Exploring regulatory designs and product-service offerings to empower end-users and incentivise demand flexibility: a modelling framework in support to low-carbon energy systems

Abstract

Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει αναλάβει σταθερά έναν ηγετικό ρόλο στο διεθνές τοπίο χάραξης πολιτικών για το κλίμα και την ενέργεια υιοθετώντας σχετικές στρατηγικές και προωθώντας μια φιλόδοξη «Πράσινη Συμφωνία» για την επίτευξη κλιματικής ουδετερότητας έως το 2050. Αν και ο δρόμος προς την κλιματική ουδετερότητα είναι μακρινός και γεμάτος αβεβαιότητες, οι αποφάσεις είναι επείγουσες: οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής πρέπει από τώρα να πάρουν τις σωστές αποφάσεις που θα δημιουργήσουν τις κατάλληλες συνθήκες για ενεργειακά συστήματα τα οποία θα βασίζονται σε μεγάλα μερίδια ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μέχρι τα μέσα του αιώνα. Οι αποφάσεις αυτές έχουν συνέπειες πολλαπλών διαστάσεων, η αξιολόγηση των οποίων, τόσο σε εθνικό όσο και σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί βάσει εμπειρικών/ πειραματικών μεθόδων. Κατά συνέπεια, οι φορείς χάραξης πολιτικών βασίζουν τη διαδικασία λήψης αποφάσεων σε αποτελέσματα και προβλέψεις υπολογιστικών εργαλείων μοντελοποίησης/ προσομοίωσης. Τα υπολογιστικά εργαλεία αυτά μπορούν να υποστηρίξουν το σχεδιασμό πολιτικών προς ένα αβέβαιο μέλλον, ενώ μπορούν, επίσης, να αξιολογήσουν ήδη υπάρχουσες πολιτικές παρέχοντας εμπεριστατωμένη επιχειρηματολογία σχετικά με την αποτελεσματικότητα τους. Οι εξελίξεις στο πεδίο της μοντελοποίησης/ προσομοίωσης ενεργειακών συστημάτων έχουν αδιαμφισβήτητα προχωρήσει πολύ γρήγορα τις τελευταίες δύο δεκαετίες με την αύξηση της λεπτομέρειας απεικόνισης των διάφορων τομέων τελικής κατανάλωσης και του αντίστοιχου χαρτοφυλακίου τεχνολογιών. Παρόλα αυτά, οι συγκεκριμένες εξελίξεις έχουν επιφέρει, παράλληλα, και μία αύξηση της υπολογιστικής πολυπλοκότητας των υπολογιστικών εργαλείων αυτών, τα οποία γίνονται ολοένα και μεγαλύτερα και πιο σύνθετα, παραμένοντας συνεχώς στα όρια αυτού που είναι υπολογιστικά εφικτό. Ωστόσο, δεν είναι ακόμα σαφές εάν τα υφιστάμενα υπολογιστικά εργαλεία μοντελοποίησης/ προσομοίωσης ενεργειακών συστημάτων γίνονται καλύτερα, με την έννοια του αν είναι ικανά να δώσουν απαντήσεις σε όλα τα κρίσιμα θέματα του ενεργειακού σχεδιασμού στο δρόμο προς την κλιματική ουδετερότητα του 2050, με τρόπο ο οποίος θα είναι χρήσιμος για τους τελικούς χρήστες των αποτελεσμάτων τους. Ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα των υφιστάμενων εργαλείων είναι ότι εστιάζουν περισσότερο στο κομμάτι της προσφοράς ενέργειας, ενώ η πλευρά της ζήτησης παραμένει ελλιπώς εκπροσωπούμενη, εστιάζοντας κυρίως σε σενάρια βελτίωσης της ενεργειακής εξοικονόμησης. Επιπρόσθετα, η ανάγκη για διεπιστημονικότητα επιτάσσει όχι μόνο τη διερεύνηση του “τι”, αλλά και την αξιολόγηση της σκοπιμότητας και της επιθυμητότητας, από την άποψη του “πότε”, του “πού”, και, ιδιαίτερα, του για “ποιον.” Χωρίς τους απαραίτητους μετασχηματισμούς συμπεριφοράς των κοινωνικών υποδομών, ο κόσμος αντιμετωπίζει μια ανεπαρκή απάντηση στην πρόκληση της κλιματικής αλλαγής. Λαμβάνοντας υπόψιν ότι οι συμπεριφορικοί μετασχηματισμοί θα ξεκινήσουν από τον τομέα της ζήτησης, μιας και εκεί οι τελικοί χρήστες/ καταναλωτές έχουν πιο άμεσο ρόλο, χρειαζόμαστε ένα ολιστικό πλαίσιο διεπιστημονικότητας για την επαρκή μοντελοποίηση/ προσομοίωση του ρόλου και της επίδρασης των ανθρώπινων επιλογών στη μετάβαση προς οικονομίες/ κοινωνίες χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, ξεκινώντας από τις επιθυμίες των ατόμων και αναλύοντας επαρκώς το “πώς” αυτά αλληλοεπιδρούν με το ενεργειακό και οικονομικό τοπίο, οδηγώντας σε συστημική αλλαγή σε μάκρο-επίπεδο. Σε αυτό το πλαίσιο, προκύπτει η ανάγκη βελτίωσης των υφιστάμενων υπολογιστικών εργαλείων μοντελοποίησης/ προσομοίωσης ενεργειακών συστημάτων, καθώς επίσης η ανάπτυξη νέων που θα αποσκοπούν στην περαιτέρω διερεύνηση ακραίων σεναρίων ενεργειακής μετάβασης και καινοτόμων ερευνητικών ερωτήσεων που αφορούν όλο το φάσμα της ενεργειακής βιωσιμότητας. Τα υπολογιστικά εργαλεία νέας γενιάς θα πρέπει να στοχεύουν στην απλή και κατανοητή αναπαράσταση των υπό μελέτη συστημάτων, καθώς επίσης και στον αρθρωτό τρόπο περαιτέρω ανάπτυξης/ εφαρμογής τους, ώστε να επιτρέπεται η εύκολη διασύνδεσή τους με άλλα πιο εξειδικευμένα εργαλεία. Με αυτό τον τρόπο θα είναι εφικτή η διερεύνηση πρόσθετων ερευνητικών ερωτημάτων της ενεργειακής μετάβασης, προσφέροντας πιο εύρωστη και απτή υποστήριξη στους διάφορους τελικούς χρήστες και ενδιαφερόμενα μέρη. Επίσης, η επίλυση θεμάτων διαφάνειας και ανοιχτής πρόσβασης είναι ζωτικής σημασίας, επίσης, ιδιαίτερα στα πλαίσια προώθησης ενός εποικοδομητικού διαλόγου κατά τη διαδικασία χάραξης πολιτικών και λήψης αποφάσεων. Λαμβάνοντας υπόψιν τα άνωθεν, είναι απαραίτητο να διευρύνουμε το πεδίο εφαρμογής των υπολογιστικών εργαλείων μοντελοποίησης/ προσομοίωσης ενεργειακών συστημάτων σε ζητήματα διαχείρισης της ενεργειακής ζήτησης και επίτευξης ευελιξίας, ενσωματώνοντας παράλληλα πτυχές που αφορούν τη (επενδυτική) συμπεριφορά των τελικών χρηστών/ καταναλωτών, ώστε να επιτευχθεί ο σχεδιασμός των κατάλληλων πολιτικών που θα επιτρέψουν στους τελικούς χρήστες/ καταναλωτές να συμμετέχουν πιο ενεργά στην επικείμενη ενεργειακή μετάβαση, καθώς, επίσης, και να αξιολογηθεί επαρκώς το απαραίτητο χαρτοφυλάκιο τεχνολογιών ενεργειακής μετάβασης. Σε αυτό το πλαίσιο, αντικείμενο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη υπολογιστικών εργαλείων μοντελοποίησης/ προσομοίωσης ενεργειακών συστημάτων που εστιάζουν στο ρεαλιστικό σχεδιασμό, και στην ανάπτυξη και εφαρμογή καινοτόμων ρυθμιστικών πλαισίων και προϊόντων/ υπηρεσιών για την ενδυνάμωση του ρόλου των τελικών χρηστών/ καταναλωτών στην ενεργειακή μετάβαση και στην παροχή κινήτρων με σκοπό την αύξηση της ευελιξίας της ζήτησης. Οι δομές μοντελοποίησης που αναπτύχθηκαν βελτιώνουν τα υφιστάμενα υπολογιστικά εργαλεία προσομοίωσης μοντελοποιώντας επαρκώς τα χαρακτηριστικά του προβλήματος, και υποστηρίζοντας τη διαδικασία λήψης αποφάσεων των εθνικών φορέων χάραξης πολιτικής για το σχεδιασμό αποτελεσματικότερων εργαλείων πολιτικής στα πλαίσια επίτευξης των κλιματικών και ενεργειακών στόχων. Μέσω μιας εμπεριστατωμένης ανάλυσης όλων των παραμέτρων του προβλήματος και της ανάπτυξης μίας βάσης τεκμηρίωσης, αναπτύχθηκαν πιο ρεαλιστικά και διαφανή υπολογιστικά εργαλεία μοντελοποίησης, εστιάζοντας στην αρθρωτή δομή ανάπτυξης και εφαρμογής, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσομοιώσουν διάφορες πτυχές του ενεργειακού συστήματος και να εξερευνήσουν/ αξιολογήσουν τη σχέση κόστους-οφέλους υπαρχόντων αλλά και καινοτόμων ρυθμιστικών πλαισίων, προϊόντων και υπηρεσιών για όλους τους εμπλεκόμενους φορείς. Η διαθεσιμότητα πραγματικών και εθνικά αντιπροσωπευτικών δεδομένων τα οποία συλλέχθηκαν στο πλαίσιο έργων χρηματοδοτούμενων από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, διαμόρφωσαν το σχεδιασμό του μεθοδολογικού πλαισίου μοντελοποίησης και αποτέλεσαν σημαντικό στοιχείο της προτεινόμενης προσέγγισης καθώς και των αποτελεσμάτων της. Τέλος, η εφαρμογή του προτεινόμενου πλαισίου μοντελοποίησης και προσομοίωσης στην πραγματική μελέτη περίπτωσης του μίγματος των εργαλείων εθνικής πολιτικής, καθώς και των τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και εξοικονόμησης, στον Ελληνικό οικιακό τομέα, επέτρεψε την αξιολόγηση της πληρότητας και της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων που παρέχει η προτεινόμενη Διδακτορική Διατριβή. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω της ανάπτυξης των πλαισίων μοντελοποίησης/ προσομοίωσης σε στενή συνεργασία με τους εθνικούς φορείς χάραξης πολιτικής και τα ενδιαφερόμενα μέρη του Ελληνικού ενεργειακού συστήματος.