Διαχρονική Μεταβολή Ηλεκτροπαραγωγής στον Πλανήτη μας (1980-2020). Αποτελεί η Ηλεκτρική Ενέργεια το δρόμο για μια πράσινη ενεργειακή λύση;

1. Εγκατεστημένη Ηλεκτρική Ισχύς σε Πλανητικό Επίπεδο

Η ηλεκτρική ενέργεια θεωρείται ως η πιο εύχρηστη ενεργειακή μορφή που χρησιμοποιεί ο άνθρωπος στη σύγχρονη εποχή. Αποτελεί άλλωστε ένα κοινωνικό κεκτημένο

τουλάχιστον στις βιομηχανικές χώρες του πλανήτη μας, δεδομένου ότι υποστηρίζει το σύνολο των καθημερινών ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Σήμερα, η ηλεκτρική ισχύς των εγκατεστημένων μονάδων ηλεκτροπαραγωγής στον πλανήτη μας ξεπερνάει τα 7100GW_e, ενώ η αντίστοιχη ετήσια ηλεκτροπαραγωγή υπερβαίνει τις 27.000TWh_e, οδηγώντας σε μια μέση ετήσια κατά κεφαλήν κατανάλωση που κυμαίνεται στα επίπεδα των 3500kWh_e/έτος/cap.

Από τα διαθέσιμα στοιχεία, τα τελευταία σαράντα χρόνια παρατηρείται υπερτριπλασιασμός της εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος, από 2000GW_e το 1980 (Σχήμα 1), σε περίπου 7200GW_e σήμερα, με κύριους άξονες αύξησης την Κίνα αλλά και τις υπόλοιπες αναπτυσσόμενες χώρες της Ασίας (ιδιαίτερα την τελευταία εικοσαετία) καθώς και τις ΗΠΑ. Πράγματι, στα τέλη του 2020 η εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς στις χώρες της βόρειας Αμερικής (ΗΠΑ-Καναδάς) ξεπέρασε τα 1300GW_e (Σχήμα 2), με την πλειοψηφία της οποίας ναι μεν να βασίζεται σε θερμικούς σταθμούς, εντούτοις τη συμμετοχή των ΑΠΕ να ξεπερνάει τα 400GW_e, τιμή υπερτριπλάσια των 120GW_e που καταγράφηκαν στα τέλη της προηγούμενης δεκαετίας. Ειδικότερα τα αιολικά πάρκα συμμετέχουν με περίπου 140GW_e (το 2010 η αντίστοιχη τιμή ήταν μόλις 40GW_e) υπερβαίνοντας από μόνα τους την εγκατεστημένη ισχύ των υφιστάμενων εν λειτουργία πυρηνικών σταθμών.

Αντίστοιχα στην Ευρώπη, η συνολικά εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς ξεπέρασε τα 1200 GW_e έναντι των 900 GW_e που καταγράφηκε το 2010, ενώ σημαντική εξέλιξη αποτελεί το γεγονός ότι περισσότερο από το 50% των εν λειτουργία εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής προέρχεται από σταθμούς αξιοποίησης ΑΠΕ. Η μεγαλύτερη όμως με διαφορά αύξηση καταγράφεται στην ασιατική ήπειρο, δεδομένου ότι η εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς (κυρίως της Κίνας, αλλά και της Ιαπωνίας, της Ινδίας και του Ιράν) αντιπροσωπεύει σχεδόν το 50% του συνόλου του πλανήτη μας, καθώς πλησιάζει τα 3300 GW_e. Αν και η πλειοψηφία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στην Ασία είναι θερμικοί σταθμοί (περίπου 2000 GW_e), είναι σημαντικό ότι οι ανανεώσιμης προέλευσης σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής στη συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή υπερβαίνουν τα 1100 GW_e.

Στην αντίπερα όχθη μπορεί κανείς να κατατάξει τις περιοχές της Κεντρικής και Νότιας Αμερικής και κυρίως την Αφρική, όπου τα εν λειτουργία εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής είναι περιορισμένα αναλογικά με τον πληθυσμό των συγκεκριμένων περιοχών. Ως μόνο θετικό θα μπορούσε επίσης κανείς να χαρακτηρίσει το γεγονός ότι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ανανεώσιμης προέλευσης αποτελούν την πλειοψηφία των σταθμών στις περιοχές της Κεντρικής και Νότιας Αμερικής.

Συνοψίζοντας, σε πλανητικό επίπεδο το 58% της εγκατεστημένης (2019) πλανητικής ηλεκτρικής ισχύος αντιπροσωπεύει θερμικές μονάδες (άνθρακα, φυσικού αερίου και πετρελαίου), το 18% αντιστοιχεί σε υδροηλεκτρικά έργα, οι υπόλοιπες ΑΠΕ (κυρίως αιολικά και φωτοβολταϊκά) αντιπροσωπεύουν το 19% της εγκατεστημένης πλανητικής ισχύος, ενώ τα πυρηνικά εργοστάσια έχουν συρρικνωθεί στο ποσοστό του 5%, Σχήμα 3.

2. Ιστορική Εξέλιξη Ηλεκτρικής Παραγωγής

Η αντίστοιχη συμμετοχή των επιμέρους ενεργειακών πηγών στην ετήσια ηλεκτροπαραγωγή την τελευταία τριακονταπενταετία (1985-2020) παρουσιάζεται στο Σχήμα 4. Ανάμεσα στα ενδιαφέροντα συμπεράσματα που προκύπτουν από την ανάλυση των επίσημων στοιχείων είναι η αύξηση κατά περισσότερο από 150% της ηλεκτρικής παραγωγής σε διάστημα 35 ετών, η οποία πλησιάζει πλέον τις 30000 TWh_e. Αναλύοντας περαιτέρω την προναφερθείσα τιμή μπορεί κανείς να παρατηρήσει την κυρίαρχη συμμετοχή των θερμικών σταθμών σε ποσοστό περίπου 60% στην κάλυψη της ηλεκτρικής ζήτησης, τη σταθερή συμμετοχή των πυρηνικών σταθμών καθώς και των υδροηλεκτρικών στο πλανητικό ισοζύγιο ηλεκτροπαραγωγής αλλά και τη διαρκώς αυξανόμενη συμβολή των λοιπών ΑΠΕ, η οποία μέχρι το 2000 ήταν ιδιαίτερα περιορισμένη. Αξίζει να σημειωθεί επίσης αφενός η σταδιακά μειούμενη συμμετοχή του πετρελαίου και αφετέρου η διαρκώς ενισχυόμενη συμμετοχή του φυσικού αερίου στην πλανητική ηλεκτροπαραγωγή, ενώ παρά τις συνεχείς εκκλήσεις των ειδικών για ανακοπή της επερχόμενης κλιματικής αλλαγής, ο άνθρακας εξακολουθεί να αποτελεί το κυρίαρχο καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, συνοδευόμενος από σημαντικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (περίπου 1kg CO₂/kWh_e).

Προσπαθώντας να εξηγήσουμε τη διαφορετική εικόνα που παρουσιάζουν τα Σχήματα 3 και 4 όσον αφορά τα ποσοστά της εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος και της συμμετοχής στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας των διαφορετικών ενεργειακών πηγών είναι σημαντικό να τονισθεί ο διαφορετικός βαθμός χρήσης των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, όπως αυτός εκφράζεται μέσω του συντελεστή αξιοποίησης (Capacity Factor “CF“) των εν λειτουργία μονάδων. Πράγματι, η αποδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια “Ε” σε χρονικό διάστημα “Δt” από οποιονδήποτε σταθμό ηλεκτροπαραγωγής εκφράζεται με τη βοήθεια της εξίσωσης (1):

Ε=CF.Po.Δt  ή  Ey=CFy.Po.8760

(1)

όπου “P_o” είναι η ονομαστική ισχύς του σταθμού. Σε ετήσια βάση, οπότε Δt=8760h/year, προκύπτει η ετήσια ηλεκτροπαραγωγή “E_y“, εφόσον χρησιμοποιηθεί και η αντίστοιχη τιμή του “CF_y“. Στο πλαίσιο αυτό αξίζει να αναφερθεί ότι η τιμή του συντελεστή αξιοποίησης διαφοροποιείται σημαντικά ανάμεσα στις επιμέρους ενεργειακές τεχνολογίες, καθώς τιμές του CF στα επίπεδα του 70%-90% καταγράφονται για τους μεγάλους σταθμούς άνθρακα και τα πυρηνικά εργοστάσια, ενώ αντίστοιχα οι τιμές του CF κυμαίνονται μεταξύ 15%-20% για φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις και 25%-35% για χερσαία και 30%-50% για υπεράκτια αιολικά πάρκα. Συνεπώς, π.χ. για την ίδια ετήσια παραγωγή ενός σταθμού άνθρακα απαιτείται η εγκατάσταση υπερτριπλάσιας (μέγιστης) ισχύος φωτοβολταϊκών πλαισίων.

3. Μελλοντικές Τάσεις στην Ηλεκτρική Παραγωγή

Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να σημειωθεί ότι, παρόλο που αυτή τη στιγμή η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται κυρίως από θερμικούς σταθμούς, οι ΑΠΕ αναμένεται να συνεχίσουν να είναι οι ταχύτερα αναπτυσσόμενες ενεργειακές μορφές σε ολόκληρο τον πλανήτη τα επόμενα χρόνια, υπερκαλύπτοντας το 2030 τις μονάδες που βασίζονται στην καύση του άνθρακα, Σχήμα 5. Πιο συγκεκριμένα, η πλανητική ηλεκτροπαραγωγή το 2050 εκτιμάται ότι θα διπλασιασθεί προσεγγίζοντας τις 45000 TWh_e εκ των οποίων τουλάχιστον το 50% θα προέρχεται από ΑΠΕ. Σταθερή σε απόλυτα μεγέθη αλλά περιορισμένη σε ποσοστό αναμένεται η συμβολή της πυρηνικής ενέργειας, ενώ το φυσικό αέριο σύντομα θα συναγωνίζεται τα στερεά καύσιμα σε ποσοστό κάλυψης της πλανητικής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας.

Τέλος, ενδιαφέρον παρουσιάζει η διαχρονική εξέλιξη της εγκατεστημένης ισχύος όλων των τεχνολογιών παραγωγής ενέργειας στην Ε.Ε. από το 1990 έως το 2018. Όπως προκύπτει από το Σχήμα 6, τα τελευταία δέκα χρόνια, η αιολική ενέργεια και τα φωτοβολταϊκά αποτελούν τις ταχύτερα αξιοποιούμενες τεχνολογίες ηλεκτροπαραγωγής, σε αντίθεση με ό,τι ίσχυε την περίοδο 1990-2010. Επιπλέον, την τελευταία δεκαετία καταγράφεται σημαντική απόσυρση ανθρακικών αλλά και πυρηνικών μονάδων.

Ολοκληρώνοντας το Τρίτο Μέρος της ετήσιας Ενεργειακής Ανάλυσης του Πλανήτη μας, είναι σαφής η σημαντική στροφή του τομέα της ηλεκτροπαραγωγής προς την αξιοποίηση των ΑΠΕ, κυρίως λόγω των προσπαθειών περιορισμού των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Στον τομέα αυτό πρωτοστατεί η Ευρωπαϊκή Ένωση, η οποία έχει θέσει ως στόχο την πλήρη απανθρακοποίηση της ηλεκτροπαραγωγής το 2050. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο αποτελεί και η περιορισμένη πρόσβαση σε ηλεκτρική ενέργεια των κατοίκων της Αφρικής καθώς και της Κεντρικής και Νότιας Αμερικής. Σε κάθε περίπτωση βέβαια τα τελευταία χρόνια καταγράφεται έντονη αύξηση των εγκατεστημένων μονάδων ηλεκτροπαραγωγής κυρίως στην Κίνα αλλά και στις υπόλοιπες ισχυρές οικονομικά χώρες, ενώ η αύξηση στην πλανητική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ξεπερνά το 150% τα τελευταία τριάντα χρόνια.

Απόσπασμα από τα Συμπεράσματα (Τρίτο Μέρος) της Ετήσιας Έκθεσης Εργαστηρίου Ήπιων Μορφών Ενέργειας & Προστασίας Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής

Η Συμβολή και οι Προοπτικές των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στην Ηλεκτροπαραγωγή του Πλανήτη μας.
Μπορούν οι ΑΠΕ να καλύψουν τις ηλεκτρικές ανάγκες του Πλανήτη μας;

Τέταρτο Μέρος Ετήσιας Έκθεσης Εργαστηρίου Ήπιων Μορφών Ενέργειας & Προστασίας Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής

1. Εγκατεστημένη Ηλεκτρική Ισχύς των ΑΠΕ σε Πλανητικό Επίπεδο

Όπως έχει καταστεί διαχρονικά σαφές για τις ανθρώπινες κοινωνίες, η ηλεκτρική ενέργεια θεωρείται η πιο εύχρηστη και τελικά η πιο απαραίτητη ενεργειακή μορφή που χρησιμοποιεί ο σύγχρονος άνθρωπος για την κάλυψη των αναγκών του. Λαμβάνοντας υπόψιν τη διαρκώς αυξανόμενη ανησυχία του ανθρώπου για τη σταδιακή υποβάθμιση του περιβάλλοντος αλλά και την απειλή της εξάντλησης των αποθεμάτων των συμβατικών καυσίμων, αρχικά με αφορμή τις διαδοχικές πετρελαϊκές κρίσεις του ’70 και ακολούθως με την πυρηνική καταστροφή του Τσερνόμπιλ (1986), ξεκίνησε μία δυναμική και συστηματική προσπάθεια αξιοποίησης των διαθέσιμων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Πράγματι, ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του ’80 άρχισαν να καταγράφονται πρώιμες μεν τεχνολογικά, ιδιαίτερα δε φιλόδοξες προσπάθειες αξιοποίησης τόσο της αιολικής όσο και της ηλιακής ενέργειας, με πρώτο μαζικό “τεχνολογικό πείραμα” αυτό της εγκατάστασης περίπου 16000 αιολικών μηχανών (περίπου 1700 MW_e εγκατεστημένης ισχύος) στην πολιτεία της Καλιφόρνια. Μία σαφώς πιο ώριμη τεχνολογική εφαρμογή των ΑΠΕ ήταν και είναι η αξιοποίηση του υδάτινου δυναμικού στις υδροηλεκτρικές μονάδες, τεχνολογία που καταγράφει πλήθος εγκαταστάσεων από τα μέσα του 20^ου αιώνα. Αντίστοιχα, την ίδια χρονική περίοδο μικρός αριθμός εφαρμογών στην ηλεκτροπαραγωγή αναφέρονται και στον τομέα της γεωθερμίας όπως και στην αξιοποίηση της βιομάζας, ενώ μία πρωτοποριακή εγκατάσταση αξιοποίησης των παλιρροιών (240 MW_e) καταγράφεται από το 1966 στη Γαλλία στον ποταμό La Rance. Τέλος, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, δεν είχαν επίσημα καταγραφεί άλλες εφαρμογές αξιοποίησης της θαλάσσιας ενέργειας (π.χ. κυματική ενέργεια, θερμική ενέργεια ωκεανών, κ.λπ.), ενώ η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας με τη βοήθεια φωτοβολταϊκών πλαισίων βρισκόταν ουσιαστικά σε δοκιμαστικό στάδιο.

Στα επόμενα χρόνια, και ειδικότερα από τις αρχές της δεκαετίας του ’80 και μέχρι σήμερα, καταγράφεται μία εντυπωσιακή αύξηση της εγκατεστημένης ισχύος ΑΠΕ στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής, όπως αποδίδεται στο Σχήμα 1, ενώ η εγκατεστημένη ισχύς στο τέλος του 2020 αποδίδεται σε ποσοστιαία ανάλυση στο Σχήμα 2. Από τα διαθέσιμα στοιχεία προκύπτει ότι η εγκατεστημένη ισχύς των ΑΠΕ σήμερα υπερβαίνει τα 3000 GW_e, υπερδιπλάσια της αντίστοιχης ισχύος το 2010. Πιο συγκεκριμένα, με εξαίρεση τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς οι οποίοι εμφανίζουν μία γραμμική αύξηση της εγκατεστημένης ισχύος τους, που πλέον προσεγγίζει τα 1150 GW_e για τους μεγάλους υδροηλεκτρικούς και τα 50 GW_e για τους μικρούς, η αύξηση της εγκατεστημένης ισχύος των αιολικών και των ηλιακών συστημάτων είναι εκθετική, ειδικά μετά το 1995 και το 2005 αντίστοιχα. Στο τέλος του 2020 τα εγκατεστημένα αιολικά πάρκα αντιστοιχούσαν σε περίπου 710 GW_e στη στεριά και 35 GW_e στη θάλασσα, ενώ αντίστοιχα τα εγκατεστημένα Φ/Β συστήματα στο σύνολο του πλανήτη μας υπερέβησαν τα 700 GW_e, με την εγκατεστημένη ισχύ των ηλιακών θερμικών συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής να προσεγγίζει παράλληλα τα 6.5 GW_e. Τέλος, οι διάφορες τεχνολογίες βιομάζας συμβάλλουν στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής με περίπου 110 GW_e, η γεωθερμία με 15 GW_e και η θαλάσσια ενέργεια με περίπου 0.5 GW_e, κυρίως λόγω των δύο μονάδων αξιοποίησης των παλιρροιών σε Γαλλία και Νότια Κορέα καθώς και περιορισμένου αριθμού πιλοτικών εγκαταστάσεων αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας.

2. Ιστορική Εξέλιξη Ενεργειακής Ηλεκτροπαραγωγής των ΑΠΕ

Εξετάζοντας στη συνέχεια τη διαχρονική συμβολή των ΑΠΕ στην κάλυψη των αναγκών ηλεκτροπαραγωγής του Πλανήτη μας (Σχήμα 3), η συνεισφορά σχεδόν αποκλειστικά των υδροηλεκτρικών σταθμών είναι ιδιαίτερα αξιόλογη, παρουσιάζοντας αύξηση από τις 1000 TWh_e το 1965 σε περίπου 2000 TWh_e το 1990. Από το 1990 κι έπειτα αρχίζει παράλληλα να καταγράφεται αξιόλογη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από κάθε μορφής βιομάζα καθώς και μικρή αρχικά συμμετοχή των αιολικών πάρκων, η οποία και ενισχύεται σημαντικά μετά το 2005, οπότε και αλλάζει εκθετικά η παρουσία των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή του Πλανήτη μας. Πράγματι, από το 2005 κι έπειτα (Σχήμα 4), η συμμετοχή των ΑΠΕ στο μίγμα της ηλεκτροπαραγωγής γίνεται σημαντική καθώς αιολικά και φωτοβολταϊκά πάρκα πλησιάζουν τη συνολική παραγωγή των 2000 TWh_e και μαζί με τη συμμετοχή της βιομάζας αρχίζουν να αμφισβητούν την πρωτοκαθεδρία των υδροηλεκτρικών σταθμών. Σε κάθε περίπτωση η ετήσια παραγωγή των ΑΠΕ υπερβαίνει πλέον τις 7500 TWh_e, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 25% της πλανητικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας (περίπου 27000 TWh_e), ενώ ενδιαφέρον παρουσιάζει και η έναρξη αξιοποίησης της θαλάσσιας ενέργειας, με τη συμμετοχή επί του παρόντος μόνο των θαλάσσιων αιολικών πάρκων.

Τέλος, σε εθνικό επίπεδο η συμμετοχή των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή της Ευρώπης και των ΗΠΑ έχει ξεκινήσει ήδη από τη δεκαετία του ’60. Από το 2004 κι έπειτα εντάθηκαν περαιτέρω οι προσπάθειες αξιοποίησης των ΑΠΕ στην ευρωπαϊκή ήπειρο, με αποτέλεσμα το 2020 η συνεισφορά των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή της ΕΕ-27 να υπερβαίνει τις 1700 TWh_e. Οι αντίστοιχες προσπάθειες στις ΗΠΑ ξεκίνησαν το 2010 αλλά με σχετικά χαμηλότερη ένταση, ως εκ τούτου το 2020 οι ΑΠΕ στις ΗΠΑ παρήγαγαν περίπου 800 TWh_e. Όσον αφορά τις χώρες της ασιατικής ηπείρου, καθοριστική στην αξιοποίηση των ΑΠΕ για την ηλεκτροπαραγωγή αποτελεί η συμβολή της κινεζικής οικονομίας, ενώ περιορισμένη αξιοποίηση των ΑΠΕ καταγράφεται στην Ιαπωνία και την Ινδία. Ειδικότερα για την Κίνα, μετά το 1995 αρχίζει μία εντυπωσιακή ανάπτυξη των εφαρμογών ΑΠΕ, με αποτέλεσμα το 2014 η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ να υπερβεί αυτήν της ΕΕ και σήμερα η Κίνα να παρουσιάζει περίπου 2200 TWh_e από ΑΠΕ, αντιπροσωπεύοντας το 30% περίπου της αντίστοιχης πλανητικής παραγωγής.

Ey=CFy.Po.8760

(1)

Σε μια προσπάθεια να συγκρίνουμε την εγκατεστημένη ισχύ “P_o” των μονάδων αξιοποίησης των ΑΠΕ (μεγάλοι και μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί, αιολικά πάρκα, φωτοβολταϊκές και ηλιακές θερμικές εγκαταστάσεις, μονάδες αξιοποίησης βιομάζας, γεωθερμικοί και παλιρροϊακοί σταθμοί και κυματικά πάρκα), Σχήμα 5, με την αντίστοιχη ηλεκτροπαραγωγή “E_y” των Σχημάτων 3 και 4, πρέπει να ληφθεί υπόψιν αφενός η εξίσωση (1), αφετέρου ο διαφορετικός (ετήσιος) συντελεστής αξιοποίησης (CF_y) των επιμέρους τεχνολογιών ΑΠΕ με βάση και την περιοχή εγκατάστασης. Ειδικότερα, η μακρόχρονη εμπειρία αξιοποίησης των χερσαίων αιολικών πάρκων έχει συμβάλλει έτσι ώστε ο αντίστοιχος συντελεστής αξιοποίησης να κυμαίνεται μεταξύ 25% και 35%, ενώ για τα θαλάσσια αιολικά πάρκα η σχετική περιοχή τιμών κυμαίνεται μεταξύ 35% και 50% σε μακροχρόνια βάση. Αντίστοιχα, για τους φωτοβολταϊκούς σταθμούς ο συντελεστής αξιοποίησης κυμαίνεται μεταξύ 15% και 22%, ενώ για την περίπτωση των υδροηλεκτρικών σταθμών πρέπει να γίνει σαφής διαφοροποίηση μεταξύ μικρών (CF_y μεταξύ 30% και 50%) και μεγάλων υδροηλεκτρικών σταθμών, καθώς και αν οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούνται αποκλειστικά ως μονάδες αιχμής (CF_y μεταξύ 10% και 20%) ή ως μονάδες βάσης, οπότε ο αντίστοιχος συντελεστής αξιοποίησης προσεγγίζει τις τιμές των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών.

3. Ανάπτυξη Αιολικών και Ηλιακών Εφαρμογών (1990-2020)

Λαμβάνοντας υπόψιν ότι τα τελευταία είκοσι χρόνια καταγράφεται μία εκθετική αύξηση των εφαρμογών αρχικά της αιολικής και πιο πρόσφατα της ηλιακής ενέργειας στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής, η ανάλυση που ακολουθεί θα επικεντρωθεί στις εν λόγω τεχνολογίες, οι οποίες και θεωρούνται σχεδόν αποκλειστικά υπεύθυνες για τη μορφή του Σχήματος 3.

Ειδικότερα, στο Σχήμα 6 παρουσιάζεται η διαχρονική μεταβολή της εγκατεστημένης αιολικής ισχύος στο χρονικό διάστημα (1990-2020) τόσο σε πλανητικό όσο και σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Πέραν του γεγονότος ότι το 2020 η εγκατεστημένη αιολική ισχύς υπερέβη τα 740 GW_e (σήμερα (τέλος 2021) προσεγγίζει τα 800 GW_e), σημαντική είναι η σταδιακή μείωση του ποσοστού της ΕΕ-28 (220 GW_e) λόγω του εντυπωσιακού ρυθμού αύξησης των εγκατεστημένων αιολικών πάρκων στην Κίνα (280 GW_e). Η εξέλιξη αυτή συμβαδίζει και με την πορεία της ενεργειακής παραγωγής των αιολικών πάρκων στο Σχήμα 7, όπου περίπου 1600 TWh_e προήλθαν το 2020 από την αιολική ενέργεια, με σχεδόν ίση συμμετοχή από την πλευρά της Ευρώπης και της Κίνας. Ειδικότερα για την Ευρώπη, σε ορισμένες χώρες όπως η Δανία, η Γερμανία, η Ισπανία, η Πορτογαλία, η Ιρλανδία και η Ελλάδα, η συμμετοχή της αιολικής ενέργειας στην εγχώρια ηλεκτροπαραγωγή (Σχήμα 8) είναι καθοριστική, με ποσοστά που υπερβαίνουν για τη Δανία το 50% ενώ και για τις υπόλοιπες χώρες κυμαίνονται στην περιοχή του 15% έως 25%. Τέλος, ιδιαίτερα σημαντική και ελπιδοφόρα είναι η αξιοποίηση της θαλάσσιας αιολικής ενέργειας με την κατασκευή θαλάσσιων (offshore) αιολικών πάρκων κυρίως στην Ευρώπη, με τη λειτουργία ήδη σταθμών συνολικής εγκατεστημένης ισχύος ίσης με 35 GW_e για την αξιοποίηση του υψηλού διαθέσιμου αιολικού δυναμικού των θαλασσών (Σχήμα 9).

Ανάλογη συμπεριφορά, αλλά με μια καθυστέρηση περίπου 10-15 ετών καταγράφεται και στις εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας, με έμφαση στη δημιουργία φωτοβολταϊκών πάρκων καθώς και πιλοτικές κυρίως ηλιακές θερμικές εγκαταστάσεις ηλεκτροπαραγωγής (6.5 GW_e). Ειδικότερα, τα μόλις 1 GW_e εγκατεστημένης ισχύος φωτοβολταϊκών πάρκων το 2000, έχουν προσεγγίσει τα 710 GW_e το 2020 (Σχήμα 10). Πιο συγκεκριμένα, στην Κίνα έχουν εγκατασταθεί περίπου 255 GW_e, στην Ιαπωνία, που διεκδικεί από τις ΗΠΑ (76 GW_e) τη δεύτερη θέση σε μέγεθος εγκαταστημένων φωτοβολταϊκών πάρκων στον Πλανήτη μας, λειτουργούν περισσότερα από 67 GW_e, ενώ η Γερμανία έχει εγκαταστήσει 54 GW_e και μαζί με την Ιταλία (21 GW_e) και την Ισπανία (15 GW_e) αποτελούν τις κυριότερες ευρωπαϊκές περιοχές με σημαντική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας στην ηλεκτροπαραγωγή. Αντίστοιχα, στην Ασιατική αγορά, εκτός από τη δεσπόζουσα παρουσία της Κίνας και τη διαρκώς αυξανόμενη συμμετοχή της Ιαπωνίας, σημαντική εγκατεστημένη φωτοβολταϊκή ισχύ εμφανίζει η Ινδία (40 GW_e), το Βιετνάμ (16.5 GW_e) και η Νότια Κορέα (15 GW_e), ενώ η Αυστραλία εμφανίζει με τη σειρά της 18 GW_e εγκατεστημένης φωτοβολταϊκής ισχύος.

Αναφορικά με τις τεχνολογίες παραγωγής των εμπορικών φωτοβολταϊκών πλαισίων, η κυριαρχία των μονοκρυσταλλικών (mono-Si) πλαισίων στις αρχές της δεκαετίας του ’90 έχει παραχωρήσει (Σχήμα 11) μεγάλο μέρος της αγοράς στα πολυκρυσταλλικά (poly-Si) πλαίσια, τα οποία αντιπροσωπεύουν πλέον περισσότερο από το 50% των σχετικών εφαρμογών. Ενδιαφέρον παρουσιάζει και η συμμετοχή του άμορφου πυριτίου (thin-film) στην κατασκευή των φωτοβολταϊκών πλαισίων, που αν και φάνηκε ότι θα κυριαρχήσει στις ηλιακές εφαρμογές στα τέλη της δεκαετίας του ’90, εντούτοις κατόπιν αρκετών διακυμάνσεων στα επόμενα χρόνια φαίνεται να ισορροπεί σε ένα μερίδιο αγοράς περίπου 15%. Φυσικά, δεν πρέπει να παραληφθούν και οι ιδιαίτερα φιλόδοξες προσπάθειες για αξιοποίηση νέων ανόργανων καθώς και οργανικών ενώσεων (ribbon-Si) για τη βελτίωση της ενεργειακής και οικονομικής απόδοσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων που καταγράφηκαν τα επόμενα χρόνια.

4. Οι Προοπτικές Αξιοποίησης των ΑΠΕ

Λαμβάνοντας υπόψιν αφενός τις δεσμεύσεις των κρατών μελών του ΟΗΕ (Σύνοδος για το Κλίμα 2021 στη Γλασκώβη) για την προστασία του κλίματος αλλά και την απειλή εξάντλησης των αποθεμάτων συμβατικών (ορυκτών) καυσίμων, το μεγαλύτερο μέρος του Πλανήτη μας επικεντρώνει το ενδιαφέρον του στη δυναμική αξιοποίηση των ΑΠΕ. Από τις διαθέσιμες επιστημονικές αναλύσεις είναι κοινώς παραδεκτό ότι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ περιορίζει έως και δύο τάξεις μεγέθους τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (Σχήμα 12) σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα σε ανάλυση κύκλου ζωής ανά μονάδα παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας (από 450-1200 kg CO₂/MWh_e σε 20-100 kg CO₂/MWh_e), γεγονός που αναμένεται να ενθαρρύνει ακόμα περισσότερο τις εφαρμογές των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή σε υποκατάσταση των ορυκτών καυσίμων. Αξίζει να αναφερθεί ότι η ΕΕ έχει θέσει ως στόχο το 2050 να απουσιάζουν τα αέρια του θερμοκηπίου από τον τομέα ηλεκτροπαραγωγής των κρατών μελών της Ένωσης.

Συνυπολογίζοντας και τη συγκέντρωση καθώς και τον έλεγχο των αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων σε συγκεκριμένες περιοχές του Πλανήτη μας, οι ΑΠΕ αναμένεται να συνεχίσουν να είναι οι ταχύτερα αναπτυσσόμενες (γεωγραφικά κατανεμημένες) ενεργειακές μορφές σε ολόκληρο τον Πλανήτη τα επόμενα χρόνια, υπερκαλύπτοντας το 2025 την παραγωγή των μονάδων που βασίζονται στην καύση του άνθρακα (Σχήμα 13). Πιο συγκεκριμένα, η πλανητική ηλεκτροπαραγωγή το 2050 εκτιμάται ότι θα διπλασιασθεί προσεγγίζοντας τις 45000 TWh_e, εκ των οποίων τουλάχιστον το 50% θα προέρχεται από τις τεχνολογίες των ΑΠΕ. Εκτιμάται δε ότι ήδη μετά το 2030 νέες τεχνολογίες ΑΠΕ, όπως η κυματική ενέργεια σε συνδυασμό με τις θαλάσσιες αιολικές εφαρμογές, και η ηλιακή θερμική ενέργεια θα περάσουν σταδιακά κι αυτές σε επίπεδο εμπορικής εφαρμογής.

Ολοκληρώνοντας το Τέταρτο Μέρος της ετήσιας Ενεργειακής Ανάλυσης του Πλανήτη μας, είναι ευδιάκριτη η σημαντική αύξηση της συμμετοχής των ΑΠΕ στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής, με προφανείς προοπτικές για σταδιακή υποκατάσταση των ορυκτών καυσίμων από ΑΠΕ, κυρίως λόγω των προσπαθειών περιορισμού των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Στην προσπάθεια αυτή σταθερή είναι εδώ και πολλά χρόνια η συμμετοχή των υδροηλεκτρικών σταθμών, ενώ τα τελευταία χρόνια εντυπωσιακή είναι η αύξηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αιολική και ηλιακή ενέργεια (κυρίως από φωτοβολταϊκούς σταθμούς). Παράλληλα, διαγράφεται μία στροφή των αιολικών εφαρμογών προς το θαλάσσιο χώρο, γεγονός που αναμένεται σταδιακά να ενεργοποιήσει και το ενδιαφέρον για την παράλληλη εγκατάσταση εμπορικών κυματικών μηχανών. Με πρωτοπόρο την Ευρωπαϊκή Ένωση αλλά και με κυρίαρχη την παρουσία της Κίνας, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ αναμένεται το 2050 να υπερκεράσει την παραγωγή των ορυκτών καυσίμων, καλύπτοντας τουλάχιστον το 50% της πλανητικής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας έναντι του 27% που αντιπροσωπεύει σήμερα (τέλος 2021).

Η Ενεργειακή Κατάσταση της Ελλάδας.
Πόσο ασφαλής και οικονομικά βιώσιμη είναι η επιχειρούμενη Ενεργειακή Μετάβαση;

 Πέμπτο Μέρος Ετήσιας Έκθεσης Εργαστηρίου Ήπιων Μορφών Ενέργειας & Προστασίας Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής

1. Εισαγωγή στην Εγχώρια Ενεργειακή Κατάσταση

Με την είσοδο της τρίτης χιλιετίας καταγράφονται ριζικές μεταβολές στον ενεργειακό χάρτη της χώρας μας. Ήδη από την προηγούμενη δεκαετία και με την ψήφιση και σταδιακή εφαρμογή του Νόμου 2244/1994 επετράπη για πρώτη φορά η ίδρυση και λειτουργία ιδιωτικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, βασισμένων αποκλειστικά σε τεχνολογίες Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), μέχρι ενός συγκεκριμένου ορίου ισχύος. Τα επόμενα χρόνια (μετά το 2000) ακολούθησε μία σημαντική αύξηση της εγκατεστημένης αιολικής ισχύος καθώς και μία αξιόλογη αύξηση του αριθμού των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Τέλος, μετά το 2010, ξεκίνησε μία ραγδαία αύξηση των φωτοβολταϊκών (Φ/Β) εγκαταστάσεων, η οποία συνεχίζεται έως και σήμερα. Παράλληλα, ήδη από τις αρχές του 21^ου αιώνα δρομολογήθηκαν δομικές αλλαγές στον ενεργειακό τομέα της χώρας μας (ίδρυση Ρ.Α.Ε., Α.Δ.Μ.Η.Ε., Δ.Ε.Δ.Δ.Η.Ε., κ.λπ.), ενώ επετράπη η ελεύθερη παραγωγή και πώληση ηλεκτρικής ενέργειας από όλες τις ενεργειακές πηγές (συμβατικές και ανανεώσιμες) από ιδιώτες παραγωγούς.
Τα επόμενα έτη, η επίδραση της οικονομικής κρίσης τόσο σε πλανητικό όσο και σε εθνικό επίπεδο καθώς και η σταδιακή αλλαγή του εγχώριου ενεργειακού μίγματος, με τη σταδιακή απόσυρση των θερμικών-λιγνιτικών μονάδων και την αντικατάστασή τους από μονάδες ΑΠΕ, οδήγησαν σε σημαντική μείωση της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας, βλέπε Σχήμα 1.

2. Διαχρονική Μεταβολή της Πρωτογενούς Κατανάλωσης Ενέργειας

Ειδικότερα, αναλύοντας τη διαχρονική μεταβολή του εγχώριου ενεργειακού μίγματος κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας (Σχήμα 2) παρατηρείται, πέραν της προαναφερθείσας μείωσης, η κυρίαρχη παρουσία του εισαγόμενου πετρελαίου, παρά τη μικρή μείωση της κατανάλωσής του την τελευταία πενταετία. Παράλληλα, καταγράφεται σημαντική μείωση της συμμετοχής του εγχώριου λιγνίτη, ο οποίος σταδιακά αντικαθίσταται από εισαγόμενο φυσικό αέριο, του οποίου η πρώτη εμφάνιση χρονολογείται από το 1997, με τη συμβολή του να έχει έκτοτε αυξηθεί σημαντικά. Σταθερή μπορεί να θεωρηθεί η συμμετοχή της βιομάζας, ενώ η περιορισμένη συμμετοχή των υδροηλεκτρικών σταθμών είναι η μόνη παρουσία των ΑΠΕ πριν το 2000. Τέλος, η συμμετοχή των αιολικών και των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων στην κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, αν και διαρκώς αυξανόμενη, παραμένει σχετικά περιορισμένη, με αποτέλεσμα το 2020 η συνολική συμμετοχή των ΑΠΕ στην εγχώρια κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας να μην υπερβαίνει το 16,5%. Για το ίδιο έτος, η καταγεγραμμένη ετήσια κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας ανερχόταν στα επίπεδα των 18,8 Mtoe (1 toe αντιστοιχεί σε ενέργεια που περιέχεται σε ένα ισοδύναμο τόνο πετρελαίου ή περίπου σε 11600 kWh).

Εξετάζοντας προσεκτικά τη διάρθρωση του εγχώριου ενεργειακού μίγματος του Σχήματος 2, είναι προφανές ότι οι ενεργειακές ανάγκες της χώρας μας καλύπτονται κατά κύριο λόγο από εισαγωγές πετρελαίου και φυσικού αερίου, ενώ παράλληλα η συμμετοχή των ΑΠΕ (συμπεριλαμβανομένων των υδροηλεκτρικών σταθμών -μικρών και μεγάλων-) δεν έχει παρουσιάσει την αναμενόμενη αύξηση. Η πληροφορία αυτή αποτυπώνεται ποσοτικά στο Σχήμα 3, όπου παρουσιάζεται η διαχρονική μεταβολή της ενεργειακής αυτονομίας της χώρας μας τα τελευταία 30 χρόνια. Σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία, η ενεργειακή αυτάρκεια της χώρας μας παρέμεινε χαμηλή στα επίπεδα του 35% μέχρι και το 2014, ενώ στη συνέχεια μειώθηκε ακόμα περισσότερο, ώστε το 2020 το 82% περίπου της ενέργειας που κατανάλωσε η χώρα μας να προέρχεται από το εξωτερικό, με αναπόφευκτες οικονομικές, κοινωνικές και πολιτικές συνέπειες.

3. Εγχώριο Ενεργειακό Μίγμα Ηλεκτροπαραγωγής

Στο πλαίσιο αυτό αξίζει κανείς να αναλύσει το εγχώριο ενεργειακό μίγμα ηλεκτροπαραγωγής, όπως αυτό αποτυπώνεται στο Σχήμα 4 για το έτος 2021 αξιοποιώντας τα διαθέσιμα επίσημα στοιχεία, λαμβάνοντας υπόψιν και το είδος της αξιοποιούμενης τεχνολογίας.

Πράγματι, στα τέλη του 2021, η ηλεκτρική ισχύς των εγκατεστημένων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στη χώρα μας προσέγγισε τα 20.700 MW_e. Ειδικότερα, στο πλαίσιο της σταδιακής απόσυρσης της λειτουργίας των λιγνιτικών σταθμών που έχει υλοποιηθεί τα τελευταία χρόνια, μόνο τρεις (3) λιγνιτικοί σταθμοί έχουν παραμείνει σε λειτουργία (οι Μονάδες του ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου, η Μονάδα IV του ΑΗΣ Μεγαλόπολης και ο ΑΗΣ Μελίτης/Φλώρινα), η εγκατεστημένη ισχύς των οποίων ανέρχεται σε περίπου 1.700 MW_e κι αντιστοιχεί σε 8% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος. Όσον αφορά τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν με καύσιμο το φυσικό αέριο (καταλαμβάνουν το 25% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος), υπάρχουν εγκατεστημένοι έντεκα (11) σταθμοί συνδυασμένου κύκλου συνολικής εγκατεστημένης ισχύος περίπου 5.100 MW_e (πέντε (5) εκ των οποίων ανήκουν στη Δ.Ε.Η. Α.Ε. και οι υπόλοιποι έξι (6) σε ιδιώτες ηλεκτροπαραγωγούς) και τρεις (3) σταθμοί αεροστροβίλων ανοικτού κύκλου συνολικής εγκατεστημένης ισχύος περίπου 150 MW_e (που ανήκουν σε ιδιώτες ηλεκτροπαραγωγούς). Ακολούθως, οι πετρελαϊκοί σταθμοί που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για να καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες των νησιωτικών περιοχών έχουν εγκατεστημένη ισχύ περίπου 1.750 MW_e (8% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος). Αντίστοιχα, στη χώρα μας βρίσκονται σε λειτουργία δεκαέξι (16) μεγάλοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ περίπου 3.170 MW_e (15% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος). Όσον αφορά τους υπόλοιπους σταθμούς ΑΠΕ, στα τέλη του 2021, στη χώρα μας είχαν εγκατασταθεί περίπου 4.450 MW_e αιολικής ισχύος (εκ των οποίων 205 MW_e στην Κρήτη και 105 MW_e στα υπόλοιπα νησιά), 4.100 MW_e φωτοβολταϊκών συστημάτων (εκ των οποίων 100 MW_e στην Κρήτη και 60 MW_e στα υπόλοιπα νησιά), 100 MW_e βιομάζας (όλα σχεδόν στην ηπειρωτική χώρα) και 240 MW_e μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Τέλος, αξίζει να αναφερθεί ότι δεν υπάρχουν εγκατεστημένοι γεωθερμικοί σταθμοί στη χώρα μας, παρά το υψηλό γεωθερμικό δυναμικό που έχει καταγραφεί σε ορισμένες περιοχές του Αιγαίου.
Για λόγους καλύτερης κατανόησης της διαχρονικής εξέλιξης του μίγματος εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος στην Ελλάδα, στο Σχήμα 5 αποτυπώνεται η αντίστοιχη κατανομή για το έτος 2000, όπου είναι εμφανής η κυρίαρχη παρουσία των λιγνιτικών σταθμών σε ποσοστό 43%, ακολουθούμενη από τους μεγάλους υδροηλεκτρικούς σταθμούς (27%), τους πετρελαϊκούς (18%) και τους σταθμούς φυσικού αερίου (10%). Τέλος, αξίζει να επισημανθεί η ισχνή παρουσία των λοιπών σταθμών ΑΠΕ, η εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς των οποίων αντιπροσώπευε μόλις το 2% της συνολικής εγχώριας εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος του έτους 2000.

Εντούτοις, θα πρέπει να επισημανθεί ότι η συμμετοχή των επιμέρους τεχνολογιών στο μίγμα εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος “P_o” δε συμβαδίζει με την αντίστοιχη ηλεκτροπαραγωγή “E_y“, γεγονός που οφείλεται στο διαφορετικό (ετήσιο) συντελεστή αξιοποίησης “CF_y” των επιμέρους τεχνολογιών (Εξίσωση (1)).

Ey=CFy.Po.8760

(1)

Ειδικότερα, οι θερμικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής της χώρας μας παρουσιάζουν συντελεστή αξιοποίησης της τάξης του 50-80%, εν αντιθέσει με τους σταθμούς ΑΠΕ των οποίων οι συντελεστές αξιοποίησης περιορίζονται σε σημαντικά μικρότερες τιμές, ενώ παρουσιάζουν ακόμη μεγαλύτερη διακύμανση του “CF_y” ανά τεχνολογία ΑΠΕ. Πιο συγκεκριμένα, για τους φωτοβολταϊκούς σταθμούς ο συντελεστής αξιοποίησης κυμαίνεται μεταξύ 15% και 22%. Αντίστοιχα, η μακρόχρονη εμπειρία αξιοποίησης των χερσαίων αιολικών πάρκων έχει συμβάλλει έτσι ώστε ο αντίστοιχος συντελεστής αξιοποίησης να κυμαίνεται μεταξύ 25% και 35%, ενώ για την περίπτωση των υδροηλεκτρικών σταθμών πρέπει να γίνει σαφής διαφοροποίηση μεταξύ μικρών (CF_y μεταξύ 30% και 50%) και μεγάλων υδροηλεκτρικών σταθμών, καθώς και αν οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούνται αποκλειστικά ως μονάδες αιχμής (CF_y μεταξύ 10% και 20%) ή ως μονάδες βάσης, οπότε ο αντίστοιχος συντελεστής αξιοποίησης προσεγγίζει τις τιμές των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών.

4. Διαχρονική Μεταβολή Παραγωγής και Κατανάλωσης Ηλεκτρικής Ενέργειας

Λαμβάνοντας υπόψιν την ενεργειακή εξάρτηση της Ελλάδας από τα εισαγόμενα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο και φυσικό αέριο), όπως αναλύθηκε διεξοδικά στην Ενότητα 2, καθίσταται αδήριτη ανάγκη να γίνει μεγαλύτερη εμβάθυνση στη διαχρονική μεταβολή της παραγωγής και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας μας. Πιο συγκεκριμένα, το Σχήμα 6 παρουσιάζει τη μεταβολή της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας ανά οικονομικό κλάδο της χώρας μας τα τελευταία 30 χρόνια, με τη συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας να κυμαίνεται εδώ και αρκετά χρόνια στα επίπεδα των 50-52 TWh_e. Από το συγκεκριμένο Σχήμα γίνεται ιδιαίτερα εμφανής η αύξηση των ενεργειακών αναγκών που αντιστοιχούν στον οικιακό και τον εμπορικό τομέα καθώς και στον τομέα των δημοσίων υπηρεσιών στο υπό εξέταση χρονικό διάστημα. Από την άλλη πλευρά, τόσο η βιομηχανία όσο και ο αγροτικός τομέας καθώς και ο τομέας των μεταφορών παρουσιάζουν σχεδόν σταθερή ετήσια ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε βάθος 30ετίας.

 

 

 

 

 

 

Με τη σειρά της, η διαχρονική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ανά ενεργειακή πηγή στην Ελλάδα αποτυπώνεται στο Σχήμα 7. Από το εν λόγω γράφημα καθίσταται εμφανής η σταδιακή μείωση της ηλεκτροπαραγωγής τόσο των λιγνιτικών όσο και των πετρελαϊκών σταθμών καθώς και η παράλληλη αύξηση της ηλεκτροπαραγωγής των σταθμών φυσικού αερίου. Από την άλλη πλευρά, η συμμετοχή των ΑΠΕ (μεγάλοι και μικροί υδροηλεκτρικοί, αιολικοί, φωτοβολταϊκοί και σταθμοί βιομάζας) παρουσιάζει διαρκή αύξηση, με τη συμμετοχή των ΑΠΕ στην εγχώρια ηλεκτροπαραγωγή για το 2020 να προσεγγίζει το 38%.

Συγκρίνοντας τα Σχήματα 6 και 7 μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι η ηλεκτροπαραγωγή της χώρας μας υπολείπεται της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στα αντίστοιχα έτη, γεγονός που καταδεικνύει την ύπαρξη εισαγωγών ηλεκτρικής ενέργειας από τις γειτονικές χώρες (Αλβανία, Βουλγαρία, Βόρεια Μακεδονία και Τουρκία). Στο πλαίσιο αυτό, το Σχήμα 8 παρουσιάζει τη διαχρονική (1990-2020) μεταβολή των εισαγωγών και εξαγωγών ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας μας. Από τα διαθέσιμα στοιχεία γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι οι εισαγωγές ηλεκτρικής ενέργειας έχουν αυξηθεί σημαντικά (ιδιαίτερα την τελευταία δεκαετία όπου η μέση τιμή τους υπερβαίνει τις 8,5 TWh_e), ενώ αντίθετα οι εξαγωγές παρουσιάζουν μία διαρκή διακύμανση γύρω από τη μέση τιμή των περίπου 2 TWh_e.

5. Η Ενεργειακή Κατάσταση στη Νησιωτική Χώρα

Το κύριο στοιχείο που χαρακτηρίζει τα νησιωτικά ηλεκτρικά δίκτυα της χώρας μας είναι η εποχικότητα που παρουσιάζει η ηλεκτρική κατανάλωση λόγω της δραστηριοποίησης του τουριστικού τομέα, με τις ενεργειακές ανάγκες κατά τους καλοκαιρινούς μήνες να είναι δύο (2) ή ακόμη και τρεις (3) φορές οι αντίστοιχες ανάγκες των χειμερινών μηνών (αριθμός που εξαρτάται κάθε φορά από το μέγεθος του νησιωτικού ηλεκτρικού δικτύου). Επιπρόσθετα, ένα άλλο χαρακτηριστικό της νησιωτικής χώρας αποτελούν οι περιορισμένοι υδάτινοι πόροι τόσο για σκοπούς ηλεκτροπαραγωγής όσο και για την κάλυψη των αναγκών των κατοίκων σε πόσιμο νερό. Για την τελευταία περίπτωση, οι λύσεις που έχουν υιοθετηθεί από τις εκάστοτε Αρχές είναι οι εξής: η μεταφορά πόσιμου νερού μέσω μικρών δεξαμενοπλοίων (υδροφόρες) από τα κεντρικά λιμάνια της χώρας (οδηγώντας σε αύξηση του σχετικού κόστους) ή/και η εγκατάσταση μονάδων αφαλάτωσης του θαλασσινού νερού -κατά κύριο λόγο με βάση την τεχνολογία της αντίστροφης ώσμωσης- αυξάνοντας σε μεγάλο βαθμό τις ενεργειακές ανάγκες του αντίστοιχου νησιωτικού ηλεκτρικού δικτύου.

Στο προαναφερθέν λοιπόν πλαίσιο, και σε αντίθεση με την ηπειρωτική χώρα, το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής κατανάλωσης των νησιωτικών περιοχών καλύπτεται από αυτόνομες θερμικές μονάδες πετρελαίου (οι οποίες οδηγούν σε σημαντική αύξηση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου), με τη συμμετοχή των ΑΠΕ (κυρίως αιολικοί και φωτοβολταϊκοί σταθμοί) να περιορίζεται σε ποσοστό 17-18% (Σχήμα 9). Στο συγκεκριμένο μικρό ποσοστό συμβάλλει πρωτίστως ο κορεσμός των υφιστάμενων νησιωτικών ηλεκτρικών δικτύων, με αποτέλεσμα η εγκατεστημένη ισχύς αιολικών αλλά και φωτοβολταϊκών σταθμών να παραμένει αμετάβλητη τα τελευταία πέντε (5) χρόνια. Την ίδια χρονική περίοδο, αρκετά νησιά συνδέονται πλέον με το ηπειρωτικό ηλεκτρικό δίκτυο (Εθνικό Διασυνδεδεμένο Σύστημα), συμπεριλαμβανομένης της μικρής διασύνδεσης Πελοποννήσου – Δυτικής Κρήτης, ενώ έχει ξεκινήσει η υλοποίηση ενός μεγαλόπνοου σχεδίου ηλεκτρικής διασύνδεσης τόσο της Κρήτης όσο και των υπολοίπων νησιών του Αιγαίου με χρονικό ορίζοντα το 2030 και συνολικό ύψος επενδύσεων 4,3 δισ. ευρώ. Αντίστοιχα, στον τομέα των μεταφορών (συμπεριλαμβανομένης και της αλιείας) χρησιμοποιείται αποκλειστικά το ορυκτό πετρέλαιο (απουσία δικτύου φυσικού αερίου), ενώ για την κάλυψη των θερμικών αναγκών των νησιών μας αξιοποιείται το πετρέλαιο και λιγότερο η ηλιακή θερμική ενέργεια όπως και η βιομάζα. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η συνεισφορά του περιορισμένου υδάτινου δυναμικού στην ηλεκτροπαραγωγή παραμένει ελάχιστη, ενώ απουσιάζει πλήρως η αξιοποίηση των υφιστάμενων γεωθερμικών πεδίων υψηλής και μέσης ενθαλπίας.

Στο σημείο αυτό θα πρέπει να γίνει ιδιαίτερη μνεία και στο αυξημένο κόστος ηλεκτροπαραγωγής στα νησιωτικά ηλεκτρικά δίκτυα (Σχήμα 10), γεγονός που οφείλεται τόσο στο προαναφερθέν μίγμα ηλεκτροπαραγωγής όσο και στο ιδιαίτερο στοιχείο του απομακρυσμένου χαρακτήρα των νησιωτικών περιοχών και κατ’ επέκταση της δυσκολίας πρόσβασης. Αξίζει να αναφερθεί ότι το κόστος ηλεκτροπαραγωγής λαμβάνει συνήθως τιμές 150-250 €/MWh_e στα μεγάλα νησιωτικά ηλεκτρικά δίκτυα (π.χ. της Κρήτης, της Κω-Καλύμνου και της Ρόδου), ενώ για τα πολύ μικρά νησιωτικά δίκτυα (π.χ. Αγαθονήσι, Δονούσα) υπερβαίνει τα 900 €/MWh_e ή ακόμη προσεγγίζει (π.χ. Αντικύθηρα, Οθωνοί) και τα 1.400 €/MWh_e. Οι συγκεκριμένες τιμές καταδεικνύουν τη σημαντική οικονομική επιβάρυνση που υφίστανται οι καταναλωτές όχι μόνο των νησιωτικών περιοχών αλλά και όλης της χώρας (μέσω των χρεώσεων Υ.Κ.Ω. στους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος), όπως επίσης και την άμεση εξάρτηση της ηλεκτροπαραγωγής των νησιών μας από το εισαγόμενο ορυκτό πετρέλαιο.

 

 

6  Προοπτικές και Προκλήσεις της Εθνικής Ενεργειακής Μετάβασης

Ολοκληρώνοντας το Πέμπτο Μέρος της ετήσιας Έκθεσης, που αναφέρεται στην ανάλυση της Ενεργειακής Κατάστασης της χώρας μας, παρατηρείται μια περιορισμένη μείωση της εθνικής κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας (η μείωση εντείνεται στην περίοδο της πανδημίας) καθώς και μια σταθεροποίηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας την τελευταία πενταετία. Ακολούθως, εξετάζοντας τη διαχρονική πορεία του εγχώριου ενεργειακού μίγματος, καθίσταται προφανές ότι στο πλαίσιο της Ενεργειακής Μετάβασης της χώρας μας σε τεχνολογίες μηδενικών (χαμηλών) εκπομπών άνθρακα καταγράφεται μια υπερβολική εξάρτηση της χώρας μας από εισαγόμενες ενεργειακές πηγές (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, ηλεκτρική ενέργεια), με αποτέλεσμα η ενεργειακή μας αυτονομία να περιορίζεται σε ποσοστό περίπου 18% για το έτος 2020. Επιπλέον, οι έντονες διακυμάνσεις στην τιμή των εισαγόμενων ορυκτών καυσίμων επιβαρύνει σημαντικά τόσο την εθνική οικονομία όσο και τους Έλληνες καταναλωτές.

Ως θετική εξέλιξη μπορεί να θεωρηθεί η ενίσχυση των εφαρμογών αξιοποίησης της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας, η οποία όμως για να υλοποιήσει τους στόχους που έχουν τεθεί στο Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ) (το μερίδιο των ΑΠΕ στην ακαθάριστη τελική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας το 2030 να υπερβεί το 61%), προϋποθέτει προσεκτικό επανασχεδιασμό και αναβάθμιση του εθνικού ηλεκτρικού δικτύου με ταυτόχρονη δημιουργία κατάλληλων υποδομών αποθήκευσης ενέργειας. Παράλληλα, η χώρα μας θα πρέπει να αξιοποιήσει σε μεγαλύτερο βαθμό το υφιστάμενο υδάτινο δυναμικό, λαμβάνοντας υπόψιν και τα ιδιαίτερα θετικά λειτουργικά χαρακτηριστικά των υδροηλεκτρικών σταθμών, που μπορούν σε σημαντικό βαθμό να υποκαταστήσουν -με κριτήριο την ασφάλεια του εθνικού ηλεκτρικού συστήματος- το σταθεροποιητικό ρόλο των υπό απόσυρση λιγνιτικών μονάδων. Τέλος, ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην προσεκτική εισαγωγή της ηλεκτροκίνησης, ώστε αφενός να αποτελέσει μια καθαρή περιβαλλοντική επιλογή βασισμένη στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ και αφετέρου οι απαιτούμενοι σταθμοί φόρτισης να ενταχθούν προγραμματισμένα και ομαλά στα υφιστάμενα ηλεκτρικά δίκτυα, προς εξυπηρέτηση και των Ελλήνων πολιτών.

Στο επίπεδο των νησιών μας, επιπλέον των ιδιαίτερα σημαντικών προσπαθειών διασύνδεσης τουλάχιστον των μεγαλύτερων νησιών με το ηπειρωτικό δίκτυο, θα πρέπει να δοθεί έμφαση στην ολοκληρωμένη υλοποίηση υβριδικών ενεργειακών λύσεων ΑΠΕ, με κατάλληλα συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας -περιορισμένης περιβαλλοντικής όχλησης- σε συνδυασμό με την ταυτόχρονη κάλυψη της ζήτησης νερού και την εφαρμογή λύσεων καθαρής ηλεκτροκίνησης. Σε όλες αυτές τις δράσεις είναι ζωτικής σημασίας η συστηματική και έγκαιρη ενημέρωση των τοπικών κοινωνιών όχι μόνο για να αποφευχθούν φαινόμενα δυναμικής αντίδρασης αλλά κυρίως για να ενθαρρυνθεί η συμμετοχή των κατοίκων στις ολοκληρωμένες δράσεις για καθαρή ενέργεια μέσα και από τη δημιουργία Ενεργειακών Κοινοτήτων.

Συνοψίζοντας την παραπάνω ανάλυση, είναι σημαντικό να τονισθεί ότι για τη βελτίωση της ενεργειακής και περιβαλλοντικής κατάστασης της χώρας μας αρχικά θα πρέπει να ενταθούν οι εθνικές δράσεις εξοικονόμησης και ορθολογικής χρήσης της ενέργειας στους κύριους ενεργοβόρους κλάδους της οικονομίας (βιομηχανία, εμπορικός και οικιακός τομέας, μεταφορές, δημόσιες υπηρεσίες, κ.λπ.). Επιπλέον, είναι απαραίτητο να υιοθετηθούν και σε επίπεδο εφαρμογής οι πρακτικές της κυκλικής οικονομίας και να ληφθούν υπόψιν με ιδιαίτερη κοινωνική ευαισθησία οι επιπτώσεις του επιχειρούμενου ενεργειακού μετασχηματισμού στις εμπλεκόμενες περιοχές/κοινωνίες της χώρας μας. Αναφορικά με την κάλυψη των εθνικών ενεργειακών αναγκών, είναι προφανές από τα διαθέσιμα στοιχεία ότι για την επίτευξη ενός βιώσιμου (αειφόρου) ενεργειακού μετασχηματισμού απαιτείται η προσεκτική αξιοποίηση του συνόλου του διαθέσιμου δυναμικού ΑΠΕ της χώρας μας (συμπεριλαμβανομένου του υδάτινου αλλά και του θαλάσσιου δυναμικού) σε πλήρη συνδυασμό με την ενίσχυση των ηλεκτρικών μας δικτύων και την ανάπτυξη κατάλληλων συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας ρεαλιστικών διαστάσεων. Στόχος της εθνικής ενεργειακής πολιτικής θα πρέπει να είναι η εξασφάλιση της επάρκειας του ενεργειακού εφοδιασμού της χώρας μας (μεγιστοποίηση της ενεργειακής μας αυτονομίας), η εξασφάλιση των ελάχιστων δυνατών τιμών των ενεργειακών προϊόντων (μηδενισμός της ενεργειακής φτώχειας) και φυσικά η προστασία του περιβάλλοντος, μέσα από βιώσιμες ενεργειακές λύσεις!

(*) Με την συνεργασία των Δέσποινα Μπουλογιώργου, και Παναγιώτη Τριανταφύλλου, Εργαστήριο Ήπιων Μορφών Ενέργειας και Προστασίας Περιβάλλοντος, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής