Η έρευνά του είναι κεφαλαιώδης στην εποχή της ραγδαίας κλιματικής αλλαγής. Στοχεύει στη μεγαλύτερη δυνατή χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ). Ο Αντώνης Παπαβασιλείου, αναπληρωτής καθηγητής στο Université Catholique de Louvain, συμμετέχει δυναμικά στον σχεδιασμό των μελλοντικών ευρωπαϊκών και διεθνών αγορών ηλεκτρισμού που θα μείνουν μαζί μας για δεκαετίες και θα κρίνουν πόσο γρήγορα και πόσο οικονομικά θα μπορέσουμε να εντάξουμε τις ΑΠΕ στα συστήματά μας. Γι’ αυτό άλλωστε έλαβε πρόσφατα το επιστημονικό βραβείο του Ιδρύματος Μποδοσάκη, στον τομέα των Εφαρμοσμένων Επιστημών. Βραβείο από ένα Ιδρυμα «που έχει βραβεύσει “γίγαντες” στον χώρο των επιστημών, όπως ο Κωνσταντίνος Δασκαλάκης, ο Δημήτρης Μπερτσιμάς, ο John Τσιτσικλής» και για το οποίο αισθάνεται ευγνώμων.
Ο κ. Παπαβασιλείου, κάτοχος της έδρας Engie στο UCLouvain, με βραβεία, διακρίσεις και πλήθος δημοσιεύσεων σε κορυφαία επιστημονικά περιοδικά, περιγράφει με τρόπο γλαφυρό τις δυσκολίες του εγχειρήματος. «Δύο είναι οι δυσκολίες της υψηλής διείσδυσης των ΑΠΕ στην παραγωγή ενέργειας. Αφενός, δεν μπορούμε να προβλέψουμε με ακρίβεια πόση ισχύς θα μας διατεθεί ανά πάσα στιγμή από τη φύση, καθώς αυτή εξαρτάται από το αν φυσάει ο άνεμος ή αν έχει λιακάδα. Στο παρελθόν αυτό δεν ήταν πρόβλημα, αφού οι ΑΠΕ ήταν μια σταγόνα στον ωκεανό των ηλεκτρικών συστημάτων. Σήμερα όμως υπάρχουν χώρες όπως η Δανία, όπου η παραγωγή ΑΠΕ ορισμένες στιγμές ξεπερνά την εθνική κατανάλωση, ενώ η Ε.Ε. έχει θέσει φιλόδοξους στόχους για τη διείσδυση ΑΠΕ – 40% έως το 2030, στο πλαίσιο του Green deal, με ετήσιο κόστος επενδύσεων 260 δισ. ευρώ. Αφετέρου, είναι απαγορευτικό το κόστος αποθήκευσης της αιολικής ή της ηλιακής ενέργειας, όποτε αυτή είναι διαθέσιμη σε περίσσεια. Και αν δεν εξισορροπείται ανά πάσα στιγμή η παραγωγή με την κατανάλωση έχουμε black outs, τα οποία έχουν τρομακτικές οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις».
Ο Αντώνης Παπαβασιλείου έλαβε πρόσφατα το επιστημονικό βραβείο του Ιδρύματος Μποδοσάκη, στον τομέα των Εφαρμοσμένων Επιστημών.
Ποια είναι η λύση; «Είναι δύο οι λύσεις που προτείνει η ομάδα μας. Πρώτη, γινόμαστε οι ίδιοι “μπαταρίες”, καθώς μεγάλη από την ισχύ που καταναλώνουμε μπορεί να μετατεθεί χρονικά (π.χ. η λειτουργία του πλυντηρίου το βράδυ ή η φόρτιση του ηλεκτρικού αυτοκινήτου) με τον κατάλληλο αυτοματισμό στα κτίριά μας και με κίνητρα για την επιβράβευση της ευελιξίας μας. Αν έχουμε σε λίγα χρόνια μερικές δεκάδες ηλεκτρικά αυτοκίνητα στη γειτονιά μας και φορτίζουν ταυτόχρονα, ο μετασχηματιστής της γειτονιάς θα εκραγεί. Τα μελλοντικά τιμολόγια ηλεκτρισμού θα πρέπει να μας επιτρέπουν να διαλέξουμε λιγότερο αξιόπιστη αλλά και φθηνότερη ενέργεια, με τον ίδιο τρόπο που αποφασίζουμε να πετάξουμε economy αντί για business class. Η δεύτερη λύση αφορά την ύπαρξη εφεδρικών συμβατικών μονάδων παραγωγής (π.χ. φυσικού αερίου ή αντλησιοταμιευτήρες) που είναι οι «Ferrari» του συστήματος: αν και δυνητικά ακριβές στην κατασκευή και λειτουργία, μπορούν τάχιστα να προσφέρουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας εξισορροπώντας τη μεταβλητότητα των ΑΠΕ».
Τα δίκτυα ηλεκτρισμού «είναι οι μεγαλύτερες “μηχανές” που έχουν ποτέ κατασκευαστεί από τον άνθρωπο. Ενα σύστημα μεσαίου μεγέθους (π.χ. η Ιταλία) αποτελείται από εκατοντάδες μονάδες παραγωγής και χιλιάδες κόμβους, σε ένα δίκτυο χιλιάδων γραμμών μεταφοράς υψηλής τάσης. Το πρόβλημα που καλούμαστε να λύσουμε είναι ο προγραμματισμός της παραγωγής ώστε να μην υπερφορτώνεται το δίκτυο καλωδίων. Κι εδώ υπεισέρχονται οι αλγόριθμοι. Η λειτουργία ενός μεγάλου συστήματος ηλεκτρισμού μπορεί να κοστίσει έως δεκάδες δισ. ευρώ ετησίως. Αν με ευφυείς αλγορίθμους προγραμματίσουμε την παραγωγή ηλεκτρισμού με οικονομικό τρόπο, ακόμα και μια βελτίωση της τάξης του 1% έχει πολύ σημαντικά οικονομικά οφέλη. Οι αλγόριθμοι που αναπτύσσει η ομάδα μας ανήκουν στον τομέα των εφαρμοσμένων μαθηματικών που ονομάζεται “επιχειρησιακή έρευνα”. Αυτός ο τομέας αναπτύχθηκε κατά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο για τον προγραμματισμό ανεφοδιασμών πλοίων σε στρατιωτικές επιχειρήσεις, αλλά βρήκε σημαντικές εφαρμογές εν καιρώ ειρήνης σε ναυτιλία, χρηματοοικονομικά, logistics, ενέργεια. Είναι οι ίδιοι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται σήμερα στα εθνικά κέντρα ελέγχου, για παράδειγμα στο κέντρο ελέγχου του ΑΔΜΗΕ στο Κρυονέρι για τον προγραμματισμό των θερμικών και υδροηλεκτρικών σταθμών της χώρας μας σε ημερήσια βάση».
Ο κ. Παπαβασιλείου σχεδιάζει τις βραχυπρόθεσμες αγορές ηλεκτρισμού, «δηλαδή εκείνες που αποφασίζουν ποια είναι η τιμολόγηση του ηλεκτρισμού κοντά στη στιγμή που αυτός παράγεται. Χρονική στιγμή κρίσιμη, τόσο γιατί οι τιμές αυτές καθορίζουν και τις μακροπρόθεσμες επενδύσεις όσο και γιατί τότε ανακαλύπτουμε πόση παραγωγή έχουμε από ΑΠΕ. Αν ο σχεδιασμός αυτών των αγορών είναι ατυχής και ο ηλεκτρισμός τιμολογηθεί λανθασμένα, καταρρέει όλο το οικοδόμημα». Οπως λέει ο κ. Παπαβασιλείου, «οι αγορές ηλεκτρισμού είναι δημοπρασίες. Αν οι κανόνες της δημοπρασίας είναι εσφαλμένοι, είναι δυνατόν κάποιος να τους εκμεταλλευτεί και να γονατίσει την αγορά. Το 2001 στην Καλιφόρνια υπήρξαν αστοχίες στην τιμολόγηση της πρόσβασης στο δίκτυο ηλεκτρισμού της πολιτείας. Οι κανόνες επέτρεπαν σε όχι τόσο καλοπροαίρετους συμμετέχοντες, όπως η Enron, να πληρώνονται για να πουλήσουν ηλεκτρισμό που δεν μπορούσε να απορροφήσει το δίκτυο λόγω μικρής χωρητικότητας των καλωδίων, αλλά και να αποζημιώνονται για να αποσύρουν την περίσσεια ηλεκτρισμού, δηλαδή να πληρώνονται για να μην κάνουν τίποτα. Η αστοχία αυτή, καθώς και άλλες αστοχίες στον σχεδιασμό της αγοράς, είχαν τρομακτικές επιπτώσεις: η πολιτεία άλλαξε κυβερνήτη, μεγάλες ενεργειακές εταιρείες όπως η Pacific Gas and Electric χρεοκόπησαν, η πολιτεία υπέστη δαπανηρές διακοπές ρεύματος, ενώ υπήρχε επαρκής ισχύς στο δίκτυο».
Η τάση στην Ε.Ε. και την Ελλάδα «είναι η δημιουργία ενιαίων αγορών ηλεκτρισμού σε πραγματικό χρόνο, ώστε να μειωθεί το κόστος μέσω της συντονισμένης παραγωγής και κατανάλωσης ηλεκτρισμού σε όλη την ήπειρο. Οι αλλαγές που πρέπει να γίνουν σε θεσμικό επίπεδο είναι πολυάριθμες, εμπλέκουν πληθώρα τεχνικών αντικειμένων και έχουν χρονικό ορίζοντα πολλών ετών». Η Ελλάδα ήδη συμμετέχει ενεργά στις εξελίξεις. Από τον περασμένο Νοέμβριο έχει θέσει σε λειτουργία τη νέα αγορά εξισορρόπησης. Ο έγκριτος ειδικός συνεργάζεται με τη Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας για την ανάλυση ενός μηχανισμού που ονομάζεται scarcity pricing και αποσκοπεί στην αποζημίωση ευέλικτων μονάδων για τη διασφάλιση της αξιόπιστης λειτουργίας του δικτύου. Παράλληλα, ο κ. Παπαβασιλείου στελεχώνει στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο την ερευνητική ομάδα που θα τρέξει το πενταετές, χρηματοδοτούμενο από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Ερευνας, ερευνητικό έργο Iceberg.
«Οι αγορές ηλεκτρισμού είναι ένα σύστημα τριών επιπέδων. Στο χαμηλό είναι οι μικροί καταναλωτές, τα σπίτια, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τα φωτοβολταϊκά πάνελ. Στο μεσαίο, ο διαχειριστής δικτύου διανομής (ΔΕΔΔΗΕ). Στο ανώτερο επίπεδο ο ΑΔΜΗΕ και οι μεγάλοι παραγωγοί και καταναλωτές. Μέχρι στιγμής οι αλγόριθμοι βελτιστοποίησης έχουν θέση μόνο στο ανώτατο επίπεδο ιεραρχίας. Με τo Iceberg, στόχος μας είναι να διεισδύσουμε κάτω από την επιφάνεια του παγόβουνου και να αναπτύξουμε μοντέλα και αλγορίθμους που να επιτρέπουν και στα υπόλοιπα επίπεδα να συντονίσουν τη διαχείριση και τιμολόγηση ηλεκτρισμού, επιτρέποντας την αρμονική ένταξη όσο το δυνατόν περισσότερων ΑΠΕ».
(της Τασούλας Καραϊσκάκη, Καθημερινή)
