Οικονομία χαμηλού άνθρακα: στρατηγικές, τεχνολογίες και κοινωνικό-οικονομικές προσεγγίσεις

Abstract

Achieving energy growth in Greece is accompanied by a remarkably high level of conventional fuels exploitation. In particular, as a key feature of the Greek energy mix is the utilization of the relatively abundant lignite stock. Lignite is characterized as the main domestic fuel in several national sectors and, despite the adverse environmental effects, it was a strategic fuel choice in the 20th century and early 21st century. In the last decade Greece’s energy dependence on lignite reserves, although declining, it remains very high. Furthermore, Greece imports high volumes of hydrocarbons and natural gas for energy coverage of domestic urban and industrial uses.At the European level of references the contemporary energy development requires the full implementation of a sustainable development model -energy production and consumption- which looks forward to the development of a range of energy saving technologies and their utilization in the energy market. This sustainable perspective contributes not only to Europe’s energy security, but also to improve the competitiveness of EU Member States. At European (EU) level, managing energy demand using renewable energy sources (RES) is an important strategic tool. In particular, the sustainable perspective of the energy sector can be linked with the confrontation of climate change and the promotion of innovation in RES technologies. At the same time the structural changes in the liberalization of the energy market they highlight the energy saving and the rational use of energy, focusing on energy upgrading at the built environment. Towards the pursuing of “sustainable construction” the EU is called upon to establish a number of Community funding programs for the development, the demonstration and the sustainable management of energy demand using RES, especially among the densely populated European major urban cities. Consequently, “sustainability” is conceptually consistent with the term of “long-term investments”.In this doctoral dissertation the current applications of renewable energy sources in the form of large-scale technical infrastructure as well as applied technologies either in Greece or abroad, they have been is analyzed. At the same time the research results disclosed the prevailing international and European frame of regulations, directives, laws and strategies in the energy sector. Furthermore an assessment was deployed on the degree of utilization of electricity production by the existing large-scale power stations in alignment with the currently available and exploitable energy potentials. In the technological overview of the relevant research of this doctoral dissertation, as RES, the discrete (individual) utilization of biomass, hydroelectric, wind and solar energy was examined. The most significant evaluation parameters were the on-site characteristics of the energy to be extracted, such as soil formation and characteristics, climatic conditions in sunny conditions, wind speed and waterfall profiles through the evapotranspiration and rainfall phenomena, as well as the depth of social acceptance of RES projects by local communities. Combined, all these parameters can determine the selection and the scale of application of the RES-fueled power stations.At the socio-economic and the strategic levels of analysis the doctoral dissertation, through being research focused on low carbon technologies, it suggests the coupling of knowledge on the interaction of climate and socio-developmental goals (SDG), contributing on climate change research (mitigation and adaption measures) for sustainable development and, on the other hand, in the configuration of policy planning at an international environment towards the joint implementation of the Paris Agreement and the 2030 Agenda.Regarding the biomass sources it is noteworthy that biofuel production sustains a significant contribution to the energy-consuming sector of transport. In particular, biomass cracking can produce bio-oil which is a homogeneous mixture of organic matter with reaction water and feed water. The generated aqueous product emits a characteristic odor due to the presence of aldehydes and low molecular weight acids. At the same time the adaptability of mixing biofuels with the conventional fossil fuels of diesel and ethanol in the transport sector it is remarkable.Regarding the hydroelectric energy it is possible to investigate the construction feasibility of a small number of hydroelectric projects in Greece, where the viability of those projects remains in operation at the very end of their estimated life it is based on the principles and theories of microeconomics, engineering, society, as well as the shared political and economic resources to be jointly applied. This research goal can be achieved on the basis of utilizing historical information and data recording, either through site visits or through interviews. Consequently, hydroelectric systems at the beginning of the first decade of the 21st century they were characterized by a marginal state of operation, linked to interrelated issues, such as the experience of local communities and the operation of hydroelectric facilities (on-site scale), but also geopolitical concerns of countries (at national level). Consequently, the hydroelectric networks for the production and the distribution of energy from domestic and international subsidies they are expected to be expanded and further developed, while feasibility studies and alternative choices of evaluation they are needed. At the same time local communities are called to meet the social acceptance of a possible controversial choice of large-scale hydroelectric installations due to the high socio-economic costs.Regarding the penetration of wind farms among the existing power systems, it is noteworthy the evaluation of the strategic location and control of them (wind farms) at an optimum level. The location of wind farms has a major impact on wind energy production, thus, large wind farms can be interconnected close to the main power plants in a short time from the moment the hydropower plants are switched on. Regarding the operation of the wind farm, the voltage regulation supports the greater applicability of the wind energy, while further critical research parameters of the technological utilization of the wind energy are related to the position and the control of the wind farms on the voltage profile of the system. To this end at a strategic level of analysis it is possible to evaluate factors influencing the optimal distribution of wind farms. These factors are the total load, which is associated with a particular site, as well as the contribution of this location to the reduction of total operating costs. In addition, the distribution of wind energy resources between many sites makes this spatial expansion as the most beneficial compared to their interconnection in a central location. However, there is a case for traditional design techniques to produce unrealistic results, as the design must record uncertainties in load generation and wind behavior.In the light of the technological review of the doctoral dissertation on wind energy it is important to note that wind is a low-density energy source compared to other conventional sources, such as natural gas or coal. In addition, as the rate of export of wind turbines from non-primary producing countries is low, it becomes necessary to produce significant amounts of energy in order to achieve economies of scale and to make the sources of wind energy competitive in the energy market. This requires several wind turbines, which are usually concentrated on “technology hot-spots”, known as wind farms. The relative installment of several wind turbines close to each other it depends on the cost and the market. It is pointed out, indicatively, that the cost of installation and operation is expected to decrease and, in some cases, to subsequently reduce the cost of investment and land ownership. However, in the research context of this doctoral dissertation, this was mainly based on the increase of wind energy capacity on land. On the contrary, offshore wind capacity and operated units they are very limited on an international reference scale. In order to promote the development of offshore wind energy, local governments are imposing specific/comparable pricing policies for offshore wind power connected to the electricity grid. This offshore wind potential sustains a very slow growth rate, especially in countries where the investment cost of most offshore wind projects is higher than FITs costing. Therefore, for the pricing policy to increase the potential of the wind energy, the condition is that the FIT pricing can cover the investment costs.Regarding the utilization of solar energy sources, in this doctoral dissertation the combined GIS-MDCA methodology was presented, which consists of the following five stages. In the first step, the study area is determined. In the second step, the criteria used in the evaluation of the suitability of a site for a PV park (photovoltaic plant, PVP) are selected. The determination of these criteria is implemented through the analysis of specific researchers as well as using relevant literature review, such as: characteristics of relevant location, territorial constraints and areas of exclusion. The third step identifies the variables that are included in a GIS model and performs data collection techniques and actions. For GIS modeling, in the fourth step, the MDCA method is applied to the input data set. This step involves the selection and the application of parameters in weighted criteria and subcriteria. Finally, in the fifth step, a geophysical map of the possible PV park locations to be installed, it is created and analyzed. The implementation of solar energy projects becomes jointly successful based on the respective technological development and the appropriate soil (geomorphological) characteristics and the number of sunshine days per year.The main research question of this doctoral dissertation concerns the investigation of those elements and those features that differentiate the regions of Greece at the level of regional unit regarding the consumption of electricity and the corresponding production capacity of RES in the field of electricity generation. Therefore, in the statistical part of the doctoral dissertation, an attempt was made to record the installed capacity of RES in Greece by regional units and their respective technologies that are capable to support the National RES Planning for the years 2015 and 2019 and consequently the European RES planning. The statistical analysis of this doctoral dissertation aimed at investigating the penetration of RES technologies at the spatial level (regional unit) in Greece and the development of typology based on specific variables. The RES that are the object of exploitable-receivable energy, being also particularly abundant in Greece, they are the following: solar radiation (photovoltaic, PV), wind speed (wind turbines, AG), hydroelectric potential (hydroturbines), bioenergy sources (biomass), geothermal potential, wind and wave dynamics (sea wave energy). In this doctoral dissertation the data for grouping are referring to the power generation units from wind farms, photovoltaic (PV) parks including home photovoltaic (roof), biomass power plants and hydropower plants (large and small).In the context of this doctoral dissertation the technique of agglomerative hierarchical cluster analysis was applied and the K Means method was used as the distance criterion. The results of the descriptive statistical analysis of the variables were used to group the peripheral units into clusters. At the same time, the results of the typology of the areas were visually included. The cluster analysis was performed on different pairs of variables in order to find the differences in the similar groups produced. The statistical analysis was performed using data for the years 2015 and 2019, coming the following conclusions: For a total of 5 hierarchical groupings (3 for 2015, and 2 for 2019) the average number of clusters was 4.2, while the average number iterations were 4. At the same time the number of formed clusters-groups was from 3 to 6, while -according to the ANOVA analysis- the optimal possible and good data separation in the aforementioned groupings was based on the RES of the wind (in all 5 cases hierarchical grouping), being followed by the small hydroelectric-MYE in 2 cases: (one for 2015, and one for 2019) and the photovoltaic-PV in 2 cases: (one for 2015, and one for 2019).In this doctoral dissertation the participation of the regional units of Greece in the production of energy from RES was deployed in alignment with the energy consumption at various economic sectors, with the ultimate goal of grouping the regional units according to energy poverty (dependence) regarding RES. Specifically, at the doctoral dissertation the definition of the differentiation-grouping of the regional units depended on whether the production of energy from RES is increased or reduced, in combination with the respective energy consumption from various sectors of economic activity (domestic, industrial, commercial and agricultural). The doctoral dissertation adopted the methodology of aggregation of available data, which groups the peripheral units through variables that refer to the respective geographical areas. The grouping of the peripheral units into sub-groups indicated the process of defining homogeneous groups based on the selected variables.Taking into account the above the standardization-grouping of the peripheral units of Greece according to the installed capacity and the number of RES energy production units, is a proven useful tool to investigate the favorable and the disadvantageous ones, based on the lowest installed capacity. To this end, each country can undertake the necessary measures in order to reduce the subsidies for RES proportionally, especially in the areas that lag behind in the share of electricity generation. New investments for RES installations in these areas can be increased in order to achieve the setting national energy targets, more broadly the observance of the established regulations and directives at European reference level.In the last part of the doctoral dissertation a framework was proposed to support the selection of suitable low carbon footprint technologies that can contribute to achieving low carbon emissions by including, not completely replacing, these technologies in the existing energy, socio-economic and environmental environment. community or a state- levels of analysis. This inclusion refers to the existing Greek electricity production with statistical evaluation of existing and approved RES projects in the last five years, looking forward to the lowest global warming (GWE) among a set of available and feasible alternatives. The theoretical coverage, technological development, statistical processing, and existing legislative and regulatory frameworks (as developed in the dissertation) all they can link local decision-making with a global perspective and developmental applicability in order to minimize its impact. Dealing with the multitude of RES in a multilevel approach - strategic, technological, socio-economic - is a fundamental principle for any environmental policy and analysis, calling on citizens of all ages to develop environmental awareness by consciously pursuing applicable energy and environmental policies. In the context of the implementing and applying the results of the doctoral dissertation, it is important to emphasize that energy policy makers and strategic planners should not only focus on the final results of their policy, but also on the implementation process itself: tracking the cost-benefits of available options to choose the best possible option. Pointing out this distinction between the final result-implementation process, this doctoral dissertation systematically argued on the generative problems, uncertainties and technological challenges in a holistic - energy, technological, strategic - context. In the present dissertation the following four-part holistic evaluation framework was proposed, in the corresponding distinct subsections, as follows:-Valuation of the strategic planning value-Climate change assessment-Valuation of the economy of natural resources-Valuation of the ecological valueTo this end, a proposed set of design proposals for enhancing low carbon technologies in the energy sector in developing and developed economies is conveyed in Table 1.Table 1: Incentives and deterrents to employment and job security in the energy sector.1) Deterrent parameters-Intervention role (everything that exists) of the state in economic life.-Limited capabilities (everything that exists) of the private sector.-Less concern for long-term investments.-No fully developed financial system.-Limited access to finance sources/funding opportunities.-Aging societies in countries that affect human capital and productivity.-In some countries there is an oversupply of human resources, which expects with interest and dedication to learn the necessary skills in the modern workplace.-Labor markets continue to suffer from structural mismatches between supply and demand.2) Incentives -Digital technology offers opportunities to enhance access to finance.-Strong economic link with the Eurozone (concerning the functioning and operative structure of the European Union).-Governments spend a significant portion of the state/national budget on education.-Increase of students’ enrollment in higher education.-Focus on the EU accession process’s intake, since it leads to the liberalization of the services sector (concerning the functioning/operative structure of the European Union).-Digital technology provides opportunities to enhance access to finance sources/funding opportunities.3) Solutions recommended-Improving access to small and medium-sized enterprises (SMEs) for financing through guarantee schemes.-Strengthen/Provision of the protection of property rights.-Investing in people by improving education, health and social security networks.-Develop policies to increase the skills and the employability of citizens.Based on the results of this doctoral dissertation future research works aim at further targeting the joint use among different RES, especially in areas where there is available and technically obtainable energy potential from two or more RES technologies. Furthermore, the holistic approach of RES technologies in this doctoral dissertation emphasizes on the importance of exploring the multiple historical role of the development for each technology, while better understanding and coupling social needs with technological possibilities in the following framework: on the one hand the historic evolution and on the other hand the social capabilities and local social priorities of each community, especially among rapidly emerging economies where a surplus of RES potential coexists with economic poverty and/or the technological inadequacy/illiteracy of local communities.

Η επίτευξη της ενεργειακής ανάπτυξης στην Ελλάδα συνοδεύεται από αξιοσημείωτο υψηλό επίπεδο χρήσης συμβατικών καυσίμων. Ειδικότερα ως βασικό χαρακτηριστικό του Ελληνικού ενεργειακού μίγματος είναι η αξιοποίηση του σχετικώς άφθονου αποθέματος λιγνίτη. Ο λιγνίτης χαρακτηρίζεται ως το βασικό εγχώριο καύσιμο σε αρκετές περιοχές της χώρας και, παρά τις δυσμενείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις, αποτέλεσε στρατηγική επιλογή τον 20ο αιώνα και στις αρχές του 21ου αιώνα. Την τελευταία δεκαετία η ενεργειακή εξάρτηση της Ελλάδας από τα λιγνιτικά αποθέματα, αν και βαίνει μειούμενη, παραμένει πολύ υψηλή. Περαιτέρω, η Ελλάδα εισάγει υδρογονάνθρακες και φυσικό αέριο για ενεργειακή κάλυψη των εγχώριων αστικών και βιομηχανικών χρήσεων. Σε Ευρωπαϊκό επίπεδο αναφοράς η ενεργειακή ανάπτυξη απαιτεί πλήρη εφαρμογή ενός μοντέλου αειφόρου ανάπτυξης –παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας– το οποίο προσβλέπει στην ανάπτυξη ενός φάσματος τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας και αξιοποίησή τους στην αγορά ενέργειας. Αυτή η αειφόρος προοπτική συμβάλει όχι μόνο στην ενεργειακή ασφάλεια της Ευρώπης αλλά και στη βελτίωση της ανταγωνιστικότητας των κρατών μελών της ΕΕ. Παράλληλα, σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, η διαχείριση της ενεργειακής ζήτησης με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο στην ΕΕ. Ειδικότερα, η αειφόρος προοπτική στον ενεργειακό τομέα δύναται να συνδυαστεί με την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής και με την προώθηση καινοτομίας στις τεχνολογίες ΑΠΕ. Παράλληλα οι διαρθρωτικές αλλαγές στην απελευθέρωση της αγοράς ενέργειας προβάλλουν την εξοικονόμηση/ορθολογική χρήση ενέργειας και την ενεργειακή αναβάθμιση του δομημένου περιβάλλοντος. Με στόχο την “αειφόρο στοχοθεσία” η ΕΕ καλείται να θεσπίσει πολλά κοινοτικά προγράμματα χρηματοδότησης για ανάπτυξη, επίδειξη και βιώσιμη διαχείριση της ενεργειακής ζήτησης με χρήση ΑΠΕ, ειδικά στο πυκνοδομημένο αστικό περιβάλλον των Ευρωπαϊκών μεγαλουπόλεων. Συνεπώς η «αειφορία» συνάδει εννοιολογικά και διαχειριστικά με τον όρο «μακροπρόθεσμες επενδύσεις».Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζεται η υφιστάμενη κατάσταση αναφορικά με τις εφαρμογές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας υπό μορφή μεγάλης κλίμακας τεχνικών υποδομών καθώς και σε εφαρμοσμένες τεχνολογίες είτε στην Ελλάδα είτε στο εξωτερικό. Παράλληλα τα αποτελέσματα της ανάλυσης προσεγγίζουν την επικρατούσα διεθνή και την Ευρωπαϊκή κατάσταση κανονισμών, οδηγιών, νομοθεσιών και στρατηγικών στον ενεργειακό τομέα. Περαιτέρω γίνεται εκτίμηση του βαθμού αξιοποίησης της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τους υφιστάμενους μεγάλης-κλίμακας σταθμούς ενέργειας σε συνδυασμό με το εκάστοτε διαθέσιμο και απολήψιμο ενεργειακό δυναμικό. Στην τεχνολογική έρευνα της παρούσας διδακτορικής διατριβής ως ΑΠΕ εξετάστηκε η διακριτή (μεμονωμένη) αξιοποίηση της βιομάζας, της υδροηλεκτρικής, της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας. Σημαντικές παράμετροι αξιολόγησης είναι τα επιτόπια χαρακτηριστικά της προς απόληψη ενέργειας, όπως η διαμόρφωση του εδάφους, οι κλιματικές συνθήκες σε συνθήκες ηλιοφάνειας ταχύτητας ανέμου και υδατοπτώσεων μέσω εξατμισοδιαπνοής και βροχοπτώσεων, καθώς και ο βαθμός κοινωνικής αποδοχής έργων ΑΠΕ από τις τοπικές κοινότητες. Συνδυαστικά όλες αυτές οι παράμετροι προσδιορίζουν την εκάστοτε επιλογή και την κλίμακα εφαρμογής των αντίστοιχων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με χρήση ΑΠΕ. Σε κοινωνικο-οικονομικό και σε στρατηγικό επίπεδο ανάλυσης η διδακτορική διατριβή, μέσω της ερευνητικής εστίασης στις τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα, προάγει τη σύζευξη γνώσεων για την αλληλεπίδραση κλίματος και κοινωνικο-αναπτυξιακών στόχων (social development goals, SDG) συμβάλλοντας αφενός στην έρευνα διακυβέρνησης για το κλίμα (μέτρα μετριασμού και προσαρμογής) και για τη βιώσιμη ανάπτυξη και αφετέρου στην παραμετροποίηση σχεδιασμού πολιτικής σε διεθνές περιβάλλον, προσανατολισμένου στην κοινή εφαρμογή της Συμφωνίας του Παρισιού και της Ατζέντας του 2030.Αναφορικά με τη βιομάζα είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η παραγωγή βιοκαυσίμων έχει σημαντική συμβολή στον ενεργειακό τομέα των μεταφορών. Ειδικότερα, η πυρόλυση βιομάζας παράγει βιοπετρέλαιο το οποίο είναι ένα ομοιογενές μείγμα οργανικών ουσιών με νερό αντίδρασης και με νερό τροφοδοσίας. Το παραχθέν υδατικό προϊόν έχει χαρακτηριστική οσμή λόγω αλδεϋδών και οξέων χαμηλού μοριακού βάρους. Παράλληλα είναι αξιοσημείωτη η προσαρμοστικότητα ανάμιξης βιοκαυσίμων με τα συμβατικά ορυκτά καύσιμα ντήζελ και αιθανόλης στον μεταφορικό τομέα. Αναφορικά με την υδροηλεκτρική ενέργεια είναι δυνατή η διερεύνηση κατασκευής μικρού αριθμού έργων υδροηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα, όπου η βιωσιμότητα –όσων εκ των έργων αυτών παραμένουν σε λειτουργία στο βάθος του προβλεπόμενου χρόνου ζωής τους– στηρίζεται στις αρχές της μικροοικονομίας, της μηχανικής, στους κοινωνικούς προσανατολισμούς και στους κοινόχρηστους πόρους των προς εφαρμογή πολιτικών και οικονομικών θεωριών. Αυτή η ερευνητική στοχοθεσία είναι υλοποιήσιμη στη βάση αξιοποίησης ιστορικών πληροφοριών και καταγραφής δεδομένων, είτε μέσω επισκέψεων σε τοποθεσίες, είτε μέσω διεξαγωγής συνεντεύξεων. Συνεπακόλουθα, τα υδροηλεκτρικά συστήματα στις αρχές της πρώτης δεκαετίας του 21ου αιώνα χαρακτηρίζονταν από οριακή κατάσταση λειτουργίας, συνδεόμενη με αλληλένδετους παράγοντες θεματολογίας, όπως την εμπειρία των τοπικών κοινωνιών και τη λειτουργία υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων (σε επιτόπια κλίμακα), αλλά και γεωπολιτικές ανησυχίες των χωρών λειτουργίας (σε εθνική κλίμακα). Επιπροσθέτως, τα υδροηλεκτρικά δίκτυα παραγωγής και διανομής ενέργειας από εγχώριες και διεθνείς επιδοτήσεις προβλέπεται ότι θα επεκταθούν και θα εξελιχθούν περαιτέρω, ενώ χρειάζεται συνεξέταση και συναξιολόγηση μελετών σκοπιμότητας από εναλλακτικές λύσεις. Παράλληλα οι τοπικές κοινωνίες καλούνται να επωμιστούν πιθανή αμφισβητούμενη επιλογή μεγάλης έκτασης υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων λόγω του υψηλού κοινωνικο-οικονομικού κόστους.Αναφορικά με τη διείσδυση των αιολικών πάρκων στα υφιστάμενα συστήματα ισχύος αξιοσημείωτη είναι η αξιολόγηση της στρατηγικής χωροθέτησης και του ελέγχου αυτών (των αιολικών πάρκων) σε μέγιστο επίπεδο. Η τοποθεσία των αιολικών πάρκων έχει μεγάλο αντίκτυπο στην παραγωγή αιολικής ενέργειας. Ειδικότερα τα μεγάλα αιολικά πάρκα μπορούν να διασυνδεθούν κοντά στις μονάδες κύριας ηλεκτροπαραγωγής σε σύντομο χρονικό διάστημα από τη στιγμή έναυσης των υδροηλεκτρικών σταθμών. Όσον αφορά τον έλεγχο του αιολικού πάρκου η ρύθμιση τάσης επιτρέπει τη μεγαλύτερη εφαρμοσιμότητα της αιολικής ενέργειας ενώ, περαιτέρω, κρίσιμες ερευνητικές παράμετροι της τεχνολογικής αξιοποίησης αιολικής ενέργειας είναι ο αντίκτυπος της θέσης και του ελέγχου των αιολικών πάρκων στο προφίλ τάσης του συστήματος. Προς τούτο σε στρατηγικό επίπεδο ανάλυσης είναι εφικτή η αξιολόγηση παραγόντων επιρροής στη βέλτιστη κατανομή των αιολικών πάρκων. Αυτοί οι παράγοντες είναι το συνολικό φορτίο, το οποίο συνδέεται με μια συγκεκριμένη τοποθεσία, καθώς και η συμβολή αυτής της θέσης στη μείωση του συνολικού λειτουργικού κόστους. Επιπλέον η κατανομή των πόρων αιολικής ενέργειας μεταξύ πολλών τοποθεσιών καθιστά αυτή τη χωροταξική διεύρυνση ως την πιο επωφελή συγκριτικά με τη διασύνδεσή τους σε μία κεντρική τοποθεσία. Ωστόσο, υπάρχει περίπτωση οι τεχνικές παραδοσιακού σχεδιασμού να επιφέρουν μη ρεαλιστικά αποτελέσματα, καθώς ο σχεδιασμός πρέπει να καταγράφει τις αβεβαιότητες στην παραγωγή φορτίου και στη συμπεριφορά του ανέμου.Υπό το πρίσμα της τεχνολογικής επισκόπησης της διδακτορικής διατριβής για την αιολική ενέργεια είναι σημαντική η διαπίστωση ότι ο άνεμος είναι πηγή ενέργειας με χαμηλή πυκνότητα σε σύγκριση με άλλες συμβατικές πηγές, όπως φυσικό αέριο ή άνθρακα. Επιπλέον καθώς είναι χαμηλός ο ρυθμός εξαγωγής των ανεμογεννητριών από μη-πρωτογενείς χώρες παραγωγούς καθίσταται απαιτητή η παραγωγής σημαντικών ποσοτήτων ενέργειας προκειμένου να γίνει επιτεύξιμη η οικονομία κλίμακας και να καταστεί ανταγωνιστική η παρουσία της αιολικής ενέργειας στην αγορά ενέργειας. Προς τούτο χρειάζονται αρκετές ανεμογεννήτριες, οι οποίες συνήθως συγκεντρώνονται σε «τεχνολογικές νησίδες», γνωστές ως αιολικά πάρκα. Η σχετική τοποθέτηση πολλών ανεμογεννητριών η μια κοντά στην άλλη μεταξύ τους εξαρτάται από το κόστος και από την αγορά. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας αναμένεται να μειωθεί και, σε ορισμένες περιπτώσεις, να μειωθούν ακολούθως και το κόστη επένδυσης και κατοχής γης. Ωστόσο στο πλαίσιο έρευνας η διδακτορική διατριβή βασίστηκε κυρίως στην αύξηση της δυναμικότητας αιολικής ενέργειας σε χερσαίο έδαφος. Αντιθέτως, η υπεράκτια χωρητικότητα αιολικής ενέργειας είναι πολύ περιορισμένη σε διεθνές κλίμακα αναφοράς. Προκειμένου να προωθηθεί η ανάπτυξη υπεράκτιας αιολικής ενέργειας οι τοπικές κυβερνήσεις ορίζουν συγκεκριμένες/συγκρίσιμες τιμολογιακές πολιτικές υπεράκτιας αιολικής ενέργειας εντασσόμενης στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτή η προοπτική δυναμικότητας στην υπεράκτια αιολική ενέργεια έχει πολύ αργό ρυθμό αύξησης, ειδικά στις χώρες όπου το επενδυτικό κόστος των περισσότερων υπεράκτιων έργων αιολικής ενέργειας είναι υψηλότερο από την κοστολόγηση FITs. Συνεπώς για την πολιτική τιμολόγησης προς αύξηση του δυναμικού της αιολικής ενέργειας προϋπόθεση είναι η τιμολόγηση FIT να μπορεί να καλύψει το επενδυτικό κόστος. Αναφορικά με την αξιοποίηση της ηλιακή ενέργειας στη διδακτορική διατριβή παρουσιάστηκε η συνδυαστική μεθοδολογία GIS-MDCA, η οποία αποτελείται από τα ακόλουθα πέντε στάδια. Στο πρώτο βήμα προσδιορίζεται η περιοχή μελέτης. Στο δεύτερο βήμα επιλέγονται τα κριτήρια τα οποία χρησιμοποιούνται στην αξιολόγηση της καταλληλότητας μιας τοποθεσίας για ΦΒ πάρκο (photovoltaic plant, PVP). Ο προσδιορισμός αυτών των κριτηρίων υλοποιείται μέσω της ανάλυσης ειδικών ερευνητών καθώς και με χρήση σχετικής βιβλιογραφικής επισκόπησης, όπως: χαρακτηριστικά σχετικής τοποθεσίας, εδαφικοί περιορισμοί καθώς και περιοχές αποκλεισμού. Στο τρίτο βήμα προσδιορίζονται οι μεταβλητές οι οποίες περιλαμβάνονται σε μοντέλο GIS και πραγματοποιεί τεχνικές και δράσεις συλλογής δεδομένων. Για τη μοντελοποίηση GIS, στο τέταρτο βήμα, εφαρμόζεται η μέθοδος MDCA στο σύνολο δεδομένων (input data set). Αυτή η φάση περιλαμβάνει την επιλογή και την εφαρμογή των παραμέτρων σε σταθμισμένα κριτήρια και σε υποκριτήρια. Τέλος, στο πέμπτο βήμα δημιουργείται και αναλύεται ένας γεωφυσικός χάρτης των πιθανών τοποθεσιών εγκατάστασης του ΦΒ πάρκου. Η υλοποίηση έργων ηλιακής ενέργειας καθίσταται συνδυαστικά επιτυχής βάσει της εκάστοτε τεχνολογικής εξέλιξης και των κατάλληλων εδαφικών (γεωμορφολογικών) χαρακτηριστικών και του αριθμού ημερών ηλιοφάνειας ανά έτος.Το κύριο ερευνητικό ερώτημα αυτής της διδακτορικής διατριβής αφορά στη διερεύνηση των στοιχείων και των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων τα οποία διαφοροποιούν τις περιοχές της Ελλάδας σε επίπεδο περιφερειακής ενότητας σχετικά με την κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας και με την αντίστοιχη παραγωγική ισχύος των ΑΠΕ στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής. Επομένως, στο στατιστικό μέρος της διδακτορικής διατριβής επιχειρείται η καταγραφή της εγκατεστημένης ισχύς των ΑΠΕ στην Ελλάδα ανά περιφερειακή ενότητα και της αντίστοιχης τεχνολογίας τους, η οποία υποστηρίζει τον Εθνικό Προγραμματισμό των ΑΠΕ για τα έτη 2015 και 2019 και κατά επέκταση τον Ευρωπαϊκό Προγραμματισμό των ΑΠΕ. Ο σκοπός της στατιστικής ανάλυσης αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της διείσδυση των τεχνολογιών ΑΠΕ σε χωρικό επίπεδο (περιφερειακή ενότητα) στην Ελλάδα και την ανάπτυξη τυπολογίας με βάση συγκεκριμένες μεταβλητές. Οι ΑΠΕ οι οποίες συνιστούν το αντικείμενο εκμεταλλεύσιμης-απολήψιμης ενέργειας είναι οι ακόλουθες: ηλιακή ακτινοβολία (φωτοβολταϊκά, ΦΒ), αιολική (ανεμογεννήτριες, ΑΓ), υδροηλεκτρική (υδροστρόβιλοι), βιοενέργεια (βιομάζα), γεωθερμική, παλιρροϊκή (πλημμυρίδα και άμπωτη), καθώς και κυματική (ενέργεια θαλάσσιων κυμάτων). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή τα δεδομένα για την ομαδοποίηση αφορούν τις μονάδες παραγωγής ενέργειας από τα αιολικά πάρκα, τα φωτοβολταϊκά (ΦΒ) πάρκα συμπεριλαμβανομένων και των οικιακών φωτοβολταϊκών (στέγες), τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής από βιομάζα και τις μονάδες παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας (μικροί και μεγάλοι σταθμοί).Στο πλαίσιο αυτής της διδακτορικής διατριβής εφαρμόστηκε η τεχνική της agglomerative ιεραρχικής ανάλυσης συστάδων (hierarchical cluster analysis) και ως κριτήριο απόστασης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος K Means. Τα αποτελέσματα της περιγραφικής στατιστικής ανάλυσης των μεταβλητών χρησιμοποιήθηκαν για την ομαδοποίηση των περιφερειακών ενοτήτων σε συστάδες. Παράλληλα περιλαμβάνονται οπτικοποιημένα τα αποτελέσματα της τυπολόγησης των περιοχών. Η ανάλυση συστάδων πραγματοποιήθηκε σε διαφορετικά ζεύγη μεταβλητών προκειμένου να βρεθούν οι διαφοροποιήσεις στις παραγόμενες ομοειδείς ομάδες. Η στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με αξιοποίηση δεδομένων για τα έτη 2015 και 2019, καταλήγοντας στα ακόλουθα συμπεράσματα: Για συνολικά 5 ιεραρχικές ομαδοποιήσεις (3 για το 2015 και 2 για το 2019) ο μέσος όρος αριθμού συστάδων ήταν 4,2, ενώ ο μέσος όρος αριθμού επαναλήψεων ήταν 4. Παράλληλα ο αριθμός των σχηματισθέντων συστάδων-ομάδων ήταν από 3 ως 6, ενώ -βάσει της ανάλυσης ANOVA- ο βέλτιστος δυνατός και καλός διαχωρισμός δεδομένων στις προαναφερθείσες ομαδοποιήσεις βασίστηκε στην ΑΠΕ των αιολικών (και στις 5 περιπτώσεις ιεραρχικής ομαδοποίησης), ακολουθούμενη από τα μικρά υδροηλεκτρικά-ΜΥΗΕ σε 2 περιπτώσεις: (μία για το 2015 και μία για το 2019) και από τα φωτοβολταϊκά-ΦΒ σε 2 περιπτώσεις: (μία για το 2015 και μία για το 2019).Στη διδακτορική διατριβή η συμμετοχή των περιφερειακών ενοτήτων της Ελλάδας στην παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ υλοποιήθηκε σε συνδυασμό με την κατανάλωση ενέργειας από διάφορους οικονομικούς τομείς, με απώτερο στόχο την ομαδοποίηση των περιφερειακών ενοτήτων ανάλογα με την ενεργειακή φτώχεια (εξάρτηση) όσον αφορά στις ΑΠΕ. Πιο συγκεκριμένα, η διδακτορική διατριβή επιτυγχάνει τον καθορισμό της διαφοροποίησης-ομαδοποίησης των περιφερειακών ενοτήτων ανάλογα με το εάν η παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ είναι αυξημένη ή μειωμένη, σε συνδυασμό με την αντίστοιχη κατανάλωση ενέργειας από διάφορους τομείς οικονομικής δραστηριότητας (οικιακός, βιομηχανικός, εμπορικός και γεωργικός). Στη διδακτορική διατριβή υιοθετείται η μεθοδολογία ανάλυσης κατά συστάδες των διαθέσιμων δεδομένων, η οποία ομαδοποιεί τις περιφερειακές ενότητες μέσα από μεταβλητές οι οποίες αναφέρονται στην αντίστοιχη γεωγραφική περιοχή. Η ομαδοποίηση-ανάλυση κατά συστάδες των περιφερειακών ενοτήτων στις επιμέρους ομάδες υποδηλώνει τη διαδικασία καθορισμού ομοιογενών ομάδων με βάση τις επιλεχθείσες μεταβλητές.Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω η τυπολόγηση-ομαδοποίηση των περιφερειακών ενοτήτων της Ελλάδας, σύμφωνα με την εγκατεστημένη ισχύ και με τον αριθμό των μονάδων παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ, αποτελεί χρήσιμο εργαλείο διερεύνησης των ευνοϊκών και των ασθενέστερων βάσει της χαμηλότερης εγκατεστημένης ισχύος. Προς τούτο κάθε χώρα πρέπει να λάβει τα απαραίτητα μέτρα έτσι ώστε να αυξομειώσει αναλογικά τις επιδοτήσεις των ΑΠΕ, ειδικότερα στις περιοχές οι οποίες υστερούν στο μερίδιο ηλεκτροπαραγωγής. Οι νέες επενδύσεις για εγκαταστάσεις ΑΠΕ σε αυτές τις περιοχές καλούνται να αυξηθούν προκειμένου να επιτευχθούν οι εκάστοτε εθνικοί ενεργειακοί στόχοι, ευρύτερα η τήρηση των θεσπισμένων κανονισμών και οδηγιών σε Ευρωπαϊκό επίπεδο αναφοράς.Στο τελευταίο μέρος η διδακτορική διατριβή προτείνει ένα πλαίσιο για την υποστήριξη επιλογής κατάλληλων τεχνολογιών με χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα, δυνάμενες να συμβάλλουν στην επίτευξη οικονομίας χαμηλών εκπομπών άνθρακα με συμπερίληψη, όχι πλήρη αντικατάσταση, αυτών των τεχνολογιών στο υφιστάμενο ενεργειακό, κοινωνικο-οικονομικό και περιβαλλοντικό δίκτυο μιας κοινότητας ή ενός κράτους. Αυτή η συμπερίληψη αναφέρεται στην υφιστάμενη Ελληνική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με στατιστική αξιολόγηση υπαρχουσών και εγκεκριμένων έργων ΑΠΕ την τελευταία πενταετία, προσβλέποντας στο χαμηλότερο φαινόμενο θέρμανσης του πλανήτη (GWE) ανάμεσα σε ένα σύνολο διαθέσιμων, εφικτών εναλλακτικών λύσεων. Στόχος της θεωρητικής κάλυψης, της τεχνολογικής ανάπτυξης, της στατιστικής επεξεργασίας και της υφιστάμενης νομοθετικής και κανονιστικής πλαισίωσης (όπως αυτές αναπτύχθηκαν στη διδακτορική διατριβή) είναι να συνάδουν οι τοπικές αποφάσεις με μια παγκόσμια προοπτική και αναπτυξιακή εφαρμοσιμότητα, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Η αντιμετώπιση της πληθώρας ΑΠΕ σε πολυεπίπεδη προσέγγιση –στρατηγική, τεχνολογική, κοινωνικο-οικονομική– είναι θεμελιώδης αρχή σε οποιαδήποτε ανάλυση περιβαλλοντικής πολιτικής, καλώντας τους πολίτες όλων των ηλικιών να αναπτύξουν περιβαλλοντική συνείδηση ασχολούμενοι συνειδητά με εφαρμόσιμες πολιτικές ενέργειας και περιβάλλοντος. Στο πλαίσιο υλοποίησης και εφαρμοσιμότητας των αποτελεσμάτων της διδακτορικής διατριβής είναι σημαντικό να τονιστεί ότι οι υπεύθυνοι ενεργειακής πολιτικής και οι στρατηγικοί σχεδιαστές δεν πρέπει να εστιάζουν μόνο για τα τελικά αποτελέσματα της πολιτικής τους αλλά και για την ίδια τη διαδικασία υλοποίησης: ιχνηλατώντας τα κόστη-οφέλη των διαθέσιμων επιλογών να επιλέξουν τη βέλτιστη εφικτή επιλογή. Επισημαίνοντας αυτήν τη διάκριση μεταξύ τελικού αποτελέσματος–διαδικασίας υλοποίησης, αυτή η διδακτορική διατριβή παρουσίασε με συστηματικό τρόπο τα γενεσιουργά προβλήματα, τις αβεβαιότητες και τις τεχνολογικές προκλήσεις σε ένα ολιστικό –ενεργειακό, τεχνολογικό, στρατηγικό– πλαίσιο. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνεται το ακόλουθο τετραμερές ολιστικό πλαίσιο αποτίμησης, στα αντίστοιχα διακριτά υποκεφάλαια, ακολούθως:-Αποτίμηση αξίας στρατηγικού σχεδιασμού-Αποτίμηση κλιματικής αλλαγής-Αποτίμηση οικονομίας των φυσικών πόρων-Αποτίμηση οικολογικής αξίαςΠρος τούτο, μια προτεινόμενη δέσμη προτάσεων σχεδιασμού για την ενίσχυση των τεχνολογιών χαμηλών εκπομπών άνθρακα στον ενεργειακό τομέα σε αναπτυσσόμενες και σε αναπτυγμένες οικονομίες παρατίθεται στον Πίνακα 1.Πίνακας 1: Κίνητρα και ανασταλτικοί παράμετροι ενίσχυσης της απασχόλησης και της εργασιακής ασφάλειας στον ενεργειακό τομέα.1) Ανασταλτικοί παράμετροι-Παρεμβατικός ρόλος (ό,που υφίσταται) του κράτους στην οικονομική ζωή.-Περιορισμένες δυνατότητες (ό,που υφίστανται) του ιδιωτικού τομέα.-Μικρότερη μέριμνα σε μακροπρόθεσμες επενδύσεις.-Μη πλήρως αναπτυγμένο χρηματοπιστωτικό σύστημα.-Γηράσκουσες κοινωνίες σε χώρες οι οποίες επηρεάζουν το ανθρώπινο κεφάλαιο και την παραγωγικότητα.-Σε ορισμένες χώρες υπάρχει υπερπροσφορά ανθρώπινου δυναμικού, το οποίο προσδοκά με ενδιαφέρον και αφοσίωση να μάθει τις απαραίτητες δεξιότητες στο σύγχρονο χώρο εργασίας.-Οι αγορές εργασίας εξακολουθούν να υποφέρουν από διαρθρωτικές αναντιστοιχίες μεταξύ προσφοράς και ζήτησης.2) Κίνητρα-Η ψηφιακή τεχνολογία παρέχει ευκαιρίες για την ενίσχυση της πρόσβασης σε χρηματοδότηση.-Ισχυρή οικονομική σύνδεση με την ευρωζώνη (αφορά τη δομή λειτουργίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης).-Οι κυβερνήσεις δαπανούν σημαντικό μερίδιο του κρατικού προϋπολογισμού για την εκπαίδευση.-Αύξηση εγγραφών και φοιτησάντων στην τριτοβάθμια εκπαίδευση.-Έναρξη της διαδικασίας ένταξης στην ΕΕ, καθώς οδηγεί σε απελευθέρωση του τομέα των υπηρεσιών (αφορά τη δομή λειτουργίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης).-Η ψηφιακή τεχνολογία παρέχει ευκαιρίες για την ενίσχυση της πρόσβασης σε χρηματοδότηση.3) Επιλογές Λύσεων-Βελτίωση της πρόσβασης σε μικρο-μεσαίες επιχειρήσεις (ΜΜΕ) για χρηματοδότηση μέσω εγγυοδοτικών προγραμμάτων. -Ενίσχυση της προστασίας των δικαιωμάτων ιδιοκτησίας.-Επένδυση στους ανθρώπους μέσω βελτίωσης της εκπαίδευσης, της υγείας και των δικτύων κοινωνικής ασφάλειας.-Ανάπτυξη πολιτικών για την αύξηση των δεξιοτήτων και της απασχολησιμότητας των εργαζομένων.-Περιορισμένη πρόσβαση σε χρηματοδότηση. Βάσει των αποτελεσμάτων της παρούσας διδακτορικής διατριβής οι μελλοντικές ερευνητικές εργασίες προσβλέπουν στη περαιτέρω στοχοθεσία (συνδυαστικής) χρήσης μεταξύ ΑΠΕ, ειδικά σε περιοχές όπου υπάρχει διαθέσιμο και τεχνικώς απολήψιμο ενεργειακό δυναμικό από δύο ή περισσότερες ΑΠΕ. Περαιτέρω, η ολιστική προσέγγιση των τεχνολογιών ΑΠΕ στην παρούσα διδακτορική διατριβή επισημαίνει τη σημασία διερεύνησης του μικτού ιστορικού ρόλου της ανάπτυξης εκάστης τεχνολογίας με βάση την κατανόηση και τη σύζευξη κοινωνικών αναγκών και τεχνολογικών δυνατοτήτων στην ακόλουθη συνδυαστική θεώρηση: αφενός της ιστορικής εξέλιξης και αφετέρου των κοινωνικών δεξιοτήτων και των προτεραιοτήτων της εκάστοτε τοπικής κοινότητας, ιδίως μεταξύ των αναδυόμενων οικονομιών όπου ο πλεονασμός δυναμικού ΑΠΕ συνυπάρχει με την οικονομική ένδεια ή/και με την τεχνολογική ανεπάρκεια των τοπικών κοινοτήτων.