Διερεύνηση των επιπτώσεων της διείσδυσης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στις αγορές ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, η ανάπτυξη των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) έχει παρουσιάσει ραγδαία εξέλιξη ενώ περισσότεροι στόχοι έχουν τεθεί για την διείσδυση της Ανανεώσιμης Ενέργειας μεχρι το 2020 και έπειτα. Ωστόσο, σκεπτικιστές ενίστανται ότι η παρούσα προσέγγιση για την ανάπτυξη της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας με την ενσωμάτωση των ΑΠΕ είναι νομοτελειακά καταδικασμένη διότι οδηγεί σε εξαιρετικά ανελαστικές καταστάσεις που απειλούν την ευστάθεια του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Η παρούσα εργασία εστιάζει την ανάλυση στις επιπτώσεις της ενσωμάτωσης της αιολικής ενέργειας στις τιμές των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά κάθε αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ οι ρόλοι και οι συσχετισμοί μεταξύ των παράγωγων, των χονδρέμπορων, των τελικών καταναλωτών καθώς και των διαχειριστών του συστήματος μεταφοράς αναλύονται. Επιπλέον, παρουσιάζονται και συγκρίνονται οι βασικοί μηχανισμοί καθορισμού της τιμής και οι πιο διαδεδομένοι μηχανισμοί στήριξης των ΑΠΕ, όχι μόνο θεωρητικά αλλά και μέσα από εμπειρική μελέτη. Η υψηλή αιολική διείσδυση στις περισσότερες Ευρωπαϊκές χώρες και ειδικότερα στη Γερμανία, σε σχέση με τις υπόλοιπες ΑΠΕ, αναλύεται καθώς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης πηγής ενέργειας (υψηλή ένταση ανέμου τις βραδινές ωρες, υψηλά επίπεδα στοχαστικής συμπεριφοράς και γρήγορες μεταβολές, κατώφλι ασφαλούς λειτουργίας). Οι άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις στο επίπεδο τιμών χονδρικής και λιανικής μελετώνται και εξηγούνται τόσο θεωρητικά οσο και εμπειρικά στην προσπάθεια να αξιολογηθεί η τελική επίπτωση στους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας. Ακόμα, οι αρνητικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, ένα φαινόμενο που πηγάζει από την ενσωμάτωση της αιολικής ενέργειας, αναλύονται. Οι αρνητικές τιμές συνέβησαν πρώτη φορά την Γερμανία το 2009 όταν επετράπει στους παραγωγούς να προσφέρουν σε αρνητικές τιμές την ηλεκτρική ενέργεια. Η καταστάσεις που οδήγησαν σε αυτό το φαινόμενο όπως και οι προεκτάσεις που συνεπάγονται αναλύονται ενώ αξιολογούνται και τα επιχειρήματα πίσω από την αδειοδότηση της ύπαρξης τους από τους λειτουργούς των αγορών. Επίσης, έμφαση δίνεται στην ανάλυση της συσχέτισης μεταξύ της αιολικής διείσδυσης και της μεταβλητότητας των τιμών. Τα ακανθώδη επακόλουθα που προκύπτουν από αυτή τη σκοπιά είναι μείζουσας σημασίας για την λειτουργία του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, ιδίως για την πλευρά της προσφοράς. Τέλος, οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις που δημιουργούνται στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας με την διείσδυση της αιολικής ενέργειας εξετάζονται καταλήγοντας σε συμπεράσματα για την βιωσιμότητα του συστήματος σε σχέση με την δυναμική εξέλιξη που παρουσιάζει. Στο πλαίσιο αυτό παρατίθενται λύσεις και προτάσεις τόσο για την βραχυπρόθεσμη απαλοιφή των προβλημάτων οσο και μακροπρόθεσμη δομική αλλαγή του συστήματος ενσωματώνοντας νέες τεχνολογίες που μπορούν να εναρμονίσουν την πράσινη ανάπτυξη με την βιωσιμότητα και την ασφάλεια της παραγωγής και της τροφοδότησης.

Through the last decade, the Renewable Energy Source (RES) deployment has been rapidly increasing in Europe and more targets have been set regarding the penetration of Renewable Energy until 2020. Sceptics protest that the current approach of the electricity market development and RES integration is unavoidably doomed because it leads to extremely tight situations that threaten the stability of the market. This paper focuses on the investigation of the effects of wind power penetration on the prices in electricity markets. Specifically, the basic characteristics of any electricity market are demonstrated and the roles and the dynamics of the producers, the retailers, the final consumers and the TSOs are analyzed. Furthermore, the main Price Settling Mechanisms and the possible RES support schemes are presented and compared not only theoretically but also via empirical investigation of the European countries that have already implemented them. The high wind power penetration through the biggest European countries and especially in Germany, compared to other RES, and also the special characteristics of this particular energy source (high wind intensity at night, high stochastic behavior and quick changes, safety thresholds etc) are also included in this analysis. Τhe Merit Order Effect is explained and illustrated via both theoretical and empirical approach trying to evaluate the final total cost of the support scheme for the final consumers regarding wind production and decide eventually if it is beneficial or not from a consumers’ perspective. Moreover, Negative Electricity Prices, a phenomenon that stems from the integration of wind power is also explained. Negative Electricity Prices initially occurred in Germany at 2009 when EPEX allowed producers to bid at negative prices. The situation is analyzed, the arguments that support their existence are examined and the reasons that lead to such ambiguous and controversial situations are put under the microscope. Also, the correlation between the volatility of the electricity prices and the wind power integration is examined and the threats that may occur from this interplay are analyzed. A review of the solutions currently presented in the literature which are aiming either at a short term decompression of the problem or at long term structural changes is incorporated in this paper. Finally, suggestions are made on both issues and solutions, regarding the optimal operation of the electricity markets, compared to the existing European Markets, and also an overview of the current scientific literature about this subject is presented.