο Βιοαέριο σπό ΧΥΤΑ Βιοαέριο από Απόβλητα Προϊόντα Ξύλου Απόβλητα Κατεργασίας Ξύλου Αγροτικά Προϊόντα Ενεργειακές Καλλιέργειες Αγροτικά Απόβλητα Βιοαέριο (Στερεή) Βιομάζα (Στερεή) Βιομάζα Βιο-αποσπούμενα Απόβλητα Βιο-Απόβλητα Βιο-Απόβλητα Γεωθερμική Ενέργεια Γεωθερμικός Ηλεκτρισμός Γεωθερμική Θερμότητα Μικρά-Υδροηλεκτρικά (<10 MW) Μεγάλα-Υδροηλεκτρικά (>10 MW) Φωτοβολταϊκά Ηλιακή-Θερμική Ενέργεια Ενέργεια από την Παλίρροια Ενέργεια από τα Κύματα Άνεμος στη Στεριά Άνεμος στη Θάλασσα Μικρά Υδροηλεκτρικά Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Φωτοβολταϊκά Ηλιακός - Θερμικός Ηλεκτρισμός Κύμματα & Παλίρροια Παράκτια Αιολικά Πάρκα Υπεράκτια Αιολικά Πάρκα Ηλιακή-Θερμική Θερμότητα Βιοκαύσιμα EC Directive 2001/77; EC-FP6 Project, SRS NET & EEE
Το Πρόβλημα [6/6] Ερωτήματα προς Διερεύνηση Πώς συμβάλουν τα διαθέσιμα εργαλεία στην επίτευξη των ενεργειακών επιδιώξεων Ποια είναι η αλληλεπίδραση των προτάσεων προώθησης των ΑΠΕ με τα χαρακτηριστικά των εμπλεκομένων της ενεργειακής αγοράς Μοντέλα και Τεχνικές Υποστήριξης Ενεργειακής και Περιβαλλοντικής Πολιτικής
Παράμετροι Ανάλυσης και Αξιολόγησης [1/3] Πολλοί Παράγοντες (Πολλοί Εμπλεκόμενοι) Ένα σετ από εναλλακτικές επιλογές Ένα σετ από δείκτες αξιολόγησης A B { a1,..., an { 1,..., l Ένα σετ από αποδόσεις C ij όπου Cij : ( ai, bj) b b } }
Παράμετροι Ανάλυσης και Αξιολόγησης [2/3] Κριτήρια Εναλλακτικές Α1 Α2.. Αn B1 C11 C12.. C1n B2 C21 C22.. C2n.......... Bl Cl1 Cl2.. Cln Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας
Παράμετροι Ανάλυσης και Αξιολόγησης [3/3] Αριθμητικός Μέσος Ui 1/ n l j 1 C i, j Σταθμισμένος Μέσος Ui l j 1 w c l j j 1 i, j w j
Παράδειγμα ΜΚΑ [1/6]
Παράδειγμα ΜΚΑ [2/6] Συνάρτηση Χρησιμότητας Κριτηρίου, u i : Ui = Δείκτης/100, Γραμμική Συνάρτηση με εύρος [0, 1]. U(P)ε [0, 1], όπου: To έργο CDM συνεισφέρει στην αειφόρο ανάπτυξη όσο μεγαλύτερο είναι το U(P), Μέγιστη συνεισφορά όταν U(P)=1.
Παράδειγμα ΜΚΑ [3/6] Αειφόρος Ανάπτυξη Οικονομική Περιβαλλοντική Κοινωνική Τεχνολογική Για κάθε μία από τις διαστάσεις της αειφόρου ανάπτυξης ένα σύνολο από 11 διεθνώς αποδεκτά κριτήρια επιλέγεται
Παράδειγμα ΜΚΑ [4/6] Κριτήρια Αειφόρου Ανάπτυξης
Παράδειγμα ΜΚΑ [5/6] Εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου Εκπομπές από τα 6 αέρια του θερμοκηπίου: CO2, CH4, N20, HFCs, PFCs, SF6. Δείκτης(%): (A2 A1)/A2 * 100%, όπου A1: Εκπομπές αέριων θερμοκηπίου ανά μονάδα παραγωγής από τις δραστηριότητες του έργου CDM, A2: Εκπομπές αέριων θερμοκηπίου ανά μονάδα παραγωγής από τo σενάριο αναφοράς, Εύρος τιμών δείκτη: 0%, 100%.
Παράδειγμα ΜΚΑ [6/6] Επιπροσθετικότητα Η διακριτή και διατεταγμένη κλίμακα για την αξιολόγηση της επιπροσθετικότητας Καμία Παρακώλυση Πολύ Μικρή Παρακώλυση Πολύ Μικρή έως Μικρή Παρακώλυση Μικρή Παρακώλυση Μικρή έως Μέτρια Παρακώλυση Μέτρια Παρακώλυση Μέτρια έως Μεγάλη Παρακώλυση Μεγάλη Παρακώλυση Μεγάλη έως Πολύ Μεγάλη Παρακώλυση Πολύ Μεγάλη Παρακώλυση Απόλυτη Παρακώλυση Ε1 Ε2 Ε3 Ε4 Ε5 Ε6 Ε7 Ε8 Επιπροσθετικότητα Εμπόδια τεχνολογικά Εμπόδια θεσμικά Εμπόδια σχετικά με την ικανότητα Εμπόδια νομικά-πολιτικά Εμπόδια χρηματοοικονομικά Εμπόδια αγοράς-εμπορίου Εμπόδια περιβαλλοντικά Εμπόδια κοινωνικά και ενημέρωσης
Εισερχόμενες Ασάφειες [1/3] Ασάφεια έννοια που σχετίζεται με την ποσοτικοποίηση της πληροφορίας και οφείλεται κυρίως σε μη-ακριβή (imprecise) δεδομένα Το πρόβλημα δεν οφείλεται τόσο στις έννοιες που χρησιμοποιούνται όσο στην αντίληψη που έχει ο καθένας για λεκτικούς προσδιορισμούς ποσοτικών μεγεθών Κάνει πολύ Ζέστη πότε είναι αληθής αυτή η πρόταση;
Παράμετροι Πολυκριτηριακού Προβλήματος (επιδόσεις, βάρη, κατώφλια) Εισερχόμενες Ασάφειες [2/3] Ποιοτική πληροφορία Ελλιπής γνώση σχετικά με τις παραμέτρους του προβλήματος Αδυναμία απόκτησης ακριβούς τιμής για κάποιες παραμέτρους
Εισερχόμενες Ασάφειες [3/3] Προτιμήσεις Εμπειρογνωμόνων Φύση Δεικτών Ποσοτική» Ποιο είναι το κόστος της Εναλλακτικής Α; Ποιοτική» Κριτήρια Οπτικής όχλησης» Ποια είναι η συνεισφορά της στην τοπική ανάπτυξη;» Συνεισφορά στην Ανταγωνιστικότητα της οικονομίας
Κλασσική θεωρία της λογικής δύο τιμών Διαχείριση Ασάφειας [1/6] Η χαρακτηριστική συνάρτηση συσχέτισης μ Α ορίζει μια ξεκάθαρη διάκριση μεταξύ των μελών και των μη-μελών του Α. Έτσι η μ Α δίνει σε κάθε x μια από δυο τιμές: μ Α(x) =1 εάν και μόνο εάν x<x τ, μ Α(x) =0 εάν και μόνο εάν x>x τ. Άρα, απαιτείται ένα αυστηρό όριο x T για τον προσδιορισμό μιας ξεκάθαρης διάκρισης μεταξύ των αποδεκτών τιμών (x< x T ) και των μηαποδεκτών τιμών (x> x T ). Συχνά, ένα αυστηρό όριο είναι πρακτικά μηρεαλιστικό.
Λογική Πολλαπλών Τιμών Διαχείριση Ασάφειας [2/6] μ Α (χ) = μ Α 0 χ τ χ Μια συνάρτηση συσχέτισης ορίζει τη μερική συμμετοχή σε ένα σύνολο. Άρα η μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη είναι βαθμιαία και όχι απότομη. Η συνάρτηση συσχέτισης δίνει σε κάθε x μια τιμή από 0 έως 1, υποδηλώνοντας τον βαθμό συσχέτισης. Άρα, σε αυτή την περίπτωση απαιτείται ένα εύκαμπτο όριο για τον προσδιορισμό μιας ενδιάμεσης αποτίμησης μεταξύ των αποδεκτών και των μη-αποδεκτών τιμών
Διαχείριση Ασάφειας [3/6] Σύνολα (Κλασσικά) Ένα στοιχείο είναι μέλος ή όχι Αληθές ή ψευδές είναι οι μόνες δυνατότητες Ασαφή Σύνολα Ένα αντικείμενο μπορεί να ανήκει μερικώς σε ένα σύνολο Ο βαθμός συμμετοχής στο σύνολο ονομάζεται συνάρτηση συσχέτισης ή συμμετοχής (membership function f(x)) f(x)=0 το αντικείμενο δεν ανήκει στο σύνολο f(x)=1 είναι σίγουρα μέλος του συνόλου Οι υπόλοιπες τιμές για την f(x) δείχνουν το βαθμό συμμετοχής
Διαχείριση Ασάφειας [4/6] Η ασαφής λογική είναι μια επέκταση της αριστοτέλειας λογικής Μια πρόταση έχει κάποιο βαθμό αληθείας Δεν είναι απλά αληθής ή ψευδής. Επανάσταση στη θεωρία της λογικής, γιατί ξέφυγε από το μοντέλο του «0-1», «αληθές-ψευδές».
Παράδειγμα Λογικής Πολλαπλών Τιμών Διαχείριση Ασάφειας [5/6] Τρεις γλωσσικές τιμές γλωσσικούς όρους: ~ A 1= «Αποδεκτό», A ~ ~ i ( 1 ~ ~ A, A 2 και A 3 ) ορίζουν την συνεισφορά του x στην ΑΑ σε ~ A 2 = «Αποδεκτό υπό όρους», ~ A 3 = «Μη-αποδεκτό».
Διαχείριση Ασάφειας [6/6] Οι Γλωσσικές Μεταβλητές διαφέρουν από τις Αριθμητικές διότι οι τιμές τους δεν είναι αριθμοί αλλά λέξεις ή φράσεις (Zadeh 1975) Ορίζονται ως ένα σύνολο γλωσσικών όρων S { s0, s1,..., sk } Συνάρτηση Συσχέτισης