Sustainable siting of offshore wind farms

Ένας σημαντικός παγκόσμιος στόχος είναι η μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου όσον αφορά στην παραγωγή ενέργειας. Σημαντικό ρόλο θα διαδραματίσουν τα υπεράκτια αιολικά πάρκα (ΥΑΠ) σε αυτό το στόχο, τα επόμενα χρόνια. Οι συγκρούσεις χρήσεων γης, μαζί με την αυξανόμενη ζήτηση για πράσινη ενέργεια και το αναξιοποίητο υπεράκτιο αιολικό δυναμικό, θα συμβάλλουν στην ανάπτυξη των ΥΑΠ. Η βιώσιμη χωροθέτησή τους αποτελεί ένα ανοιχτό ερευνητικό ερώτημα, διότι: (i) υπάρχει η ανάγκη για ενεργειακή ανεξαρτησία των νησιών (ii) υπάρχουν μεγάλες αποστάσεις από την ηπειρωτική χώρα και (iii) υπάρχει αναξιοποίητο αιολικό δυναμικό για παραγωγή υπεράκτιας αιολικής ενέργειας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το υψηλό αιολικό δυναμικό εντοπίζεται στη θάλασσα και κυρίως σε περιοχές με μεγάλο βάθος, καθιστώντας αδύνατη την εγκατάσταση ανεμογεννητριών σταθερής έδρασης. Συνεπώς, καθαρή ενέργεια θα μπορούσε να παραχθεί από πλωτά αιολικά πάρκα, τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν σε βαθιά νερά. Ως μέρος του επόμενου σταδίου αυτής της διατριβής, εφόσον προκύψουν οι κατάλληλες περιοχές, είναι να ληφθούν υπόψη τόσο η πιθανή οπτική όχληση από το αιολικό πάρκο των προτεινόμενων τοποθεσιών όσο και η τεχνοοικονομική αξιολόγηση, με στόχο να διασφαλιστεί η αποδοχή τους. Στο πρώτο στάδιο αυτής της μελέτης, ο στόχος ήταν να εξεταστούν οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι χωροθέτησης ΥΑΠ και να εντοπιστούν ποιες προτάσεις θα μπορούσαν να γίνουν για τη βελτίωση αυτής της προσέγγισης. Ο στόχος ήταν να αξιολογηθούν οι ήδη δημοσιευμένες μεθοδολογίες σε άρθρα με κριτές των τελευταίων οκτώ ετών, να συγκριθούν και να κατηγοριοποιηθούν σύμφωνα με τη μελέτη περίπτωσης (γεωγραφική περιοχή), το περιοδικό, τον τύπο της ανεμογεννήτριας και το είδος της μεθοδολογίας. Τα εξεταζόμενα άρθρα κατανεμήθηκαν σε 34 διαφορετικά επιστημονικά περιοδικά, με τα περισσότερα να εμφανίζονται στα περιοδικά «Renewable Energy», «Renewable and Sustainable Energy Reviews» και «Energies». Η πλειοψηφία των μελετών διεξήχθησαν στην Τουρκία, στην Κίνα και στην Ελλάδα. Το 50% των ερευνών που εξετάστηκαν χρησιμοποίησαν μεθόδους λήψης αποφάσεων πολλαπλών κριτηρίων. Οι περισσότερες μελέτες αφορούσαν τεχνολογίες σταθερής έδρασης για ΥΑΠ, οι οποίες είναι οι πιο δημοφιλείς και πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες σήμερα. Οι 80 μελέτες που εξετάστηκαν χωρίστηκαν σε πέντε κατηγορίες με βάση τις μεθοδολογίες που χρησιμοποιήθηκαν: Θαλάσσιος Χωροταξικός Σχεδιασμός, Ανάλυση Σκοπιμότητας, Πιθανολογικές Μέθοδοι, Μετεωρολογικά Δεδομένα και Πολυκριτηριακές Μέθοδοι. Οι 80 εργασίες που εξετάστηκαν κατηγοριοποιήθηκαν με βάση 170 διαφορετικά κριτήρια που χρησιμοποίησαν και ομαδοποιώντας τα προέκυψε ένα τελικό σύνολο 41 κριτηρίων. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής, στόχος ήταν ο εντοπισμός των καταλληλότερων θαλάσσιων περιοχών για την ανάπτυξη των ΥΑΠ, χρησιμοποιώντας την μέθοδο Αναλυτικής Ιεράρχησης και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών, καθώς και 14 κριτήρια αποκλεισμού και 16 κριτήρια αξιολόγησης. Σε αυτή τη μελέτη ζητήθηκε η γνώμη ενός εκτεταμένου φάσματος τοπικών φορέων και ειδικών, λαμβάνοντας υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του νησιού της Κρήτης. Επτά διαφορετικά εμπορικά διαθέσιμα μοντέλα ανεμογεννητριών χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της ενεργειακής αξιολόγησης των θαλάσσιων περιοχών που ήταν «πολύ κατάλληλες». Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκε παράλληλα μια τεχνική βάσει συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών, προκειμένου να εντοπιστούν οι καταλληλότερες περιοχές στην Κρήτη για την εγκατάσταση πλωτών αιολικών πάρκων ανάλογα με τα ενεργειακά τους χαρακτηριστικά. Για τον προσδιορισμό των καταλληλότερων περιοχών για την βιώσιμη χωροθέτησή τους, οι διαθέσιμες περιοχές αναλύθηκαν με βάση ενεργειακά κριτήρια, τεχνοοικονομικά, περιβαλλοντικά, ασφάλειας, καθώς και όχλησης. Τρεις ήταν οι περιοχές που αναδείχθηκαν ως οι καταλληλότερες για εγκατάσταση των πλωτών ΥΑΠ, αξιολογώντας τα ενεργειακά τους χαρακτηριστικά. Στη συνέχεια, η διατριβή παρουσίασε μια ολοκληρωμένη τεχνοοικονομική μελέτη στο Ηρακλείο Κρήτης, περιοχή που αναδείχθηκε κατάλληλη από την προηγούμενη φάση της παρούσας έρευνας. Στα πλαίσια της διατριβής, αξιολογήθηκαν τρία διαφορετικά τεχνοοικονομικά σενάρια για την εγκατάσταση και λειτουργία ανεμογεννητριών, συνδυασμού, σταθερής και πλωτής έδρασης. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό WAsP, η ενεργειακή απόδοση των ανεμογεννητριών αναλύθηκε υπό διάφορες συνθήκες ανέμου και οι τεχνικές προδιαγραφές και ο εκτιμώμενος εξοπλισμός συνέβαλαν σε μια συνολική αξιολόγηση της απόδοσης των ανεμογεννητριών. Στη συνέχεια, αναλύοντας κόστη όπως το ισοσταθμισμένο κόστος ενέργειας (LCOE), το κόστος εγκατάστασης (CAPEX), τα λειτουργικά έξοδα (OPEX) και τα κόστη παροπλισμού (DECEX), καθώς και δείκτες όπως ο χρόνος αποπληρωμής (PP), ο εσωτερικός συντελεστής απόδοσης (IRR), καθαρές ταμειακές ροές και καθαρή παρούσα αξία (NPV), λήφθηκε μια ολοκληρωμένη προσέγγιση του οικονομικού και χρονικού προφίλ των επιλεγμένων τύπων ανεμογεννητριών. Ως τελικός στόχο, η παρούσα διατριβή εξέτασε τα υπάρχοντα εργαλεία για την αξιολόγηση της οπτικής όχλησης των ΥΑΠ. Προτάθηκε επίσης να γίνουν βελτιώσεις όταν διαπιστώθηκε ότι οι υπάρχουσες μέθοδοι δεν ανταποκρίνονταν στην πραγματικότητα. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η οπτική όχληση, η μεθοδολογία που υιοθετήθηκε σύγκρινε τα αποτελέσματα της αρχικής ισπανικής μεθόδου, της ισπανικής μεθόδου II, της ελληνικής νομοθεσίας, και των αποτελεσμάτων από τις γνώμες των κατοίκων της εξεταζόμενης περιοχής. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης τα εργαλεία λογισμικού AutoCAD, ArcGIS και Google Earth. Επιλέχθηκε για τη μελέτη περίπτωσης ο κόλπος της Κισάμου, Δυτική Κρήτη, ως κατάλληλη περιοχή από το προηγούμενο στάδιο της παρούσας έρευνας. Επιπλέον, αναπτύχθηκε μια ακόμη μεθοδολογία που ποσοτικοποίησε την οπτική όχληση, σύγκρινε τα αποτελέσματα με τις απόψεις των κατοίκων της εξεταζόμενης περιοχής και πρότεινε μια προσέγγιση που είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα. Οι συνεντεύξεις έλαβαν μέρος τον Αύγουστο για να συγκεντρωθεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερο δείγμα, καθώς αυτές οι περιοχές-χωριά ήταν κυρίως τουριστικοί/καλοκαιρινοί προορισμοί. Σύμφωνα με τους περισσότερους ερωτηθέντες, η απόσταση από περιοχές περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος ήταν το πιο σημαντικό κριτήριο για την επιλογή κατάλληλων τοποθεσιών για την ανάπτυξη ΥΑΠ. Με βάση τα αποτελέσματα της μελέτης, η τελική διαθέσιμη περιοχή για την χωροθέτηση των ΥΑΠ ανέρχεται 205,5 km2. Τα 126,25 km2 από τη συνολική επιφάνεια αξιολογήθηκαν με υψηλή καταλληλόλητα και με χωρητικότητα εγκατεστημένης ισχύος περίπου από 620 έως 900 MW. Επιπρόσθετα, τονίστηκε ο ρόλος που μπορούν να διαδραματίσουν τα πλωτά αιολικά πάρκα στην περίπτωση της Κρήτης, καθώς μπορούν να καλύψουν έως και το 56% των ενεργειακών αναγκών του νησιού και να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια σε 396.000 νοικοκυριά. Η τεχνοοικονομική ανάλυση χρησιμοποίησε δύο σενάρια τιμών για την ενέργεια, μία μεσαία και μία υψηλή. Ως αποτέλεσμα αυτής της προσέγγισης, κατέστη δυνατό να προσδιοριστεί το ιδανικότερο σενάριο για τις αποφάσεις της εξεταζόμενης επένδυσης. Μέσα από την αναλυτική της προσέγγιση, η παρούσα διατριβή εξέτασε τους παράγοντες που επηρεάζουν την αποδοτικότητα, τη βιωσιμότητα και την ανταγωνιστικότητα της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας σε αυτή την ιδιαίτερη περιοχή, επισημαίνοντας τις ευκαιρίες και τις προκλήσεις που συνδέονται με την υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας. Ως τελικό βήμα, παρέχεται μια στρατηγική κατεύθυνση για τη λήψη πολιτικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών αποφάσεων. Τέλος, τα αποτελέσματα των μεθοδολογιών οπτικής όχλησης έδειξαν ότι η αρχική ισπανική μέθοδος απέκλινε κατά 88,0% από τις γνώμες των κατοίκων. Ως εκ τούτου, η μέθοδος χρήζει βελτίωσης, λαμβάνοντας υπόψη τα σημερινά δεδομένα. Αντιθέτως, ένα από τα νέα προτεινόμενα σενάρια έδειξε ότι είναι πιο συνοπτικό και ακριβές, φτάνοντας σε πολύ μικρότερη απόκλιση της τάξεως του 19,7%. Επιπλέον, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μεθοδολογίας (ελληνική νομοθεσία), ο πρώτος περιορισμός πληρούταν και στα δύο εξεταζόμενα σενάρια, με αποτέλεσμα η οπτική όχληση να είναι ελάχιστή έως καθόλου. Παράλληλα, σύμφωνα με τα αποτελέσματα, οι περισσότεροι ερωτηθέντες δήλωσαν ότι δεν θα αντιμετωπίσουν σημαντική οπτική όχληση από την ανάπτυξη ενός υπεράκτιου αιολικού πάρκου στην περιοχή τους. Τέλος, το 64% των ερωτηθέντων απάντησε θετικά όσον αφορά την εκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ενώ μόνο ένα μικρό ποσοστό της τάξεως του 11% απάντησε αρνητικά, ανεξαρτήτως ηλικίας.