ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Το σύνολο των λύσεων που θα αναπτυχθούν θα δοκιμαστούν στην πράξη σε 4 πιλοτικές εγκαταστάσεις. Από Ευρωπαϊκής πλευράς, το νησί της Κύθνου στο οποίο λειτουργεί το πρώτο μικροδίκτυο της Ευρώπης  θα αποτελέσει πιλοτική εγκατάσταση μαζί με το νησί Bornholm στη Δανία, πού πρόσφατα έλαβε το RESponsible Island prize από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και φημίζεται για την υψηλή διείσδυση ΑΠΕ.  Η Κύθνος συγκεκριμένα, έχει πλούσια ιστορία στην υιοθέτηση εφαρμογών βιώσιμης ενέργειας. To 1982 έγινε η εγκατάσταση του πρώτου αιολικού πάρκου στην Ευρώπη, ενώ το 1983, δημιουργήθηκε ο πρώτος υβριδικός σταθμός αποτελούμενος από Φ/Β σύστημα και μπαταρίες. Το 1989 έγινε η αντικατάσταση των υπάρχων Α/Γ του πάρκου με καινούριες, μεγαλύτερης ισχύος, και το 1998 εγκαταστάθηκε μία ακόμα μεγάλης ισχύος Α/Γ στο νησί. Η ομάδα SmartRue συμμετέχει σε ερευνητικά προγράμματα στο νησί από το 2001 όπου  κατασκευάστηκε το πρώτο μικροδίκτυο στην Ευρώπη (2001) τροφοδοτούμενο σχεδόν 100% από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, στην παραλία Γαϊδουρόμαντρας. Το σύστημα κατασκευάστηκε στα πλαίσια των έργων, PV-MODE και MORE, που υποστηρίζονταν από την Ευρωπαϊκή Ένωση και στα οποία συμμετείχε ενεργά. Το 2006, το μικροδίκτυο της Κύθνου αναβαθμίστηκε στα πλαίσια του έργου MORE MICROGRIDS και χρησιμοποιήθηκε ως πεδίο δοκιμών για την εφαρμογή προηγμένων στρατηγικών ελέγχου. Από το 2019 στα πλαίσια του εθνικού έργου Kythnos Smart Island, η ερευνητική ομάδα SmartRUE ανέλαβε την μελέτη για την αναβάθμιση της υπάρχουσας υποδομής του μικροδικτύου, η οποία αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε εξέλιξη.

Ως τελευταίο βήμα, το καλοκαίρι του 2021, ξεκίνησε η υλοποίηση του έργου RE-EMPOWERED. Στα πλαίσια αυτού του έργου, ώριμες τεχνολογίες της ερευνητικής ομάδας αναπτύσσονται περεταίρω, για την «έξυπνη» διαχείριση της παραγωγής και κατανάλωσης αυτόνομων συστημάτων/νησιών και μικροδικτύων, με στόχο την διασφάλιση της αξιόπιστης και βιώσιμης κάλυψης των ενεργειακών αναγκών, μέσω καθαρών μορφών ενέργειας. Όσον αφορά το νησί της Κύθνου, στόχος του «RE-EMPOWERED» είναι να συνεχίσει την ανάπτυξη των έξυπνων λύσεων που έχουν αναπτυχθεί ανά τα χρόνια από την ερευνητική ομάδα Smart RUE και να επιταχυνθεί η ψηφιοποίηση και η ενεργειακή μετάβαση του ηλεκτρικού συστήματος της Κύθνου και του μικροδικτύου της Γαϊδουρόμαντρας. Τα εργαλεία και τα επιχειρηματικά μοντέλα που θα αναπτυχθούν περαιτέρω στα πλαίσια του «RE-EMPOWERED», θα οδηγήσουν σε μία ολιστική «έξυπνη» διαχείριση των ενεργειακών πόρων του νησιού. Απώτερος σκοπός είναι αυτές οι λύσεις, τα εργαλεία, οι στρατηγικές και τα επιχειρηματικά μοντέλα να συνθέσουν μια οικονομικά βιώσιμη και ελκυστική πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική που θα μπορεί να αναπαραχθεί σε όλα τα μη διασυνδεδεμένα νησιά στην Ελλάδα και στο εξωτερικό.

Η δεύτερη πιλοτική εγκατάσταση στην Ευρώπη αφορά το νησί Bornholm της Δανίας, το οποίο έχει ήδη πολύ υψηλή διείσδυση ΑΠΕ. Τα εργαλεία που αναπτύσσονται για την βέλτιστη διαχείριση της παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας, θα δοκιμαστούν στο νησί για την επίτευξη τοπικού ελέγχου ισχύος, μείωση της αιχμής φορτίου και για την βέλτιστη χρήση πράσινης ενέργειας, όπως η βιομάζα και ηλιακή ενέργεια. Συνέργειες της παραγωγής των ΑΠΕ με το σύστημα θέρμανσης του νησιού, αξιοποιώντας το σύστημα τηλεθέρμανσης για αποθήκευση ενέργειας από ΑΠΕ, αποτελούν τον κύριο στόχων των εφαρμογών που αναπτύσσονται. Η περίπτωση μπορεί να αποτελέσει πρότυπο και να αναπαραχθεί σε όλα τα νησιά (και τις γεωγραφικές περιοχές) με τηλεθέρμανση – με ή χωρίς διασύνδεση με την ηπειρωτική χώρα.

Από την Ινδική πλευρά, η Ghoramara είναι ένα μικρό νησί με ανεπαρκή ηλεκτροδότηση και χαμηλό επίπεδο διαβίωσης, λόγω των συχνών κυκλώνων που πλήττουν την περιοχή. Στα πλαίσια του έργου θα αναπτυχθεί Μικροδίκτυο που θα συμβάλλει στη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου μέσα από την ηλεκτροδότηση 300 σπιτιών, δημιουργώντας το παράδειγμα και για τα υπόλοιπα σπίτια του νησιού. Παράλληλα, στην επαρχία Keonjhar θα αναπτυχθεί η δεύτερη Ινδική πιλοτική εγκατάσταση, που στοχεύει στη σημαντική αναβάθμιση του υπάρχοντος Μικροδικτύου και στη δημιουργία ενός βιώσιμου κοινωνικό-οικονομικού μοντέλου διαχείρισης του τοπικού συστήματος ενέργειας, με σκοπό τη μεταφορά της τεχνογνωσίας και σε άλλα απομακρυσμένα χωριά της Ινδίας. Στόχος των τεχνολογιών που αναπτύσσονται είναι η δημιουργία τοπικών μικροδικτύων με σύγχρονες τεχνολογίες, ανθεκτικές στα ακραία φαινόμενα για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών και την βελτίωση της ποιότητας ζωής των κατοίκων.

Τα πληροφοριακά εργαλεία που αναπτύσσονται στα πλαίσια του έργου, διαχειρίζονται τις διάφορες μονάδες παραγωγής ενέργειας, ανανεώσιμες και συμβατικές, τις μονάδες αποθήκευσης ενέργειας αλλά και τις ελεγχόμενες ηλεκτρικές συσκευές που επιτελούν κρίσιμες λειτουργίες εντός της κοινότητας, όπως θέρμανση και ψύξη, άντληση και καθαρισμό νερού καθώς και φόρτιση κοινόχρηστών ηλεκτρικών οχημάτων.  Επιδιώκουν την αποτελεσματική διαχείριση των πολλαπλών ενεργειακών φορέων με στόχο την κάλυψη οικονομικών κριτηρίων, δηλαδή την μείωση του ενεργειακού κόστος λειτουργίας, περιβαλλοντικών, δηλαδή την αξιοποίηση σε μέγιστο βαθμό των ανανεώσιμών πηγών ενέργειας και κοινωνικών, δηλαδή διασφαλίζοντας πως οι ανάγκες χρήσης του ηλεκτρικού συστήματος θα καλύπτεται στον μέγιστο βαθμό που επιτρέπουν τα όρια λειτουργίας του. Σε συστήματα μεγαλύτερης κλίμακας, όπως τα Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά, τα πληροφοριακά εργαλεία που αναπτύσσονται περιλαμβάνουν την βέλτιστη διαχείριση των μονάδων παραγωγής, πρόβλεψη παραγωγής ΑΠΕ και φορτίου του συστήματος καθώς και αλγορίθμους για την εξακρίβωση της κατάστασης ασφάλειας του συστήματος.

Για τις παραπάνω πληροφοριακές εφαρμογές αναπτύσσεται και η δυνατότητα αλληλεπίδρασης με βιομηχανικό εξοπλισμό που μπορεί να έχει την εποπτεία και τον έλεγχο των στοιχείων του μικροδικτύου ή του Μη Διασυνδεδεμένου Νησιού. Αυτή η συνέργεια  συνδυάζει την ευρωστία της λειτουργίας που παρέχουν  δοκιμασμένες βιομηχανικές εφαρμογές με την καινοτομία της έρευνας. Παράλληλα, η σύμπραξη στην ανάπτυξη των νέων εφαρμογών μεταξύ ακαδημαϊκών ιδρυμάτων όπως το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, το DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET της Δανίας και του IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE της Μεγάλης Βρετανίας, ιδιωτικών εταιρειών που δραστηριοποιούνται σε βιομηχανικές εφαρμογές συστημάτων ενέργειας (Protasis SA) καθώς και άλλων φορέων της ΕΕ και της Ινδίας ενσωματώνει στην τελική υλοποίηση την ανταλλαγή τεχνογνωσίας και την ενσωμάτωση της καινοτομίας με βιομηχανικά δοκιμασμένες υλοποιήσεις.

H ανάπτυξη τέτοιων εφαρμογών αποτελεί την νέα γενιά πληροφοριακών εργαλείων που έχουν αναπτυχθεί από την ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ. Παλιότερες υλοποιήσεις έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία στην Ελλάδα και το εξωτερικό. Συγκεκριμένα, στο μικροδίκτυο της Γαϊδουρόμαντρας  έχουν εφαρμοστεί τεχνικές αποκεντρωμένου ελέγχου των οικιακών φορτίων των κατοίκων για την διασφάλιση της οικονομικής απόδοσης του συστήματος και την τη βιώσιμη, κυκλική διαχείριση των φυσικών πόρων. Η ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ ανέπτυξε έξυπνους οικιακούς ελεγκτές που καθόριζαν την χρήση των αντλιών νερού στις οικίες του μικροδικτύου, αποφασίζοντας αυτόματα μέσω επικοινωνίας με τους ελεγκτές των υπόλοιπων κατοικιών να τεθούν εκτός λειτουργίας. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα, να αποφευχθεί η χρήση της γεννήτριας πετρελαίου σε ώρες που δεν υπάρχει μεγάλη παραγωγή ΑΠΕ και η στάθμη φόρτισης του συστήματος αποθήκευσης είναι χαμηλή. Στην επόμενη εικόνα φαίνεται  η εγκατάσταση έξυπνων ελεγκτών που αναπτύχθηκαν στο ΕΜΠ και εγκαταστάθηκαν στο μικροδίκτυο της Γαϊδουρόμαντρας. 

Παράλληλα, η ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ έχει αναπτύξει και πραγματοποιήσει πιλοτικές δοκιμές πρωτοποριακού εξοπλισμού και στον οικισμό Μελτέμι στην Ραφήνα. Στον συγκεκριμένο οικισμό έχουν εγκατασταθεί μικρές διασπαρμένες μονάδες παραγωγής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων μιας γεννήτριας πετρελαίου, μονάδες φωτοβολταϊκών και μικρές οικιακές ανεμογεννήτριες. Για τον έλεγχο των τοπικών φορτίων στο Μελτέμι έχει αναπτυχθεί και σχεδιαστεί από το ΕΜΠ ευφυείς συσκευές διαχείρισης ηλεκτρικών συσκευών, MAGIC (Multi AGent Intelligent Control), οι οποίοι είναι εγκατεστημένοι σε έναν αριθμό κατοικιών. Το σύστημα αυτό επιτρέπει στις διασπαρμένες μονάδες και σε συσκευές κατανάλωσης να «διαπραγματεύονται» με σκοπό να κατανεμηθεί βέλτιστα η διαθέσιμη ενέργεια και με τον πιο «δημοκρατικό» τρόπο μεταξύ των κατοίκων. Ο εξοπλισμός είναι σχεδιασμένος για εσωτερική εγκατάσταση και διαθέτει μια οθόνη στην οποία εμφανίζονται μηνύματα στον καταναλωτή σχετικά με την κατάσταση του συστήματος, την κατανάλωση και το κόστος της ενέργειας που καταναλώνουν. Οι πληροφορίες αυτές είναι επίσης διαθέσιμες σε αυτούς μέσω του διαδικτύου. Σε πιλοτικές δοκιμές έχουν δοκιμαστεί οι συγκεκριμένοι μετρητές για την αυτόματη διαχείριση συμβάντων υπερφόρτισης στον υποσταθμό του οικισμού, όπως φαίνεται και στο βίντεο που κατατέθηκε με την πρωτοβουλία. Τέλος, στις τεχνολογικές υλοποίησεις που παρουσιάζονται στο βίντεο και έχουν τεσταριστεί στο Μελτέμι, βασίζονται κάποια από τα καινούρια εργαλεία που αναπτύσσονται στα πλαίσια του έργου RE-EMPOWERED.