Δευτέρα - Παρασκευή :. 8:00 - 20:00, Σάββατο :. 8:00 - 14:00

Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας με Φωτοβολταϊκά

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ

Βασική εφαρμογή των φωτοβολταϊκών είναι η ηλεκτροδότηση εγκαταστάσεων που βρίσκονται μακριά από το ηλεκτρικό δίκτυο (αυτόνομα συστήματα). Δεν είναι δε τυχαίο το γεγονός ότι τα πρώτα φωτοβολταϊκά συστήματα κατασκευάστηκαν προκειμένου να ηλεκτροδοτήσουν τεχνητούς δορυφόρους!

Τα τελευταία χρόνια βεβαίως και κατόπιν κρατικών προτροπών, κατασκευάστηκαν φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις με σκοπό να συνδεθούν με τα εθνικά δίκτυα ηλεκτρικού και να τους διοχετεύουν την παραγόμενη από τον ήλιο ηλεκτρική ενέργεια (διασυνδεδεμένα συστήματα). Έτσι εγκαταστάθηκαν συστήματα ποικίλης ισχύος εύρους από μερικά kW έως πολλών MW, σε χώρους όπως η στέγη ενός σπιτιού έως εκτάσεις εκατοντάδων στρεμμάτων στην ύπαιθρο και έχοντας, άλλοτε αυτοπαραγωγικό χαρακτήρα και άλλοτε αποκλειστικά παραγωγικό-εμπορικό.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να έχουν βασικό ή εναλλακτικό ρόλο σε μια εγκατάσταση: Βασικός ρόλος σημαίνει ότι το ΦΒ σύστημα αποτελεί την κύρια παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ εναλλακτικός σημαίνει ότι, μέρος των αναγκών της εγκατάστασης καλύπτονται από άλλη πηγή ενέργειας (ποσοτικά ή χρονικά). Όταν ένα ΦΒ σύστημα λειτουργεί ως βασικό σύστημα εξυπακούεται ότι απαιτείται η ύπαρξη και κάποιας αποθηκευτικής διάταξης δεδομένου ότι η ηλιακή ακτινοβολία δεν είναι διαθέσιμη διαρκώς και αδιαλείπτως. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η χρήση σε εγκατάσταση άντλησης στην οποία η ύπαρξη μιας δεξαμενής νερού είναι απαραίτητη. Φυσικά, αποθηκευτικές διατάξεις είναι και οι συσσωρευτές (μπαταρίες) οι οποίες αποθηκεύουν την ίδια την ηλεκτρική ενέργεια.

ΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΤΟΝ ΟΙΚΙΑΚΟ ΤΟΜΕΑ

Η ηλεκτρική εξυπηρέτηση μιας κατοικίας από φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί να εφαρμοσθεί με δύο τρόπους με βασικό κριτήριο την ύπαρξη ή μη σύνδεσης με το δίκτυο της ΔΕΗ. Στην περίπτωση που υπάρχει διασύνδεση με τη ΔΕΗ τότε η παραγωγή (όλη ή μέρος αυτής) του ΦΒ συστήματος (Διασυνδεδεμένο) θα διοχετεύεται στο δίκτυο και για το σκοπό αυτό θα πρέπει στο όλο σύστημα να ενσωματωθεί κατάλληλος μετατροπέας (inverter) ο οποίος θα επιτυγχάνει την κατάλληλη διαμόρφωση της παραγόμενης ισχύος ώστε να γίνεται "αποδεκτή" από το δίκτυο. Στην περίπτωση που δεν υπάρχει διασύνδεση με το δίκτυο της ΔΕΗ, τότε όλη η παραγόμενη ενέργεια από το ΦΒ σύστημα (Αυτόνομο) θα πρέπει να αποθηκεύεται άρα, το σύστημα θα πρέπει να περιλαμβάνει και διάταξη αποθήκευσης (μπαταρίες) δεδομένου ότι το ΦΒ σύστημα παράγει μόνο στη διάρκεια της ημέρας ενώ οι ηλεκτρικοί καταναλωτές λειτουργούν όλο το εικοσιτετράωρο.

Τα διασυνδεδεμένα οικιακά συστήματα μπορούν να υλοποιηθούν στα πλαίσια δύο διαφορετικών κρατικών προγραμμάτων που είναι σε ισχύ επί του παρόντος (Δεκέμβριος 2015), το μεν πρώτο με τίτλο "Φωτοβολταϊκά στις Στέγες" το δε δεύτερο με τίτλο "Net Metering". Με βάση το πρόγραμμα Φωτοβολταϊκά στις Στέγες, όλη η παραγόμενη από το ΦΒ σύστημα ενέργεια εγχέεται στο δίκτυο της ΔΕΗ, καταγράφεται και μετατρέπεται σε χρηματικό αντίκρυσμα με προκαθορισμένη τιμή ανά Kwh, το οποίο πιστώνεται στον κάτοχο του ΦΒ συστήματος. Αντίστοιχα, με βάση το πρόγραμμα Net Metering, η ενέργεια από το ΦΒ σύστημα εγχέεται στο δίκτυο της ΔΕΗ, καταγράφεται και στο τέλος γίνεται ενεργειακός συμψηφισμός δηλαδή, στο λογαριασμό κατανάλωσης θα τιμολογείται στον καταναλωτή μόνο η διαφορά ενέργειας (αυτή που κατανάλωσε μείον αυτή που παρήγαγε). Εν ολίγοις,  με το πρώτο πρόγραμμα υπάρχει όφελος σε χρήμα ενώ, με το δεύτερο το όφελος συνίσταται στον μειωμένο λογαριασμό κατανάλωσης.

Τα αυτόνομα συστήματα από την άλλη, εξασφαλίζουν απεξάρτηση από τη ΔΕΗ ωστόσο όμως υποθάλπουν κάποιες "ανεπιθύμητες παρενέργειες" που εξαρτώνται κατά βάση από τον ενεργειακό σχεδιασμό του σπιτιού καθώς και από το χαρακτήρα χρήσης του. Σημαντική παράμετρο αποτελεί το κόστος κτήσης του αυτόνομου ΦΒ συστήματος δεδομένου ότι, η επικρατούσα νοοτροπία της "ενεργειακής οργάνωσης" των σύγχρονων κατοικιών δεν είναι ιδιαίτερα προσφιλής σε καταστάσεις χωρίς μετρητή ΔΕΗ, με αποτέλεσμα μια συνήθης κατοικία να απαιτεί υψηλή αρχική δαπάνη για την απόκτηση ενός άρτιου και ικανού αυτόνομου ΦΒ συστήματος.

Καλές πρακτικές για Ηλεκτρική Αυτονόμηση μιας κατοικίας αποτελούν, ο άριστος σχεδιασμός, η εναλλακτική εξυπηρέτηση ενεργοβόρων καταναλωτών (όπως η κουζίνα αερίου αντί ηλεκτρικής), η αποφυγή λειτουργιών με πολλαπλό μετασχηματισμό ενέργειας (πχ, χρήση ηλιακού θερμοσίφωνα, αντί ηλεκτρικού που θα καταναλώνει ρεύμα που παράχθηκε από τον ήλιο), χρήση συσκευών υψηλής απόδοσης (χαμηλής κατανάλωσης), θερμική θωράκιση του σπιτιού (για μείωση των αναγκών θέρμανσης-ψύξης), χρήση υβριδικών συστημάτων (όπως η ταυτόχρονη εγκατάσταση μιας ανεμογεννήτριας) και τέλος η εγκατάσταση μιας πηγής σίγουρης διαθεσιμότητας (όπως είναι μια γεννήτρια καυσίμου). Εφαρμόζοντας το σύνολο ή μέρος των προηγούμενων κατευθυντηρίων γραμμών, το αποτέλεσμα θα είναι από άποψη εξυπηρέτησης πλήρες και από άποψη δαπάνης κτήσης και χρήσης αρκούντως ικανοποιητικό.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΠΑΡΚΑ

Τα φωτοβολταϊκά πάρκα αποτελούν εξ ορισμού παραγωγική δραστηριότητα. Εγκαθίστανται πάνω σε ευμεγέθη κτίρια ή στην ύπαιθρο και έχουν αποκλειστικό σκοπό την εμπορία της παραγόμενης ενέργειας μέσω συμφωνίας που συνάπτεται με τον αρμόδιο Διαχειριστή Ηλεκτρικής Ενέργειας.

Για να είναι ένα ΦΒ πάρκο "ενδιαφέρον" επιχειρηματικά θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από κάποια οριακή ισχύ. Αυθαίρετα, μπορούμε να πούμε ότι για κτιριακό πάρκο η οριακή ισχύς είναι τα 20kW, και αντίστοιχα, για ένα υπαίθριο τα 50kW. Σημαντικά πλεονεκτήματα των ΦΒ πάρκων ως επιχειρηματικής δραστηριότητας (επένδυσης) αποτελούν η μακροχρόνια σύμβαση εμπορίας (τουλάχιστον 20 χρόνια), και το πολύ μικρό κόστος λειτουργίας της εγκατάστασης.

Τα ΦΒ πάρκα ως μέγεθος ποικίλουν σε εγκατεστημένη ισχύ από μερικές δεκάδες kW έως αρκετά MW. Όταν εγκαθίστανται σε κτίρια μπορεί να είναι είτε πάνω είτε να ενσωματωθούν στην αρχιτεκτονική δομή του κτιρίου, πάντως σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να είναι τοποθετημένα σταθερά. Τα υπαίθρια ΦΒ πάρκα εξάλλου μπορεί να είναι σταθερά αλλά μπορεί να είναι και επί ηλιοστατικών φορέων (δηλαδή κατάλληλων βάσεων με την ικανότητα του αυτόματου προσανατολισμού προς την βέλτιστη θέση σε σχέση με τον ήλιο). Η επιλογή των ηλιοστατικών πάρκων βελτιώνει σημαντικά την παραγωγή, ταυτόχρονα όμως αυξάνει τον κίνδυνο αστοχιών και βλαβών, κατάσταση η οποία θέτει υπό αμφισβήτηση το πραγματικό τελικό όφελος.

ΠΡΟΪΟΝΤΑ

Παλαιότερα, όλοι έτυχε να χειριστούμε μια αριθμομηχανή (κομπιουτεράκι) το οποίο είχε τη δυνατότητα να φορτιστεί με τον ήλιο. Μεταγενέστερες τεχνικές βελτιώσεις σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και οθόνες υγρών κρυστάλλων χαμηλής ισχύος, κατέστησαν δυνατή την τροφοδοσία παρόμοιων συσκευών με ΦΒ μικροσυστήματα. Έτσι σήμερα, διατίθενται πολλές συσκευές τέτοιας τεχνολογίας όπως, ηλιακοί λαμπτήρες, αντλίες νερού, τηλέφωνα έκτακτης ανάγκης, πινακίδες κυκλοφορίας, σταθμοί φόρτισης, στρατιωτικός εξοπλισμός, μετεωρολογικοί σταθμοί και πολλά άλλα.

ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ - ΟΦΕΛΗ

Το γεγονός ότι οι εφαρμογές με φωτοβολταϊκά έχουν ως αντικείμενο την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας, αποτελεί από μόνο του αξεπέραστο πλεονέκτημα δεδομένου ότι η ενέργεια του ήλιου είναι δωρεάν, ανεξάντλητη και ελεύθερη. Επιπλέον, η παραγωγή ενέργειας με φωτοβολταϊκά δεν προϋποθέτει ουδεμία περιβαλλοντική επίπτωση ούτε σε επίπεδο επιβάρυνσης με ρύπους, ούτε με την έννοια της εξάντλησης φυσικών πόρων.

Περαιτέρω, τα φωτοβολταϊκά ως επενδυτική δραστηριότητα, είναι μια πολλά υποσχόμενη επιλογή με βάση τις εξής τρεις παραμέτρους:

  • Το αντικείμενο: Η ενέργεια ως προϊόν έχει διαχρονικό πρώτιστο ενδιαφέρον
  • Η διάρκεια εκμετάλλευσης: Οι συμβάσεις εμπορίας που συνάπτονται είναι για τουλάχιστον 20 χρόνια
  • Το λειτουργικό κόστος: Μια ΦΒ εγκατάσταση μπορεί να παράγει για δεκαετίες με ελάχιστο κόστος και σχεδόν σταθερή απόδοση.

Σε μέσες τιμές, ένα ΦΒ σύστημα εγκατεστημένης ισχύος 1kW, παράγει (στην Ελλάδα) περίπου 1450 kWh ετησίως ενώ απαιτεί επιφάνεια εγκατάστασης της τάξεως των 8 τετραγωνικών μέτρων με βάση την τρέχουσα τεχνολογία. Για καλύτερη κατανόηση, αρκεί να πούμε ότι μια μέση κατοικία καταναλώνει περίπου 6.000 kWh ετησίως, που ισοδυναμεί με ΦΒ σύστημα ισχύος 6000/1450 = 4,14 kWatt και αντίστοιχα, επιφάνεια εγκατάστασης 4,14x8= 33 τετραγωνικά μέτρα.

Στα σημαντικά πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών θα πρέπει να συμπεριληφθεί η εντελώς αθόρυβη λειτουργία τους. Περαιτέρω, η δυνατότητα ενσωμάτωσής τους στην δομή των κτιρίων συνεπάγεται και την ουσιαστική βελτίωση της μικροκλιματικής συμπεριφοράς των κτιρίων που εγκαθίστανται.

Η εμπειρία λέει ότι τα ΦΒ συστήματα έχουν πολύ καλή απόδοση ακόμα και σε χώρες με μεγάλο γεωγραφικό πλάτος - στη βόρεια Ευρώπη εξάλλου πρωτοδιαδόθηκαν ευρέως. Είναι προφανές λοιπόν ότι, στη χώρα μας που είναι ιδιαίτερα προικισμένη με ήλιο, οι εφαρμογές των φωτοβολταϊκών είναι μακράν ελκυστικότερες.