Μεθοδολογικό πλαίσιο υποστήριξης λήψης αποφάσεων για ενίσχυση της ανθεκτικότητας του ελληνικού δικτύου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας έναντι των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής μέσω πολυκριτηριακής ανάλυσης

Abstract

Modern electric power systems are critical and extremely complex infrastructures that are designed to serve the reliable electricity supply of consumers under normal operating conditions and when common failures or expected disturbances occur. However, although these infrastructures have achieved high degrees of reliability (over 99.9%), they are not capable of effectively dealing with unpredictable extreme situations with low frequency rate but severe impacts, which are usually caused as a result of extreme weather events, such as floods, stormy winds - cyclones, heavy snowfalls, wildfires, etc. Such extreme events are becoming even more frequent in the recent years around the world, resulting in major disruptions to the electricity transmission and distribution networks and leading to unpredictable power outages that can last from a few hours up to several weeks. The scientific community also warns that their frequency and intensity are expected to increase even more at global level due to the Climate Change. Despite the (so far) low probability of occurrence of such phenomena, their serious impact on electric power systems and their consequent financial costs make it essential to establish action frameworks and devise strategies for effectively managing Climate Change related risks, disasters and crises in order to ensure business continuity of the Electricity Network Operators as well as the uninterrupted power supply that will sufficiently cover demand through the reliable transmission and distribution of electricity from the power generation points to the end users (consumers). Therefore, timely, systematic and long-term planning is needed to improve the adaptability and resilience of the power grids, considering the implications and adverse effects of Climate Change, but without overstating the network development and operation cost. The purpose of the present PhD thesis is to develop a holistic methodological framework to support decision-making with the aim of enhancing the resilience (adaptability) of the Hellenic Electricity Distribution Network against climatic hazards, which will allow the design and adoption of appropriate disaster risk management strategies, the promotion of risk knowledge, the reinforcement of preparedness for immediate and effective response, as well as the fast recovery following restoration. For this purpose, a well-recognized methodology is applied for analyzing the vulnerability of the Hellenic Electricity Distribution Network per climate hazard, resulting in the identification of the most vulnerable network areas (Climate Change Hotspots), as well as for assessing the climate risk in order to build a better understanding of the risk factors and support the decision-making process. The afore-mentioned framework can constitute a useful tool for the evaluation and prioritization of investments through multi-criteria analysis for the adaptation of the distribution network to Climate Change.

Τα σύγχρονα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας αποτελούν κρίσιμες και εξαιρετικά πολύπλοκες υποδομές που σχεδιάζονται με τρόπο ώστε να εξυπηρετούν την αξιόπιστη τροφοδότηση των καταναλωτών υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας και όταν συμβαίνουν συνήθη σφάλματα ή αναμενόμενες διαταραχές. Ωστόσο, οι εν λόγω υποδομές, αν και έχουν πετύχει υψηλούς βαθμούς αξιοπιστίας (μεγαλύτερους από 99.9%), δεν έχουν την ικανότητα να αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά αιφνίδιες ακραίες καταστάσεις με μικρή συχνότητα εμφάνισης αλλά σοβαρές επιπτώσεις, οι οποίες οφείλονται συνήθως σε ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως πλημμύρες, ανεμοστρόβιλοι-κυκλώνες, έντονες χιονοπτώσεις, πυρκαγιές, κλπ. Τέτοια ακραία γεγονότα εκδηλώνονται όλο και πιο συχνά τα τελευταία χρόνια ανά τον κόσμο, έχοντας ως συνέπεια μεγάλες καταστροφές στα ηλεκτρικά δίκτυα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας και οδηγώντας σε απρόβλεπτες διακοπές ηλεκτροδότησης, διάρκειας από λίγες ώρες έως και μερικές εβδομάδες. Η επιστημονική κοινότητα, δε, προειδοποιεί ότι τόσο η συχνότητα όσο και η έντασή τους αναμένεται να αυξηθούν ακόμα περισσότερο σε παγκόσμιο επίπεδο λόγω της Κλιματικής Αλλαγής. Παρά τη (μέχρι στιγμής) μικρή πιθανότητα εμφάνισης τέτοιων φαινομένων, η σοβαρή τους επίδραση στα ΣΗΕ και το συνακόλουθο οικονομικό τους κόστος καθιστούν αναγκαίο τον καθορισμό πλαισίων δράσης και τη χάραξη στρατηγικών για την αποτελεσματική διαχείριση κινδύνων, καταστροφών και κρίσεων που σχετίζονται με την Κλιματική Αλλαγή, προκειμένου να διασφαλιστεί η επιχειρησιακή συνέχεια των Διαχειριστών των Ηλεκτρικών Δικτύων και η αδιάλλειπτη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας που θα καλύπτει επαρκώς τη ζήτηση μέσω της αξιόπιστης μεταφοράς και διανομής της ενέργειας από τα σημεία παραγωγής στους τελικούς χρήστες Δικτύου (καταναλωτές). Απαιτείται, συνεπώς, έγκαιρος, συστηματικός και μακροχρόνιος σχεδιασμός με σκοπό τη βελτίωση της ικανότητας προσαρμογής και της ανθεκτικότητας των Δικτύων, ο οποίος θα λαμβάνει υπόψη τις επιπλοκές και δυσμενείς επιπτώσεις της Κλιματικής Αλλαγής, χωρίς παράλληλα να αυξάνεται υπέρμετρα το κόστος ανάπτυξης και λειτουργίας των δικτύων. Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη ενός ολιστικού μεθοδολογικού πλαισίου υποστήριξης της λήψης αποφάσεων αναφορικά με την ενίσχυση της ανθεκτικότητας (προσαρμοστικότητας) του Ελληνικού Δικτύου Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας έναντι κλιματικών κινδύνων, που θα επιτρέψει το σχεδιασμό και την υιοθέτηση κατάλληλων στρατηγικών διαχείρισης του κινδύνου καταστροφών, την προαγωγή της γνώσης του κινδύνου, τη διασφάλιση βελτιωμένης ετοιμότητας για την άμεση και αποτελεσματική απόκριση, καθώς και την καλύτερη ανοικοδόμηση (ανασυγκρότηση) μετά την αποκατάσταση. Για το σκοπό αυτό, εφαρμόζεται μία αναγνωρισμένη μεθοδολογία για την ανάλυση της τρωτότητας του Ελληνικού Δικτύου Διανομής για κάθε κλιματικό κίνδυνο, καταλήγοντας στην ανάδειξη των πιο τρωτών (ευπαθών) περιοχών του Δικτύου (Climate Change Hotspots), όπως και για την εκτίμηση του κλιματικού κινδύνου με σκοπό την καλύτερη κατανόηση των παραγόντων κινδύνου και την υποστήριξη της διαδικασίας λήψης αποφάσεων. Το παραπάνω μεθοδολογικό πλαίσιο δύναται να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο για την αξιολόγηση και ιεράρχηση των επενδυτικών δράσεων μέσω πολυκριτηριακής ανάλυσης για την προσαρμογή του Δικτύου Διανομής στην Κλιματική Αλλαγή.