The transition from conventional sources of energy to renewable ones is one of the main goals that countries around the world try to achieve. Wind energy, specifically, holds a large share in the clean energy production. Wind power generation systems, though, are characterized by high variability and uncertainty regarding the exact timing and volume of the energy delivery. This uncertainty has highlighted the need to design new strategies for improving the wind power generation reliability.

One strategy that has been implemented to improve this reliability is the spatial diversification strategy. This strategy’s main concept is that the dispersion of the generating capacity over distant areas can stabilize the delivered power output. A large network of interconnected wind farms with sufficient geographical coverage could help minimize the volumetric risk that comes with wind power generation while at the same time maintain an adequate level of generated power.

The aim of this study is to analyze the extent to which this geographical diversification can lead to a steady level of generated power while minimizing the volumetric risk. We performed a statistical analysis to explore cross-dependencies and seasonal variation patterns in the generation profiles, using a large dataset of wind generation levels for Greece. Based on these results, and using the multi-criteria optimization technique, we proposed optimal capacity allocation plans and quantified the benefits of diversification in terms of reducing production variations.

Finally, we presented various alternative capacity allocation plans and compared them to the optimal ones. We then ended this study with useful conclusions about the findings using the spatial diversification strategy compared to investing in individual areas.

Η μετάβαση από τις συμβατικές πηγές ενέργειας στις ανανεώσιμες είναι ένας από τους κύριους στόχους που έχουν θέσει χώρες σε όλο τον κόσμο. Η αιολική ενέργεια, συγκεκριμένα, κατέχει μεγάλο μερίδιο στην παραγωγή καθαρής ενέργειας. Τα συστήματα παραγωγής αιολικής ενέργειας, ωστόσο, χαρακτηρίζονται από υψηλή μεταβλητότητα και αβεβαιότητα σχετικά με τον ακριβή χρόνο και τον όγκο της παροχής ενέργειας. Αυτή η αβεβαιότητα τονίζει την ανάγκη που υπάρχει για τον σχεδιασμό νέων στρατηγικών για τη βελτίωση της αξιοπιστίας της παραγωγής αιολικής ενέργειας.

Μια στρατηγική που έχει εφαρμοστεί για τη βελτίωση αυτής της αβεβαιότητας είναι η χωρική διαφοροποίηση. Η κύρια ιδέα αυτής της στρατηγικής είναι ότι η κατανομή της παραγωγικής ικανότητας σε γεωγραφικά απομακρυσμένες περιοχές μπορεί να διασπείρει τον κίνδυνο παραγωγής και να σταθεροποιήσει την προσφερόμενη ενέργεια. Ένα μεγάλο δίκτυο διασυνδεδεμένων αιολικών πάρκων με επαρκή γεωγραφική κάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στην ελαχιστοποίηση του κινδύνου παραγωγής που συνδέεται με την παραγωγή αιολικής ενέργειας, ενώ ταυτόχρονα θα διατηρήσει ένα επαρκές επίπεδο παραγόμενης ισχύος.

Στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναλύσει τον βαθμό στον οποίο αυτή η γεωγραφική διαφοροποίηση μπορεί να οδηγήσει σε ένα σταθερό επίπεδο παραγόμενης ισχύος, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τον κίνδυνο παραγωγής. Πραγματοποιήσαμε μια στατιστική ανάλυση για να διερευνήσουμε διασταυρούμενες εξαρτήσεις και εποχιακά μοτίβα διακύμανσης στα προφίλ παραγωγής, χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων παραγωγής ανέμου για την Ελλάδα. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα και χρησιμοποιώντας την τεχνική βελτιστοποίησης πολλαπλών κριτηρίων, προτείναμε βέλτιστα σχέδια κατανομής χωρητικότητας και ποσοτικοποιήσαμε τα οφέλη της διαφοροποίησης όσον αφορά τη μείωση των διακυμάνσεων της παραγωγής.

Τέλος, παρουσιάσαμε διάφορα εναλλακτικά σχέδια κατανομής χωρητικότητας και τα συγκρίναμε με τα βέλτιστα. Στη συνέχεια, ολοκληρώσαμε αυτή τη μελέτη με χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με τα ευρήματα χρησιμοποιώντας τη στρατηγική χωρικής διαφοροποίησης σε σύγκριση με τις επενδύσεις σε μεμονωμένες περιοχές.