Συστήματα Υποστήριξης Αποφάσεων Διαχείρισης Και Εξοικονόμησης Ενέργειας Σε Κτίρια "έξυπνων Πόλεων" Με Χρήση Καινοτόμων Διαδικτυακών Εργαλείων

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας υποστήριξης αποφάσεων για την εξοικονόμηση και την διαχείριση ενέργειας στα κτίρια των «Έξυπνων Πόλεων». Η διατριβή έχει ως στόχο να συμβάλλει στην κάλυψη του επιστημονικού «κενού» που εντοπίσθηκε σχετικά με την προώθηση των Συστημάτων Υποστήριξης Αποφάσεων (ΣΥΑ) και της αξιοποίησης των Τεχνολογιών Πληροφοριών και Επικοινωνιών (ΤΠΕ) για την δημιουργία των ενεργειακά βιώσιμων και «Έξυπνων Πόλεων». Μέσα από την εμπεριστατωμένη ανάλυση των βασικών παραμέτρων του προβλήματος και των μεταξύ τους αλληλεπιδράσεων επιτυγχάνεται ο σχεδιασμός ενός αξιόπιστου και συνεπούς πλαισίου υποστήριξης των τελικών αποφασιζόντων.Σε πρώτο επίπεδο, η διατριβή συμβάλλει στην ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας με στόχο την υποστήριξη των τοπικών και περιφερειακών αρχών προς την κατεύθυνση των Ενεργειακά Έξυπνων Πόλεων. Η προτεινόμενη μεθοδολογία στοχεύει στην ενεργειακή εξοικονόμηση και διαχείριση της ενέργειας στις κτιριακές υποδομές των πόλεων, ώστε να επιτευχθεί σημαντική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας και την εκπομπή ρυπογόνων αερίων. Το πρωτότυπο πλαίσιο που προτείνεται περιλαμβάνει δύο πυλώνες: την «Αξιολόγηση» (Assessment) και τη «Διαχείριση» (Management). Ο πυλώνας «Αξιολόγηση» επισημαίνει τα ισχυρά σημεία, τους τομείς χαμηλής απόδοσης και τις δυνατότητες μιας πόλης για ενεργειακή βελτίωση. Αφού οι τοπικές αρχές της πόλης διακρίνουν τους τομείς χαμηλής απόδοσης της πόλης, που επισημαίνονται στο στάδιο της «Αξιολόγησης», συνεχίζουν με το επόμενο στάδιο της «Διαχείρισης» όπου και επιλέγουν να εφαρμόσουν κατάλληλα προσαρμοσμένες δράσεις για τις πόλεις τους, ώστε να βελτιωθεί η εξοικονόμηση ενέργειας στις κτιριακές τους εγκαταστάσεις. Οι προτεινόμενες δράσεις εξοικονόμησης ενέργειας προκύπτουν από δύο ΣΥΑ που έχουν αναπτυχθεί: Το ΣΥΑ για τη Διαχείριση Ενέργειας, που περιλαμβάνει το Σχέδιο Δράσης για την «Ρύθμιση της θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων», και το ΣΥΑ για την Εξοικονόμηση Ενέργειας, που περιλαμβάνει μακροπρόθεσμα σενάρια εξοικονόμησης ενέργειας. Σε δεύτερο επίπεδο, η διατριβή συμβάλλει στην ανάπτυξη πρότυπων διαδικτυακών εργαλείων, που έγκεινται στο ευρύτερο επιστημονικό πεδίο της υποστήριξης αποφάσεων και είναι προσαρμοσμένα κατάλληλα στο τρέχον πρόβλημα. Συγκεκριμένα για την υλοποίηση του πυλώνα «Αξιολόγηση» αναπτύχθηκε το διαδικτυακό εργαλείο Αξιολόγησης Ενέργειας για τις Έξυπνες Πόλεις «e-SCEAF-Smart City Energy Assessment Framework tool», και για την υλοποίηση του πυλώνα «Διαχείριση» αναπτύχθηκαν το διαδικτυακό εργαλείο αξιολόγησης θερμικής άνεσης «TCV -Thermal Comfort Validator» και το διαδικτυακό εργαλείο ενεργειακής εξοικονόμησης κτιρίων «ΒΕΜΑΤ - Building Energy Management Tool».Ως πεδίο εφαρμογής της προτεινόμενης μεθοδολογίας και των πληροφοριακών συστημάτων επιλέχθηκαν τρεις αντιπροσωπευτικές ευρωπαϊκές πόλεις: η Σαβόνα στην Ιταλία, το Σαν Κουγκάτ στην Ισπανία και το Ζάανσταντ στην Ολλανδία. Τα αποτελέσματα αφορούν πέντε δημοτικά κτίρια: το Σχολείο «Savona Colombo-Pertini» και η Πανεπιστημιούπολη «Savona Campus» στη Σαβόνα, το Δημαρχείο και το Θέατρο στο Σαν Κουγκάτ και το Δημαρχείο στο Ζάανσταντ. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μεθοδολογία που προτείνεται στη διατριβή δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Energy Procedia, Elsevier και απέσπασε τη διάκριση «Κey Scientific Article Contributing to Research Excellence in Science and Engineering» του καναδικού οργανισμού «Advances In Engineering - ΑΙΕ». Επίσης, μέρος της προτεινόμενης μεθοδολογίας και συγκεκριμένα η παρουσίαση του εργαλείου ενεργειακής διαχείρισης κτιρίων «ΒΕΜΑΤ - Building Energy Management Tool» βραβεύτηκε ως η καλύτερη εργασία στο 6ο Διεθνές Συνέδριο της IEEE για την Πληροφορική, τα Ευφυή Συστήματα και τις Εφαρμογές. Τέλος, η δημοσιευμένη εργασία στο περιοδικό Information Fusion, Elsevier για το εργαλείο ενεργειακής αξιολόγησης πόλεων και κτιρίων «e-SCEAF - Smart City Energy Assessment Framework Tool», απέσπασε το «Θωμαΐδειο Βραβείο για την Πρόοδο Επιστημών και Τεχνών» του ΕΜΠ.