A modelling framework in support of residential energy policy : assessing transition pathways across local, regional, and national scales

Abstract

Ο οικιακός τομέας βρίσκεται στον πυρήνα της ευρωπαϊκής ενεργειακής μετάβασης. Αφενός, αντιπροσωπεύει σημαντικό μέρος της συνολικής τελικής κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου· αφετέρου, αποτελεί πεδίο στο οποίο οι επιλογές κλιματικής και ενεργειακής πολιτικής συναντούν άμεσα την καθημερινότητα των πολιτών, επηρεάζοντας το κόστος διαβίωσης, τη θερμική άνεση και την έκθεση των νοικοκυριών σε ενεργειακές διακυμάνσεις. Η σημασία του αποτυπώνεται στο εξελισσόμενο πλαίσιο πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης, όπου η ανακαίνιση του κτιριακού αποθέματος, η έμφαση στην ενεργειακή απόδοση, ο εξηλεκτρισμός, η τιμολόγηση του άνθρακα και η προστασία των ευάλωτων νοικοκυριών αντιμετωπίζονται πλέον ως αλληλένδετες πτυχές. Παράλληλα, οι ενεργειακές παρεμβάσεις στον οικιακό τομέα εντάσσονται σε ένα περιβάλλον με μεγάλους χρονικούς ορίζοντες επενδύσεων, αργή ανανέωση του κτιριακού αποθέματος και ισχυρή εξάρτηση από υφιστάμενες τεχνολογίες και υποδομές. Επομένως, ο χρόνος, η αλληλουχία και η κατεύθυνση των σημερινών αποφάσεων αποκτούν ιδιαίτερη σημασία, καθώς μπορούν είτε να διευκολύνουν τη μετάβαση προς ένα πιο αποδοτικό και χαμηλών εκπομπών οικιακό απόθεμα είτε να παγιώσουν επιλογές που θα δυσχεράνουν την απανθρακοποίηση σε βάθος χρόνου. Η έγκαιρη και συνεκτική επιλογή διαδρομών μετάβασης είναι, συνεπώς, κρίσιμη για την ευθυγράμμιση της βραχυπρόθεσμης εφαρμογής πολιτικής με τους μακροπρόθεσμους στόχους της κλιματικής ουδετερότητας, της ενεργειακής ανθεκτικότητας και της ενεργειακής δικαιοσύνης. Στο πλαίσιο αυτό, τα μοντέλα ενεργειακών συστημάτων αξιοποιούνται ευρέως για την υποστήριξη της χάραξης πολιτικής, ιδίως για τη διερεύνηση μακροπρόθεσμων μονοπατιών απανθρακοποίησης και την αξιολόγηση των επιπτώσεων διαφορετικών τεχνολογικών και πολιτικών επιλογών στην εξέλιξη του ενεργειακού συστήματος. Ωστόσο, πολλές υφιστάμενες προσεγγίσεις εξακολουθούν να εξετάζουν τον οικιακό τομέα με ιδιαίτερα συγκεντρωτικούς όρους, χωρίς να αποτυπώνουν επαρκώς τις διαφορές μεταξύ κτιρίων, νοικοκυριών και συνθηκών εφαρμογής της πολιτικής. Οι προσεγγίσεις αυτές μπορεί να είναι χρήσιμες για τον καθορισμό στόχων και τον έλεγχο συνοχής σε εθνικό ή ευρωπαϊκό επίπεδο, αλλά συχνά δεν επαρκούν για την κατανόηση των μονοπατιών μετάβασης στο επίπεδο της υλοποίησης. Περιορίζουν, δηλαδή, τη δυνατότητα να εξεταστεί το πώς επιτυγχάνονται οι μειώσεις εκπομπών εντός του κτιριακού αποθέματος, πώς τα μέτρα πολιτικής μεταφράζονται σε αλλαγές σε επίπεδο νοικοκυριού και πώς οι επιπτώσεις τους διαφοροποιούνται μεταξύ κοινωνικών ομάδων, περιφερειών και τοπικών περιοχών. Με βάση τα παραπάνω, η παρούσα διατριβή συμβάλλει στη μοντελοποίηση της ζήτησης ενέργειας μέσω της ανάπτυξης πρόσθετων υπολογιστικών δυνατοτήτων στο μοντέλο “Dynamic high-Resolution dEmand-sidE Management ” (“DREEM”). Το πλαίσιο που αναπτύσσεται υποστηρίζει την αξιολόγηση μονοπατιών ενεργειακής μετάβασης στον οικιακό τομέα σε διαφορετικούς χρονικούς ορίζοντες και χωρικά επίπεδα, διατηρώντας παράλληλα μια «από κάτω προς τα πάνω» αναπαράσταση της ενεργειακής ζήτησης των νοικοκυριών. Για τον σκοπό αυτό, η διατριβή αναπτύσσει και ενσωματώνει στο “DREEM” δύο συμπληρωματικά συστατικά στοιχεία. Το πρώτο επιτρέπει τη συγκέντρωση των προφίλ ενεργειακής ζήτησης των νοικοκυριών σε τοπικό, περιφερειακό και εθνικό επίπεδο, ενώ το δεύτερο διαμορφώνει έναν χώρο σεναρίων, μέσα στον οποίο βασικές παράμετροι της οικιακής ενεργειακής μετάβασης (π.χ., ρυθμοί ανακαίνισης και αντικατάστασης τεχνολογιών θέρμανσης, τιμές ενέργειας, κόστος τεχνολογιών, δημογραφικές μεταβολές, εξέλιξη του κτιριακού αποθέματος, συντελεστές εκπομπών και κόστη που συνδέονται με την τιμολόγηση του άνθρακα) εξελίσσονται διαχρονικά. Το πλαίσιο μοντελοποιήσης εφαρμόζεται στον ελληνικό οικιακό τομέα σε εθνικό, περιφερειακό και τοπικό επίπεδο, εξετάζοντας μονοπάτια ενεργειακής μετάβασης μέσα από τις αλληλένδετες διαστάσεις της απανθρακοποίησης, της ενεργειακής ανθεκτικότητας και της ενεργειακής δικαιοσύνης. Στις τρεις εφαρμογές, η ανάλυση διερευνά πώς διαφορετικές στρατηγικές μετάβασης, οι οποίες μπορεί να διαφοροποιούνται ως προς τη φιλοδοξία των ανακαινίσεων, την έμφαση σε διαφορετικά καύσιμα και τεχνολογίες θέρμανσης και την εξέλιξη κρίσιμων παραμέτρων, όπως οι τιμές ενέργειας, διαμορφώνουν την ενεργειακή κατανάλωση, τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και τα κόστη μετάβασης έως το 2050. Σε εθνικό επίπεδο, η διατριβή εξετάζει πώς εναλλακτικοί ρυθμοί ανακαίνισης και διαφορετικές διαδρομές αντικατάστασης τεχνολογιών θέρμανσης επηρεάζουν τη δυνατότητα επίτευξης απανθρακοποίησης του ελληνικού οικιακού τομέα έως το 2050 ή, σε ένα πιο φιλόδοξο σενάριο, έως το 2040. Σε περιφερειακό επίπεδο, η διατριβή διερευνά πώς ο εθνικός ενεργειακός σχεδιασμός αποτυπώνεται σε περιφερειακές διαδρομές μετάβασης, εστιάζοντας στην επέκταση των υποδομών φυσικού αερίου και, κατ’ επέκταση, στη διεύρυνση της χρήσης του στον οικιακό τομέα της Περιφέρειας Πελοποννήσου. Σε τοπικό επίπεδο, η ανάλυση επικεντρώνεται στον Δήμο Μεγαλόπολης, μια περιοχή με μακρά εξάρτηση από τη λιγνιτική δραστηριότητα και σήμερα σε διαδικασία μεταλιγνιτικής μετάβασης, συγκρίνοντας την αντικατάσταση της τηλεθέρμανσης που συνδεόταν με τη λειτουργία των λιγνιτικών μονάδων με επιδοτούμενους λέβητες φυσικού αερίου, έναντι εναλλακτικών διαδρομών που δίνουν προτεραιότητα στον εξηλεκτρισμό και την ενεργειακή απόδοση. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης δείχνουν ότι τα μονοπάτια που συνδυάζουν περιορισμένη πρόοδο ανακαινίσεων με μεταβατικές λύσεις βασισμένες σε ορυκτά καύσιμα οδηγούν σε καθυστέρηση της διαδικασίας μείωσης των εκπομπών, σε αύξηση του μακροπρόθεσμου κόστους για τα νοικοκυριά, ενώ ταυτόχρονα παρατείνουν την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Αντίθετα, οι διαδρομές που δίνουν προτεραιότητα στον εξηλεκτρισμό και την ενεργειακή απόδοση παρουσιάζουν ευνοϊκότερα αποτελέσματα ως προς την απανθρακοποίηση και τη μείωση του μακροπρόθεσμου κόστους, ενώ περιορίζουν την έκθεση σε εισαγόμενα καύσιμα, στη μεταβλητότητα των τιμών τους και στις πρόσθετες επιβαρύνσεις που συνδέονται με την τιμολόγηση του ανθράκα στον οικιακό τομέα. Συνολικά, η διατριβή δείχνει ότι η δυναμική, «από κάτω προς τα πάνω» μοντελοποίηση της ζήτησης μπορεί να υποστηρίξει τη χάραξη πολιτικής για την ενεργειακή μετάβαση του οικιακού τομέα, μεταφράζοντας υψηλού επιπέδου στόχους απανθρακοποίησης σε συγκεκριμένες παραμέτρους υλοποίησης, όπως οι απαιτούμενοι ρυθμοί ανακαίνισης, οι διαδρομές αντικατάστασης τεχνολογιών θέρμανσης, η εξέλιξη των εκπομπών και οι επιπτώσεις στο κόστος. Η πολυεπίπεδη εφαρμογή του πλαισίου αναδεικνύει ότι οι στρατηγικές μετάβασης στον οικιακό τομέα χρειάζεται να αξιολογούνται όχι μόνο στο επίπεδο όπου τίθενται οι στόχοι πολιτικής, αλλά και στα επίπεδα όπου οι επιπτώσεις τους εκδηλώνονται: σε περιφέρειες και δήμους με διαφορετικά χαρακτηριστικά κτιριακού αποθέματος, υφιστάμενα συστήματα θέρμανσης και γενικότερες κοινωνικοοικονομικές συνθήκες. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι το πλαίσιο μοντελοποίησης αξιοποιήθηκε σε ερευνητικές δραστηριότητες με άμεση συνάφεια με τη χάραξη πολιτικής, στο πλαίσιο έργων χρηματοδοτούμενων από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Στις δραστηριότητες αυτές, οι παραδοχές μοντελοποίησης, τα σενάρια και οι διαδρομές ενεργειακής μετάβασης συζητήθηκαν με φορείς χάραξης πολιτικής και λοιπά ενδιαφερόμενα μέρη. Παράλληλα, το πλαίσιο χρησιμοποιήθηκε για την υποστήριξη του Υπουργείου Περιβάλλοντος και Ενέργειας στην ανάπτυξη στόχων και βημάτων υλοποίησης για την επικαιροποιημένη Μακροπρόθεσμη Στρατηγική για την Ανακαίνιση του Κτιριακού Αποθέματος της Ελλάδας. Οι εφαρμογές αυτές ενισχύουν τη συνάφεια της διατριβής με την πραγματική διαδικασία σχεδιασμού ενεργειακής πολιτικής, αναδεικνύοντας πώς το αναπτυγμένο πλαίσιο μπορεί να υποστηρίξει τη μετάβαση από την αναλυτική αξιολόγηση σεναρίων στη διαμόρφωση στόχων και μέτρων προσανατολισμένων στην υλοποίηση.