ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Σπουδαστές Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος A Ε.Μ : 4196 Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε Μ : 4177 Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Κόγια Γρ. Φωτεινή Καβάλα, Οκτώβριος 2010

2 cnouc^ m m v s ^ ^ o wbc--vovsicm μας ^ που σε κ ^ ^ 'π ρ ο σ π ά θ ε ιά ^ μ α < ΐ

3 υλικό για την^υλ^^οιηση-της^ n ^ m W E p y a ^ i ^ : ^ ^

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ ΕΞΩΦΥΛΛΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΑΦΙΕΡΩΝΕΤΑΙ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ 2.1 Η αρχή λειτουργίας Η Ελληνική πραγματικότητα 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤ ΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 3.1 Ένας Πρακτικός Οδηγός για τα Φωτοβολταϊκά Γιατί να στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; Συμφέρει η ηλιακή ενέργεια; Γ ιατί να διαλέξω τα φωτοβολταϊκά; Μπορώ να απαλλαγώ από τη ΔΕΗ αν στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; 13

5 Τα φωτοβολταϊκά μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια απ ευθείας σε ηλεκτρική. Τις ημέρες που δεν έχει ήλιο ή τη νύχτα, τι γίνεται; Πόσο ισχυρό πρέπει να είναι ένα φωτοβολταϊκό σύστημα για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του σπιτιού μου; Τι ενεργειακές ανάγκες μπορώ να καλύψω με ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα; Κτίζω τώρα την κατοικία μου. Ποιά είναι η καλύτερη στιγμή για να σκεφτώ την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών; Είναι το κτίριο που διαθέτω κατάλληλο να δεχθεί φωτοβολτάικά; ί Βασικές γνώσεις Φ/Β συστημάτων 19 i Γιατί να στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; Συμφέρει η ηλιακή ενέργεια; Πώς λειτουργεί; Εξοικείωση με την ορολογία Ποιά είναι τα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών; Και τα μειονεκτήματα; Τι ενεργειακές ανάγκες μπορώ να καλύψω με ένα φωτοβολταϊκό; Πρέπει να είμαι συνδεμένος με τη ΔΕΗ για να αξιοποιήσω την ηλιακή ενέργεια; Αν παίρνω ήδη ρεύμα από τη ΔΕΗ, τι λόγους έχω να επενδύσω σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; Πόσο ισχυρό πρέπει να είναι ένα φωτοβολταϊκό σύστημα για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του σπιτιού μου; Κτίζω τώρα την κατοικία μου. Ποιά είναι η καλύτερη στιγμή για να σκεφτώ την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών; Είναι το κτίριο που διαθέτω κατάλληλο να δεχθεί φωτοβολτάικά; Πώς μου προτείνετε να αρχίσω; 31

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΜΕΛΕΤΗ ΕΤΗΣΙΑΣ ΔΙΑΘΕΣΙΜΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ 4.1 Πρακτικός τρόττος υττολογισμού κατανάλωσης μικρού Φ/Β συστήματος Υπολογισμός μεγέθους φωτοβολταϊκού πάνελ Υπολογισμός μεγέθους μπαταρίας (συσσωρευτή 12 V) I αντιστροφέας (inverter) 220 V 38 I I Φωτοβολταϊκά, Τιμές φωτοβολταϊκών συστημάτων Ί38 : Πως υπολογίζω τις ανάγκες σε ηλεκτρισμό; ί 39 ^ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 i ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Αξιολόγηση Τεχνολογιών Φωτοβολταϊκών Συστημάτων 43 Κ Ε Φ Α Λ Α ΙΟ 6 Τ Ε Χ Ν Ι Κ Ε Σ Κ Α Τ Α Σ Κ Ε Υ Η Σ Υ Λ ΙΚ Ω Ν 6.1 Μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή ενός καθαρού ημιαγωγού και την εισαγωγή των διαφόρων προσμίξεων 47 Μέθοδος Ανάπτυξης Μονοκρυστάλλου ή Μέθοδος Czochralski Μέθοδος της επιπλέουσας ζώνης Μέθοδος κράματος Τεχνική της διάχυσης Τεχνική της εμφύτευσης ιόντων 52

7 6.2 Μετατροπέας τάσης (inverter) Inverter με τροποποιημένο και inverter με καθαρό ημίτονο Κόστος - τιμές inverter Ρυθμιστές φόρτισης συσσωρευτών Τι είναι και πως λειτουργούν οι ρυθμιστές φόρτισης των μπαταριών Επιλογή του σωστού ρυθμιστή φόρτισης 6.4 Φωτοβολταϊκά πάνελ i Τι είναι και πως λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά πάνελ Απόδοση των φωτοβολταϊκών j Διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια για τα φωτοβολταϊκά Ηλιοφάνεια στην Ελλάδα j 58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΥΤΟΝΟΜΟΥ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 7.1 Οικιακό- διασυνδεδεμένο φωτοβολταϊκό σύστημα Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα Μοντέλο αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος Τι περιλαμβάνουν τα αυτόνομα συστήματα/αυτόνομο σύστημα Εγκατάσταση σε Στέγες Τοποθέτηση σε Οροφή ή Στέγη 63

8 7.4.3 Φ/Β Ενσωματωμένα σε Κτίρια ως Διακοσμητικά και Δομικά Στοιχεία Φ/Β Υαλοπετάσματα Υπερθέρμανση των Φ/Β 72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συμπεράσματα ΠΗΓΕΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

9 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 2.1 Εικόνα 2.2 Φωτοβολταϊκή γεννήτρια μονοκρυσταλλικού ττυριτίου Φωτοβολταϊκή γεννήτρια πολυκρυσταλλικού ττυριτίου 3 4 Εικόνα 2.3 Φωτοβολταϊκές γεννήτριες a-si 4 Εικόνα 2.4 Κτίρια με ενσωματομένα BIPVs 5 Εικόνα 2.5 Φωτοβολταϊκά πάνελ (Πηγές: Ρ.Α.Ε. - Σ.Ε.Φ.) 7 Εικόνα 2.6 Φωτοβολταϊκά πάνελ (Πηγές; Ρ.Α.Ε. - Σ.Ε.Φ.) ^ 7 Εικόνα 2.7 Φωτοβολταϊκά πάνελ (Πηγές: Ρ.Α.Ε. - Σ.Ε.Φ.) 7 Εικόνα 4.1 Φωτοβολταϊκά στο διάστημα 34 Εικόνα 4.2 Φωτοβολταϊκά στη Γη 34, Εικόνα 4.3 Φωτοβολταϊκά στη Γ η 35 Εικόνα 4.4 Φωτοβολταϊκά συστήματα 36 Εικόνα 6.1 Φέτες πυριτίου (wafers) 48 Εικόνα 6.2 Κύλινδρος πυριτίου 49 Εικόνα 6.3 Μετατροπέας τάσης ρεύματος: Μετατροπή από 12 V 52 συνεχές (DC) σε 220 V εναλλασσόμενο (AC) ρεύμα Εικόνα 7.1 Τοποθέτηση Φ/Β σε στέγη παλαιού σπιτιού 62 Εικόνα 7.2 Τοποθέτηση σε Οροφή ή Στέγη 63 Εικόνα 7.3 Φ/Β σε οροφή με διαφορετικούς προσανατολισμούς - 63 Φ/Β σε οροφή τοποθετημένα με κλίση Εικόνα 7.4 Εξαρτήματα στήριξης 64 Εικόνα 7.5 Αποστάτης στήριξης βάσεων 64 Εικόνα 7.6 Τοποθέτηση ευλύγιστων Φ/Β σε στέγη 64 Εικόνα 7.7 Τοποθέτηση ευλύγιστων Φ/Β σε στέγη 65 Εικόνα 7.8 Τοποθέτηση ευλύγιστων Φ/Β σε στέγη 65 Εικόνα 7.9 Υγρομονωτικές μεμβράνες με ενσωματωμένα Φ/Β 66 Εικόνα 7.10 Φ/Β με μορφή κεραμιδιού 66 Εικόνα 7.11 Φ/Β με μορφή κεραμιδιού 67 Εικόνα 7.12 Φ/Β σε προσόψεις κτιρίων 67

10 Εικόνα 7.13 Φ/Β υαλοπίνακες σε οροφές κτιρίων 68 Εικόνα 7.14 Φ/Β υαλοπίνακες σε οροφές κτιρίων 68 Εικόνα 7.15 Φ/Β υαλοπίνακες σε οροφές κτιρίων 69 Εικόνα 7.16 Φ/Β υαλοπίνακες σε οροφές κτιρίων 69 Εικόνα 7.17 Φ/Β σκιάστρα σε αθλητικές εγκαταστάσεις 69 Εικόνα 7.18 Φ/Β σκιάστρα σε αθλητικές εγκαταστάσεις το" Εικόνα 7.19 Φ/Β σκιάστρα σε χώρο στάθμευσης 70 Εικόνα 7.20 Φ/Β σκιάστρα σε χώρο στάθμευσης 70 Εικόνα 7.21 Φ/Β τοποθετημένα σε τοιχοπετάσματα δρόμων 71 ^Εικόνα 7.22 Φ/Β υαλοπίνακες τοποθετημένοι σε οροφή κτιρίου 71 1 ( 1Εικόνα 7.23 Φ/Β υαλοπίνακες κατά την τοποθέτηση σε οροφή κτιρίου "τι Εικόνα 7.24 Φ/Β υαλοπίνακες κατά την τοποθέτηση σε οροφή κτιρίου ί1 72 ^ Εικόνα 7.25 Τοποθέτηση των Φ/Β με χρήση αποστατών για τον σωστό αερισμό τους 73 Εικόνα 7.26 Πρόβλημα σκίασης σε Φ/Β σύστημα 74

11 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 3.1 Σχήμα 3.2 Σχήμα 3.3 Κάλυψη της κατανάλωσης την μεσημεριανή ώρα αιχμής Παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού και εποχική ζήτηση Διασυνδεμένο σύστημα I Σχήμα 3.4 Αυτόνομο σύστημα 14 1 Σχήμα 3.5 Περιοχές και παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού Σχήμα 3.6 Διασυνδεμένα φωτοβολταϊκά συστήματα 20 Σχήμα 3.7 Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο 22 Σχήμα 3.8 Ηλιακό Δυναμικό της Ελλάδος 28 Σχήμα 6.1 Διάγραμμα ροής εργασιών παραγωγής ηλεκτρονικά καθαρού πυριτίου με την μορφή κυλίνδρου, με πρώτη ύλη από άμμο 47 Σχήμα 6.2 Δοχείο σχηματισμού κρυστάλλου πυριτίου 49 Σχήμα 6.3 Η σειρά της δημιουργίας του κρυστάλλου 50 Σχήμα 6.4 Μέθοδος της επιπλέουσας ζώνης 51 Σχήμα 6.5 Μετατροπέας inverter 53 Σχήμα 7.1 Οικιακά - Διασυνδεμένο φωτοβολταϊκό σύστημα 59 Σχήμα 7.2 Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα 60 Σχήμα 7.3 Ψύξη Φ/Β σε στέγη με φυσική ροή αέρα 73

12 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2.1 Πίνακας 2.2 I I Πίνακας 4.1 Πίνακας 5.1 Πίνακας 7.1 Εγκατεστημένη ισχύς Φ/Β σταθμών παραγωγής Η.Ε. Ρ.Α.Ε. - Αρχείο Μητρώο Αδειών Παραγωγής Η.Ε. από I Φ/Β Σταθμούς (Πηγή: Ρ.Α.Ε.) Πίνακας μελέτης ετήσιας ακτινοβολίας Συγκριτικός Πίνακας Φωτοβολταϊκών Τεχνολογιών Μοντέλο

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία απευθείας σε ηλεκτρισμό χωρίς να μεσολαβούν κινούμενα μέρη ούτε να παράγονται εκπομπές ρύπων. Εάν επιτευχθεί μείωση του κόστους παραγωγής της, η φωτοβολταϊκή ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε ανταγωνιστική πηγή ενέργειας. Θα συμβάλει στην καταπολέμηση της αλλαγής του κλίματος που απειλεί τον πλανήτη μας και θα βελτιώσει την ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Αυτό δεν πρόκειται να επιτευχθεί στο άμεσο μέλλον, αλλά απαιτούνται ήδη από σήμερα συνεχείς επενδύσεις στη σχετική έρευνα και ανάπτυξη. Το Δεκέμβριο του 2003, συγκροτήθηκε η συμβουλευτική επιτροπή για την έρευνα επί της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας (PV-TRAC), υπό την αιγίδα της κας Loyola de Palacio κα του κ. Philippe Busquin (πρώην Ευρωπαίοι Επίτροποι αρμόδιοι για την ενέργεια και τις μεταφορές, και την έρευνα αντιστοίχως). Στην έκθεση προοπτικής που συνέταξε η συμβουλευτική επιτροπή εκτίθεται η τρέχουσα κατάσταση της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας και εξετάζονται οι προοπτικές της με χρονικό ορίζοντα το έτος Σημειώνω ότι η φωτοβολταϊκή ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να φτάσει να ανταγωνίζεται την ισχύ αιχμής των συμβατικών εγκαταστάσεων μέχρι το 2010 στη νότια Ευρώπη και μέχρι το 2030 στο σύνολο σχεδόν της Ευρώπης. Το 2030, τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορεί να εξασφαλίζουν το 4% περίπου της Παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η Ευρωπαϊκή Ένωση χρηματοδοτεί, από τη δεκαετία του 70, δραστηριότητες έρευνας επί της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας, οι οποίες έχουν συμβάλει στην ουσιαστική βελτίωση των επιδόσεων των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Βάσει του τρέχοντος προγράμματος πλαισίου έρευνας, η ΕΕ έχει υποστηρίξει μείζονες πρωτοβουλίες με στόχο τη μείωση του κόστους των ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

14 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 φωτοβολταϊκών στοιχείων, την ανάτπυξη νέων υλικών και την αύξηση της διείσδυσης στην αγορά. Οι προσττάθειες στο μέλλον θα πρέπει να στηριχθούν στις επιτυχίες του παρελθόντος και να ενισχυθούν περαιτέρω, ιδίως με την αύξηση και τον συντονισμό των προσπαθειών της ερευνητικής κοινότητας, της Βιομηχανίας και όλων των άλλων άμεσα ενδιαφερόμενων μερών. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΐΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

15 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ 2.1 Η αρχή λειτουργίας Ένα φωτοβολταϊκό κύτταρο από πυρίτιο είναι κατασκευασμένο από μία ειδική ημιαγωγική δίοδο (φωτοδίοδο), στην οποία παρατηρούμε μια ροή ηλεκτρικών φορέων όταν αυτό δεχθεί φως. Όταν το φως χτυπήσει το κύτταρο, τότε τα φωτόνια απορροφούνται από τα ηλεκτρόνια του πυριτίου. Η ενέργεια tojv φωτονίων διεγείρει τα ηλεκτρόνια σε μια υψηλότερη ενεργειακή στάθμη, οπότε αυτά κινούνται αφήνοντας πίσω τους μία οπή. Έτσι λοιπόν τα απορροφούμενα φωτόνια δημιουργούν ζεύγη ηλεκτρονίων - οπών. Το ηλεκτρικό πεδίο διαχωρίζει τα ηλεκτρόνια από τις οπές και η διαφορά δυναμικού που αναπτύσσεται κυμαίνεται μεταξύ 0,5-0,6 V. Η ύπαρξη των ηλεκτρικών φορέων και της διαφοράς δυναμικού δημιουργούν ένα ρεύμα το οποίο μπορεί να διαρρέει ένα εξωτερικό κλειστό κύκλωμα. Οι βασικότερες τεχνολογίες παραγωγής φωτοβολταϊκών στοιχείων που κυρίως χρησιμοποιούνται σήμερα είναι οι ακόλουθες; Μονοκρυσταλλικού πυριτίου Είναι τα πιο διαδεδομένα στην αγορά και κατασκευάζονται σε κυλίνδρους ανεπτυγμένου πυριτίου. Οι κύλινδροι αυτοί κόβονται σε λετττές φέτες, γνωστές ως wafers, με πάχος μόλις 200 μιπ.ο βαθμός απόδοσής τους στα εργαστήρια φθάνει το 24%, ενώ στο εμπόριο αγγίζει το 15%. Εικόνα 2.1: Φωτοβολταϊκή γεννήτρια μονοκρυσταλλικού πυριτίου 3 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΐΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ, 4177

16 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΡΙΟν ΚΕΦΑΛΑ.ΙΟ 2' «Πολυκρυσταλλικού πυριτίου Κατασκευάζονται από χυτό πυρίτιο. Έχουν βαθμό απόδοσης γύρω στο 15%. Τα φοττοβολταϊκά στοιχεία γαλλίου - αρσενίου διακρίνονται για τον υψηλό βαθμό απόδοσής τους, γι αυτό χρησιμοποιούνται κατά κόρον στις διαστημικές εφαρμογές και στα συστήματα εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας. Η απόδοσή τους αγγίζει το 25%, όταν δέχονται την άμεση ηλιαι.ή ακτινοβολία και το 28% όταν δέχονται και τη διάχυτη ακτινοβολία. Σε ερευνητικό στάδιο ο βαθμός απόδοσης των φωτοβολταϊκών στοιχείων GaAs έχει ξεπεράσει το 30%. Εικόνα 2.2: ΦωτοβολταΤκή γεννήτρια πολυκρυσταλλικού πυριτίου» ΆυοοΦου πυριτίου (a-si) Τα φωτοβολταϊκά αυτά στοιχεία κατασκευάζονται από άμορφο πυρίτιο. Διακρίνονται από την πολύ μικρή κατανάλωση πυριτίου κατά την κατασκευή τους, ενώ ευκολότερες είναι και οι κατασκευαστικές διαδικασίες με αποτέλεσμα το κόστος τους να είναι πολύ μικρότερο. Το κυριότερο μειονέκτημά τους είναι η πολύ χαμηλή τους απόδοση που δεν ξεπερνά το 10%. Εικόνα 2.3: Φωτοβολταϊκές γεννήτριες a-si Χρησιμοποιούνται συνήθως σε ηλιακά ρολόγια και σε αριθμητικούς ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ, Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε Μ. 4177

17 AF; H ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ υπολογιστές. Ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα είναι η χρήση της τεχνολογίας όρόρφου πυριτίου σε μεγάλα κτήρια, γνωστά και ως Κτηριακά Ολο.κληρωμένα Φ/Β στοιχεία (BIPVs - Building Integrated Photovoltaics), όπου αντικαθιστούν τα τζάμια (μετά από επεξεργασία για την αύξηση της διαφάνειάς τους) συμβάλλοντας έτσι στην τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας στο κτήριο. Εικόνα 2.4: Κτίρια με ενσωματωμένα BIPVs Οι άλλες τεχνολογίες Φ/Β στοιχείων αποτελούν μόνο το 9-10% της συνολικής Παγκόσμιας παραγωγής και αναφέρονται σε τεχνολογίες άμορφου πυριτίου και λεπτού στρώματος. 2.2 Η Ελληνική πραγματικότητα Σήμερα στην Ελλάδα παρόλο το άριστο Ηλιακό Δυναμικό, ελλείψει κατάλληλου νομοθετικού πλαισίου και πολιτικών στήριξης της ηλεκτροπαραγωγής στο Βιομηχανικό αλλά και στον οικιακό τομέα, η κατάσταση παραμένει απελπιστικά στάσιμη. Έτσι, η Ελληνική αγορά Φ/Β παραμένει μικρή και περιθωριακή και η χώρα μας έχει εγκαταστήσει μόλις το 0,1% των συνολικών Φ/Β συστημάτων Παγκοσμίως. Παρόλα αυτά από έρευνα του ΣΕΦ για την Ελληνική αγορά φωτοβολταϊκών, που ολοκληρώθηκε στις αρχές Φεβρουαρίου 2003, έδειξε ότι η αγορά αναπτύσσεται με ρυθμούς της τάξης του 50% την τελευταία διετία. Έτσι, η συνολικά εγκατεστημένη ισχύς φωτοβολταϊκών στην Ελλάδα έφτασε τα 2,37 MW στα τέλη του 2002, έναντι 1,57 MW το ΟΙ ΠΡΟΟΠΤ1ΚΕΣΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α,Ε Μ 4177

18 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Πίνακας 2.1: Εγκατεστημένη ισχύς Φ/Β σταθμών τταραγοτγής H E Ιδιοκτήτης Τοττοθεσίσ Ισχύς (i<wp) ΔΕΗ ΑΕ Κύθνος 100 ΔΕΗ ΑΕ Αρκοί 37,5 ΔΕΗ ΑΕ Αντικύθηρα 25 ΟΤΕ Αντικύθηρα 20 ΔΕΗ ΑΕ Γαύδος Μ. Σίμωνος Πέτρας Αγ. Όρος 45 ΔΕΗ ΑΕ Σίφνος 60 ΔΕΗ ΑΕ Μυτιλήνη 8 ΗΑΠΡΑ Θεσσαλονίκη 6,5 ΧΑΡΜΗ ΑΕ HOTEL Πάρος 10 ΡΟΚΑΣ ΑΙΟΛΙΚΗ ΑΒΕΕ Λασίθι 171,6 Αρτοποιία Θ. και 1. Χανιά 60 Κλαπάκη Ο.Ε. Αιολική Αμιγής Δημοτική Μυτιλήνη 10 Επιχείρηση Μυτιλήνης ΓΕΡΜΑΝΟΣ ΑΒΕΕ Ηράκλειο 170 Λευκοσιδηρουργία Κρήτης Ηράκλειο 120 ΑΕΒΕ - Greta Can ΕΜΠ (Κτίριο Χημικών Πολυτεχνειούπολη 50 Μηχανικών) Ζωγράφου Δήμος Ταύρου Ταύρος 12 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α,Ε Μ. 4177

19 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΊΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Εικόνα 2.5: Φωτοβολταϊκά πάνελ (Πηγές: Ρ.Α.Ε. - Σ.Ε.Φ.) Εικόνα 2.7: Φωτοβολταϊκά πάνελ (Πηγές: Ρ.Α.Ε. - Σ.Ε.Φ.) Μετά την απελευθέρωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε ιδιώτες επενδυτές έχουν γνωμοδοτηθεί θετικά από τη Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (Ρ.Α.Ε.) και έχουν δοθεί από το Υπουργείο Ανάπτυξης οι Άδειες Παραγωγής Η.Ε.που φαίνονται στον Πίνακα ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε Μ. 4177

20 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Φ Ω ΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΚΕ^-ΑΛ/ ΙΟ?' Πίνακας 2.2: ΡΑ.Ε. - Αρχείο Μητρώου Αδειών Παραγωγής H E. από Φ/Β Σταθμούς (Πηγή; Ρ.ΑΕ.) Ρ.Α.Ε. - Αρχείο Μητρώο Αδειών Παραγωγής Η.Ε. από Φ/Β Σταθμούς Ισχύς Δήμος/ Εταιρία Νομός Θέση (kwp) Κοινότητα ΡΟΚΑΣ ΑΙΟΛΙΚΗ Πλακοκερατιά- 170 Λασιθίου Ιτανού ΑΒΕΕ Μιτάτου ΓΕΡΜΑΝΟΣ ΑΒΕΕ 170 Ηρακλείου Αστερουσίων Μεσοχώρια ΛΕΥΚΟΣΙΔΗΡΟΥΡΓΙΑ ΒΙΠΕ ΚΡΗΤΗΣ ΑΕΒΕ Ηρακλείου Ηράκλειου Ηρακ/ιείου CRETA CAN ΒΙΠΕ ^ ΗΛΙΟΔΟΜΗ ΑΕ 400 Κιλκίς Σταυροχωρίου Αρτοποιία Θ. και 1. Πλατάνια 60 Χανιά Λουτράκι Κλαπάκη Ο.Ε. Χανίων Βαγγέλης Δρινιάς ΑΕ 200 Κιλκίς ΒΙΠΕ Κιλκίς Καρτερός- Αγγελάκης Ιωάννης 140 Ηρακλείου Ηρακλείου Καλλιθέα Μάνι 1. Σταματάκης και Υιοί 60 Ηρακλείου Χερσονήσου Χερσονήσου ΗΛΙΟΔΟΜΗ ΑΕ 160 Αθήνας Ν. Ιωνίας Λιθάρια Οικολογική Ενέργεια 300 Χανίων Θερίσσου Μαύρα Πήλα Κρήτης ΑΕ 01 ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

21 Π ΡΑΚΤΙΚΟ Σ ΟΛΜΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜ ΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ.Α ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3" ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 3.1 Ένας πρακτικός οδηγός για τα (ρωτοβολταϊκά 1. Γιατί να στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; 2. Συμφέρει η ηλιακή ενέργεια; 3. Γιατί να διαλέξω τα φωτοβολταϊκά; 4. Μπορώ να απαλλαγώ από τη ΔΕΗ αν στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; 5. Τα φωτοβολταϊκά μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια απ' ευθείας σε ηλεκτρική. Τις ημέρες που δεν έχει ήλιο ή τη νύχτα, τι γίνεται; 6. Πόσο ισχυρό πρέπει να είναι ένα φωτοβολταϊκό σύστημα για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του σπιτιού μου; 7. Τι ενεργειακές ανάγκες μπορώ να καλύψω με ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα; 8. Κτίζω τώρα την κατοικία μου. Ποιά είναι η καλύτερη στιγμή για να σκεφτώ την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών; 9. Είναι το κτίριο που διαθέτω κατάλληλο να δεχθεί φωτοβολταϊκά; http -J/vivrw. seners.gr^ i brary/p V GuideJune06.pdf Γιατί να στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; Για να καλύψετε δύο τουλάχιστον ανάγκες. Την ανάγκη σε ενέργεια και την ανάγκη να προστατευτεί το περιβάλλον. Κάθε κιλοβατώρα ηλεκτρισμού που προμηθευόμαστε από το δίκτυο της ΔΕΗ και παράγεται από ορυκτά καύσιμα, επιβαρύνει την ατμόσφαιρα με ένα τουλάχιστον κιλό διοξειδίου του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι, ως γνωστόν, το σημαντικότερο "αέριο του θερμοκηπίου" που συμβάλλει στις επικίνδυνες κλιματικές αλλαγές. Η στροφή στις καθαρές πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή, αποτελεί τη μόνη διέξοδο για την ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

22 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩ ι ΟΒΟΛΤΑΐΚΟΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ KF' αποτροπή tojv κλιματικών αλλαγών που απειλούν σήμερα τον ττλανπτ' Επιπλέον, η χρήση της ηλιακής ενέργειας συνεπάγεται λιγότερες εκπομπές άλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα καρκινογόνο μικροσωματίδια, τα οξείδια του αζώτου, οι ενώσεις του θείου, κ.λπ.). Οι ρύποι αυτοί επιφέρουν σοβαρές βλάβες στην υγεία και το περιβάλλον Συμφέρει η ηλιακή ενέργεια; Ναι, στις περιπτώσεις εκείνες όπου παρέχονται κίνητρα και υπάρχει ξεκάθαρη πολιτική στήριξης της ηλιακής τεχνολογίας. Όταν, για παράδειγμα, τταρέχεται ενισχυμένη τιμή της πωλούμενης ηλιακής κιλοβατώρας (όπως ισχύει πλέον και στη χώρα μας), τότε, ο καταναλωτής όχι μόνο κάνει απόσβεση της επένδυσης αλλά έχει και ένα λογικό κέρδος από την παραγωγή και τροφοδοσία πράσινης ενέργειας στο δίκτυο. Στις περιπτώσεις πάλι των αυτόνομων φωτοβολταϊκών συστημάτων σε εφαρμογές εκτός δικτύου, η ανταγωνιστική τεχνολογία είναι οι πανάκριβες στη λειτουργία τους, θορυβώδεις και ρυπογόνες ηλεκτρογεννήτριες, οπότε τα φωτοβολτάίκά είναι μια συμφέρουσα εναλλακτική λύση Γιατί να δισλέξθ3 τα φωτοβολταϊκά; Τα φωτοβολταϊκά συνεπάγονται σημαντικά οφέλη για το περιβάλλον και την κοινωνία. Οφέλη για τον καταναλωτή, για τις αγορές ενέργειας και για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Τα φωτοβολταϊκά εγγυώνται: μηδενική ρύπανση» αθόρυβη λειτουργία αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής (που φθάνει τα 30 χρόνια) απεξάρτηση από την τροφοδοσία καυσίμων για τις απομακρυσμένες περιοχές δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες ελάχιστη συντήρηση 10 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

23 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΊ ΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑ/ V ' Η ηλιακή ενέργεια είναι καθαρή, ανεξάν,λητη, ήπια και ανανεώσιμη. Η ηλιακή ακτινοβολία δεν ελέγχεται από κανέναν και αποτελεί ένα ανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό πόρο, που παρέχει ανεξαρτησία, προβλεψιμότητα και ασφάλεια στην ενεργειακή τροφοδοσία. Τα φωτοβολταϊκά παρέχουν τον απόλυτο έλεγχο στον καταναλωτή και άμεση πρόσβαση στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και κατανσλισκόμενη ενέργεια. Τον καθιστούν έτσι πιο προσεκτικό στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια και συμβάλλουν μ' αυτό τον τρόπο επην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση της ενέργειας. Δεδομένου ότι η παραγωγή και κατανάλωση του ηλιακού ηλεκτρισμού γίνονται τοπικά, αποφεύγονται οι σημαντικές απώλειες της μεταφοράς και διανομής του ηλεκτρισμού και κατ' αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 10% σε σχέση με τη συμβατική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του δικτύου. Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν αθόρυβη λειτουργία, αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής, δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες, δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο δίκτυο ή σε συσσωρευτές) και απαιτούν ελάχιστη συντήρηση. Τα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών είναι αδιαμφισβήτητα. Κάθε κιλοβατώρα που παράγεται από φωτοβολταϊκά, και άρα όχι από συμβατικά καύσιμα, συνεπάγεται την αποφυγή έκλυσης 1,1 κιλών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα (με βάση το σημερινό ενεργειακό μείγμα στην Ελλάδα και τις μέσες απώλειες του δικτύου). Ένα τυπικό φωτοβολταϊκό σύστημα του ενός κιλοβάτ, αποτρέπει κάθε χρόνο την έκλυση 1,4 τόνων διοξειδίου του άνθρακα, όσο δηλαδή θα απορροφούσαν δύο στρέμματα δάσους. Επιπλέον, συνεπάγεται λιγότερες εκπομπές άλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα αιωρούμενα μικροσωματίδια, τα οξείδια του αζώτου, οι ενώσεις του θείου, κ.λπ,). Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα πυροδοτούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου και αλλάζουν το κλίμα της Γης, ενώ η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον. Η βαθμιαία αύξηση των μικρών ηλεκτροπαραγωγών μπορεί να καλύψει αποτελεσματικά τη διαρκή αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα έπρεπε να καλυφθεί με μεγάλες επενδύσεις για 11 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

24 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΔΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΔυΜΟ σταθμούς ηλεκτροτταραγωγής. Η τταραγωγή ηλεκτρισμού από μικρού; παραγωγούς μπορεί να περιορίσει επίσης την ανάγκη επενδύσεων σε νέες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος μιας νέας γραμμής μεταφοράς είναι πολύ υψηλό, αν λάβουμε υπόψη μας πέρα από τον τεχνολογικό εξοπλισμό και θέματα που σχετίζονται με την εξάντληση των φυσικών πόρων και τις αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι διάφοροι μικροί παραγωγοί "πράσινης" ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν ιδανική λύση για τη μελλοντική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις περιτττώσεις όπου αμφισβητείται η ασφάλεια της παροχής. Η τοπική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν δοκιμάζεται από δαπανηρές ενεργειακές απώλειες που αντιμετωπίζει το ηλεκτρικό δίκτυο (απώλειες, οι οποίες στην Ελλάδα ανέρχονται σε 10,6% κατά μέσο όρο). Από την άλλη, η μέγιστη παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού συμπίπτει χρονικά με τις ημερήσιες αιχμές της ζήτησης (ιδίως τους καλοκαιρινούς μήνες), βοηθώντας έτσι στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου, στην αποφυγή black-out και στη μείωση του συνολικού κόστους της ηλεκτροπαραγωγής, δεδομένου ότι η κάλυψη αυτών των αιχμών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή. Σημειωτέον ότι, κάθε ώρα black-out κοστίζει στην εθνική οικονομία εκατ. ευρώ. Τα φωτοβολτακσ καλύπτουν τημεοημεριανή αιχμή της κατανάλωσης Σχήμα 3.1: Κάλυψη της κατανάλωσης τη μεσημεριανή ώρα αιχμής ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε Μ. 4177

25 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΛΙΚΟΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 3.2: Παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού και εποχική ζήτηση Μπορώ να απαλλαγώ από τη ΔΕΗ αν στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; Ηαι, αλλά δεν είναι απαραίτητο, ούτε σκόπιμο τις περισσότερες φορές. Ας δούμε γιατί. Υπάρχουν δύο τρόποι να χρησιμοποιήσει κανείς τα φωτοβολταϊκά. Σε συνεργασία με το δίκτυο της ΔΕΗ ή ανεξάρτητα από αυτό. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

26 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑ/νΑ.Ό 1. Ένα σύστημα παραγο)γής ηλεκτρισμού με φωτοβολταϊκά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με το δίκτυο της ΔΕΗ (διασυνδεδεμένο σύστημα). Στην περίπτωση αυτή, πουλάει κανείς το ηλιακό ρεύμα στη ΔΕΗ έναντι μιας ορισμένης από το νόμο τιμής και συνεχίζει να αγοράζει ρεύμα από τη ΔΕΗ όπως και σήμερα. Έχει δηλαδή ένα διπλό μετρητή για την καταμέτρηση της εισερχόμενης και εξερχόμενης ενέργειας. 2. Εναλλακτικά, μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση μπορεί να αποτελεί ένα αυτόνομο σύστημα που να καλύπτει το σύνολο των ενεργειακών αναγκών ενός κτιρίου ή μιας επαγγελματικής χρήσης. Για τη συνεχή εξυπηρέτηση του καταναλωτή, η εγκατάσταση θα πρέπει να περιλαμβάνει και μια μονάδα αποθήκευσης (μπαταρίες) και διαχείρισης της ενέργειας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα φωτοβολταϊκά χρησιμοποιούνται για τταροχή ηλεκτρικής ενέργειας εφεδρείας (δηλαδή ως συστήματα αδιάλεηττης παροχής - UPS). Στην περίπτωση αυτή, το σύστημα είναι μεν διασυνδεδεμένο με ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΑΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

27 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΛΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΙ-Ι ΓΥΣΤΗ.,.ΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3" τη ΔΕΗ, αλλά διαθέτει και μπαταρίες (συν όλα τα απαραίτητα ηλεκτρονικά) για να αναλαμβάνει την κάλυψη των αναγκών σε περίπτωση διακοπής του ρεύματος και για όσο διαρκεί αυτή Τα φωτοβολτσϊκά μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια απ' ευθείας σε ηλεκτρική. Τις ημέρες που δεν έχει Ήλιο ή τη νύχτα, τι γίνεται; Μην ανησυχείτε. Ό,τι σύστημα και να επιλέξετε, θα συνοδεύεται από κάποιο σύστημα αποθήκευσης της ενέργειας. Στην περίπτωση των δισσυνδεδεμένων συστημάτων, το «σύστημα αποθήκευσης» είναι το δίκτυο της ΔΕΗ, ενώ τα αυτόνομα συστήματα συνοδεύονται από μπαταρίες. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τον Ήλιο είναι εξαιρετικά προβλέψιμη. Αυτό που ενδιαφέρει, είναι πόσες κιλοβατώρες θα μας δώσει το ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ, Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

28 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛ i ΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑ/ / σύστημά μας σε ετήσια βάση. Σε γενικές γραμμές, ένα φωτοβολ-αϊκό σύστημα στην Ελλάδα παράγει κατά μέσο όρο ετησίως περί τις 1300 kwh ανά εγκατεστημένο κιλοβάτ (Κννά/έτος/Κ\Λ/). Προφανώς στις Νότιες και πιο ηλιόλουστες περιοχές της χώρας ένα φωτοβολταϊκό παράγει περισσότερο ηλιακό ηλεκτρισμό από ότι στις Βόρειες. Ενδεικτικά αναφέρουμε πως ένα φωτοβολταϊκό σύστημα στην Αθήνα αποδίδει ΚννΠ/έτος/Κνν, στη Θεσσαλονίκη ΚννΠ/έτος/Κνν και στην Κρήτη ή στη Ρόδο ΚνΥά/έτος/Κνν Πόσο ισχυρό πρέπει να είναι ένα φωτοβολταϊκό σύστημα για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του σπιτιού μου; Αν έχετε επιλέξει ένα διασυνδεδεμένο σύστημα, η ερώτηση αυτή είναι χωρίς νόημα. Το πόσης ισχύος θα είναι το φωτοβολταϊκό σύστημα εξαρτάται μόνο από δύο παραμέτρους. Τη διαθέσιμη επιφάνεια στο κτίριο ή το οικόπεδό σας για να εγκατασταθούν τα φωτοβολταϊκό και τα χρήματα που είστε διατεθειμένοι να επενδύσετε. Θα μπορούσατε π.χ. να βάλετε ένα σύστημα που καλύτττει μόλις το 10% των αναγκών σας (αν έχετε λίγο χώρο και χρήματα) ή και να υπερκαλύψετε πολλές φορές τις ανάγκες σας (πουλώντας την περίσσεια πράσινης ενέργειας στο δίκτυο). Στην περίπτωση των αυτόνομων εφαρμογών, δεν υπάρχει μονοσήμαντη απάντηση. Θα πρέπει να έρθετε σε επαφή με τους ειδικούς, να περιγράφετε τις ανάγκες σας και το προφίλ της κατανάλωσης ενέργειας που έχετε και να πάρετε μια προσφορά. Κι αυτό γιατί, το ίδιο σπίτι θα έχει πολύ διαφορετικές ενεργειακές ανάγκες αν χρησιμοποιείται ως κύρια κατοικία ή ως εξοχικό, ανάλογα με την περιοχή στην οποία βρίσκεται, τον αριθμό των ατόμων και τις ώρες που μένουν εκεί, ακόμα και τις συνήθειές τους. Η εκάστοτε εταιρία θα υπολογίσει τη βέλτιστη ισχύ ώστε να καλύψετε με ασφάλεια τις ανάγκες σας χωρίς να μπείτε σε περιττά έξοδα. Τα οφέλη από τη χρήση ηλιακής ενέργειας θα είναι πολύ πιο εμφανή αν εφαρμόζετε παράλληλα μεθόδους εξοικονόμησης και ορθολογικής χρήσης της ενέργειας. Μη ξεχνάτε ότι η εξοικονόμηση είναι η φθηνότερη και καθαρότερη μορφή ενέργειας. 16 ΘΙ ΠΡΟΘΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΐΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ, Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

29 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ Φ ΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜ ΑΤΩ Ν ΚΕθ>Α V,Ο 3 Η οικονομικότερη προσέγγιση επομένως για να σξιοπο ήσετε τγ)ν Γ.λιακή ενέργεια, είναι να μειώσετε όσο γίνεται τις ενεργειακές σας ανάγκες και κατόπιν να καλύψετε τις ανάγκες αυτές με την παραγωγή ηλεκτρισμού από τον Ήλιο ή άλλες καθαρές πηγές ενέργειας Τι ενεργειακές ανάγκες μττορώ να κσλύψοτ με ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα; Τα πάντα. Ό,τι θα καλύπτατε και με το ρεύμα της ΔΕΗ. Δεν υπάρχει καμία απολύτως διαφορά. Για λόγους απόδοσης και οικονομίας πάντως, δε συνιστάτσι η χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων για την τροφοδότηση θερμικών ηλεκτρικών συσκευών, όπως κουζίνες, θερμοσίφωνες, ηλεκτρικά καλοριφέρ ή θερμοσυσσωρευτές. Για τις χρήσεις αυτές υπάρχουν πολύ οικονομικότερες λύσεις όπως οι ηλιακοί θερμοσίφωνες, ο γεωθερμικός κλιματισμός, οι κουζίνες ή τα σύγχρονα συστήματα θέρμανσης με βιομάζα, κ.λπ. Ας πάρουμε το παράδειγμα της θέρμανσης νερού: αν χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρικό θερμοσίφωνα που τροφοδοτείται από ένα φωτοβολταϊκό σύστημα, το ηλιακό φως μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό και κατόπιν από το θερμοσίφωνα σε θερμότητα. Το συνολικό κόστος των δύο αυτών συστημάτων είναι πολύ μεγαλύτερο από έναν ηλιακό θερμοσίφωνα που μετατρέπει απευθείας την ηλιακή ακτινοβολία σε θερμότητα. Από την άλλη μεριά, ο φωτισμός με λάμπες εξοικονόμησης και η χρήση ηλεκτρονικών συσκευών (υπολογιστές, ηχητικά συστήματα, ψυγεία, τηλεοράσεις, τηλεπικοινωνίες κ.λπ.) αποτελούν ανάγκες που μπορούν να καλυφθούν εύκολα και οικονομικά με φωτοβολταϊκά Κτίζω τώρα την κατοικία μου. Ποιά είναι η καλύτερη στιγμή για να σκεφτώ την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών; Όσο νωρίτερα, τόσο καλύτερα. Καλό είναι το φωτοβολταϊκό σύστημα που θα εγκαταστήσετε να έχει ενταχθεί από την αρχή στο σχεδιασμό του σπιτιού. Μια συνολική μελέτη που να καλύπτει την εξοικονόμηση ενέργειας (μόνωση, έξυπνα 17 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΔΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΔΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ ΣιδώρηςΘ. Γεώργιος Α.Ε,Μ, 4177

30 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΛΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΓΐΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Fc- Y/A,T> τταράθυρα, σκίαση κ.λπ.), τη θέρμανση και τον κλιματισμό και τις ανάγκες σε ηλεκτρισμό (με φωτοβολταϊκό), θα σας βοηθήσει να πετύχετε το καλύτερο αποτέλεσμα με το μικρότερο κόστος. Τα φωτοβολταϊκό μπορούν να τοποθετηθούν σε οικόπεδα, στέγες (επίπεδες και κεκλιμένες) ή και σε προσόψεις κτιρίων. Παρέχονται σε διάφορα μεγέθη και μπορούν π.χ. να υποκαταστήσουν τμήμα μιας κεραμοσκεπής (μειώνοντας αντίστοιχα το κόστος) ή τα υαλοστάσια σε μία πρόσοψη. Μπορούν επιπλέον να παίξουν και το ρόλο σκιάστρων πάνω από παράθυρα (βοηθώντας έτσι και στη μείωση των εξόδων για επιπλέον κλιματισμό). Τέλος, παρέχονται και σε διάφορα χρώματα και διαφάνειες (κατόπιν παραγγελίας) για ειδικές αρχιτεκτονικές εφαρμογές Είναι το κτίριο που διαθέτω κατάλληλο να δεχθεί φωτοβολταϊκά; Τα περισσότερα κτίρια είναι κατάλληλα. Αρκεί να π,\ηρούνται οι εξής προϋποθέσεις: 1. Να υπάρχει επαρκής ελεύθερος και ασκίαστος χώρος. Ως ένα πρόχειρο κανόνα υπολογίστε πως χρειάζεστε περίπου 1 πι^ για κάθε 100 W (αν χρησιμοποιήσετε τα συνηθισμένα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκό του εμπορίου). Προσέξτε ιδιαίτερα ο χώρος να είναι κατά το δυνατόν 100% ασκίαστος καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας. Διαφορετικά, το σύστημά σας θα λειτουργεί με μικρότερη απόδοση. 2. Τα φωτοβολταϊκό έχουν τη μέγιστη απόδοση όταν έχουν Νότιο προσανατολισμό. Αποκλίσεις από το Νότο έως και 45 είναι επιτρεπτές, μειώνουν όμως την απόδοση. 3. Η σωστή κλίση του φωτοβολτάίκού σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο. Συνήθως επιλέγεται μια κλίση που να δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Στην Ελλάδα, η βέλτιστη κλίση είναι γύρω στις 30. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΑΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε,Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

31 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗί ΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Γ \τφ /!0 3.2 Βασικές Γνίοσεις 0/Β συστημάτων Ένας πρακτικός οδηγός από την prosolar για την εγκατάσταστι φωτοβολταϊκών συστημάτων: 1. Γιατί να στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; Συμφέρει η ηλιακή ενέργεια; 2. Πώς λειτουργεί; 3. Εξοικείωση με την ορολογία. 4. Ποιά είναι τα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών; 5. Και τα μειονεκτήματα; 6. Τι ενεργε τκές ανάγκες μπορώ να καλύψω με ένα φωτοβολταϊκό; 7. Πρέπει να είμαι συνδεμένος με τη ΔΕΗ για να αξιοποιήσω την ηλιακή ενέργεια; 8. Αν παίρνω ήδη ρεύμα από τη ΔΕΗ, τι λόγους έχω να επενδύσω σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; 9. Τα φωτοβολταϊκό μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική. Τις ημέρες του χειμώνα που δεν έχει Ήλιο, τι γίνεται; 10. Πόσο ισχυρό πρέπει να είναι ένα φωτοβολταϊκό σύστημα για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του σπιτιού μου; 11. Είναι το κτίριο που διαθέτω κατάλληλο να δεχθεί φωτοβολταϊκό; 12. Πώς μου προτείνετε να αρχίσω; Γ ιατί να στραφώ στην ηλιακή ενέργεια; Συμφέρει η ηλιακή ενέργεια; Α) Διασυνδεδεμένα Φ/Β συστήματα Με την εφαρμογή των νέων μέτρων επιχορήγησης της παραγόμενης kwh από Φ/Β η απάντηση είναι ότι συμφέρει για Φ/Β συστήματα οικιακής χρήσης λίγων kwp ως και για μεγάλες Φ/Β εγκαταστάσεις αρκετών MWp. Μετά από 6-7 έτη η επένδυση αποσβένεται και συσσωρεύει κέρδη από την πώληση της kwh στο δίκτυο της ΔΕΗ (20 χρόνια εγγυημένη τιμή πώλησης 0,4-0,5 /kwh αντί των 0,07 της τιμής αγοράς). ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτσσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

32 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΑΑΙΟ 3' Σχήμα 3.6: Διασυνδεμένα φωτοβολτατκά συστήματα Επομένως συμφέρει να μην καταναλώνετε - εσείς εξακολουθείτε να καταναλώνετε το ρεύμα στη χαμηλότερη τιμή από το δίκτυο της ΔΕΗ - την παραγόμενη ποσότητα ρεύματος αλλά να την επιστρέφετε στο δίκτυο στην επιχορηγημένη τιμή της. Ειδικά για επιχειρήσεις, ανάλογες επενδύσεις σε Φ/Β εγκαταστάσεις υποστηρίζονται από το πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα» από 30% ως και 55% ανάλογα με τη γεωγραφική θέση της επιχείρησης. Β) Αυτόνομα συστήματα Αν το κριτήριο είναι αυστηρά οικονομικό, τότε η απάντηση είναι πως άλλοτε συμφέρει και άλλοτε όχι. Η ηλιακή ενέργεια είναι π.χ. πιο συμφέρουσα στα νησιά όπου η παραγωγή ηλεκτρισμού από συμβατικές πηγές είναι ιδιαίτερα ακριβή. Γ) Άλλα κριτήρια Όμως προφανώς τα κριτήρια δεν πρέπει να είναι μόνο οικονομικά. Στην καθημερινή μας ζωή κάνουμε επιλογές που δεν υπολογίζουν ούτε το κόστος ούτε το χρόνο απόσβεσης. Όταν επιλέγουμε π.χ. ένα ακριβότερο καναπέ σε σχέση με ένα φθηνότερο που δεν ικανοποιεί το γούστο μας, προφανώς το κριτήριο είναι αισθητικό και όχι οικονομικό. Τα φωτοβολταϊκά, όπως και όλα σχεδόν τα προϊόντα, πέρα από ενεργειακές υπηρεσίες, προσφέρουν και μία «προστιθέμενη αξία», η οποία θα πρέπει να λαμβάνεται υπ' όψιν όταν υπολογίζουμε το κόστος τους. Όταν ξεκίνησε, για παράδειγμα, η αγορά της κινητής τηλεφωνίας, η τηλεφωνική μονάδα κόστιζε ΌΙ ΠΡΌΌΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΌΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΌΛΌΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε,Μ. 4177

33 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤ030ΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3" - 40 φορές περισσότερο αττό την αντίστοιχη της σταθερής τηλεφωνίας, το δε κόστος κτήσης των κινητών ήταν σχεδόν απαγορευτικό για το μέσο βαλάντιο. Κι όμως, σε λιγότερο από μια δεκαετία, τα κινητά τηλέφωνα κατέκτησαν τις Διεθνείς αγορές, ακόμη και εκείνες που θα χαρακτηρίζαμε μη αναπτυγμένες. Ακόμη και σήμερα η τιμή της μονάδας της κινητής τηλεφωνίας είναι πολλαπλάσια της αντίστοιχης σταθερής. Κι όμως οι καταναλοττές πληρώνουν πρόθυμα αυτό το επιπλέον κόστος. Γιατί; Μα γιατί τα κινητά προσφέρουν ευελιξία και υπηρεσίες που δεν έχει η σταθερή τηλεφωνία. Αυτή η προστιθέμενη αξία της κινητής τηλεφωνίας, δικαιολογεί το υψηλό κόστος της και βοήθησε την ταχεία ανάπτυξή της. Αντίστοιχη και ίσως πιο κραυγαλέα είναι η περίπτωση των εμφιαλωμένων νερών. Ένα λίτρο εμφιαλωμένου νερού κοστίζει στην Ελλάδα κατά μέσο όρο 1350 φορές περισσότερο από ένα λίτρο νερού βρύσης! Κι όμως, η αγορά των εμφιαλωμένων νερών αυξάνεται συν τω χρόνω. Γιατί; Όχι γιατί το εμφιαλωμένο νερό υπερτερεί σε ποιότητα από το νερό της βρύσης. Τις περισσότερες φορές, η ποιότητα είναι ίδια. Είναι γιατί το εμφιαλωμένο νερό παρέχει μια (καλώς ή κακώς εννοούμενη) προστιθέμενη αξία που κάνει τους καταναλωτές πρόθυμους να ξοδέψουν τεράστια συγκριτικά ποσά για την κτήση του. Την προστιθέμενη αξία των προϊόντων την αναζητά και την εκτιμά σχεδόν πάντα ο καταναλωτής. Επιλέγουμε ένα ακριβό καναπέ ή ένα ακριβό αυτοκίνητο σε σχέση με ένα φθηνότερο που κάνει πρακτικά την ίδια δουλειά, γιατί μας αρέσει περισσότερο, γιατί μας παρέχει περισσότερη ασφάλεια ή κύρος, γιατί απλά έχει για μας μια προστιθέμενη αξία. Και όχι μόνο πληρώνουμε αδιαμαρτύρητα το υπερβάλλον κόστος, αλλά ουδέποτε αναρωτιόμαστε αν και πότε κάνουμε απόσβεση της επένδυσής μας. Το ίδιο θα έπρεπε να ισχύει και για τα φωτοβολταϊκά. Έτσι δεν είναι; Πώς λειτουργεί; Το ηλιακό φως είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που λέγονται φωτόνια. Τα φωτόνια περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος του ηλιακού φάσματος. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΑΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε,Μ. 4177

34 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 3.7: Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο Το γαλάζιο χρώμα ή το υπεριώδες π.χ. έχουν περισσότερη ενέργεια από το κόκκινο ή το υπέρυθρο. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο (που είναι ουσιαστικά ένας «ημιαγωγός»), άλαα ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από το φωτοβολταϊκό. Αυτά τα τελευταία φωτόνια είναι που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Τα φωτόνια αυτά αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του φωτοβολταϊκού να μετακινηθούν σε άλλη θέση και ως γνωστόν ο ηλεκτρισμός δεν είναι τίποτε άλλο παρά κίνηση ηλεκτρονίων. Σε αυτήν την απλή αρχή της Φυσικής λοιπόν βασίζεται μια από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού στις μέρες μας Εξοικείωση με την ορολογία Φωτοβολταϊκό φαινόμενο ονομάζεται η άμεση μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική τάση. Για ευκολία, συνήθως χρησιμοποιούμε τη σύντμηση Φ/Β για τη λέξη «φωτοβολταϊκό» (photovoltaic - PV). Φωτοβολταϊκό στοιχείο. Η ηλεκτρονική διάταξη που παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν δέχεται ακτινοβολία. Λέγεται ακόμα Φ/Β κύτταρο ή Φ/Β κυψέλη (PV cell). Φωτοβολταϊκό ττλαίσιο. Ένα σύνολο Φ/Β στοιχείων που είναι ηλεκτρονικά συνδεδεμένα. Αποτελεί τη βασική δομική μονάδα της Φ/Β γεννήτριας (PV module). ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α,Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

35 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΠΙ! ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΛ7ΆΙΟ 3- Φωτοβολταϊκό πανέλο Ένα ή περισσότερα Φ/Β πλαίσια, που έχουν προκατασκευαστεί και συναρμολογηθεί σε ενιαία κατασκευή, έτοιμη για να εγκατασταθεί σε Φ/Β εγκατάσταση (PV panel). Φωτοβολταϊκή συστοιχία. Μια ομάδα από Φ/Β πλαίσια ή πανέλα με ηλεκτρική αλληλοσύνδεση, τοποθετημένα συνήθως σε κοινή κατασκευή στήριξης (PV array). Φωτοβολταϊκή γεννήτρια. Το τμήμα μιας Φ/Β εγκατάστασης που περιέχει Φ/Β στοιχεία και παράγει συνεχές ρεύμα (PV generator) Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των φωτοβοαταϊκότν; Τα φωτοβολταϊκά είναι λειτουργικά καθώς προσφέρουν επεκτασιμότητα της ισχύος τους και δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο δίκτυο ή σε συσσωρρευτές) αναιρώντας έτσι το μειονέκτημα της ασυνεχούς παραγωγής ενέργειας. Δίνοντας τον απόλυτο έλεγχο στον καταναλωτή και άμεση πρόσβαση στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και καταναλισκόμενη ενέργεια, τον καθιστούν πιο προσεκτικό στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια και συμβάλλουν έτσι στην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση της ενέργειας. Η εμπειρία της Δανίας π.χ. έδειξε μείωση της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρισμού από χρήστες φωτοβολταϊκών. της τάξης του 5-10%. Για τις επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρισμού, υπάρχουν ευδιάκριτα τεχνικά και εμπορικά πλεονεκτήματα από την εγκατάσταση μικρών συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Όσο περισσότερα συστήματα παραγωγής ενέργειας εγκατασταθούν και συνδεθούν με το δίκτυο ηλεκτροδότησης, τόσο περισσότερα είναι τα οφέλη για τις επιχειρήσεις, όπως π.χ. η βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος, η σταθερότητα της ηλεκτρικής τάσης και η μείωση των επενδύσεων για νέες γραμμές μεταφοράς. Η βαθμιαία αύξηση των μικρών ηλεκτροπαραγωγών μπορεί να καλύψει αποτελεσματικά τη διαρκή αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα έπρεπε να καλυφθεί με μεγάλες επενδύσεις για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η παραγωγή ηλεκτρισμού από μικρούς παραγωγούς μπορεί να περιορίσει επίσης την ανάγκη επενδύσεων σε νέες 23 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

36 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣYΣTH^MTΩN ΚΕΦΑ/Α γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος μιας νέας γραμμής μεταφοράς είναι πολύ υψηλό, αν λάβουμε υπόψη μας πέρα από τον τεχνολογικό εξοπλισμό και θέματα που σχετίζονται με την εξάντληση των φυσικών πόρων και τις αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι διάφοροι μικροί παραγωγοί «πράσινης» ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν ιδανική λύση για τη μελλοντική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις περιπτώσεις όπου αμφισβητείται η ασφάλεια της παροχής. Η τοπική παραγωγή (ηλεκτρική) είναι ιδανική λύση για τη μελλοντική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις περιπτώσεις όπου αμφισβητείται η ασφάλεια της παροχής. Η τοπική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δε δοκιμάζεται από δαπανηρές ενεργειακές απώλειες που αντιμετωπίζει το ηλεκτρικό δίκτυο (απώλειες, οι οποίες στην Ελλάδα ανέρχονται σε 12% κατά μέσο όρο). Από την άλλη, η μέγιστη παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού συμπίπτει χρονικά με τις ημερήσιες αιχμές της ζήτησης (ιδίως τους καλοκαιρινούς μήνες), βοηθώντας έτσι στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου και στη μείωση του συνολικού κόστους της ηλεκτροπαραγωγής, δεδομένου ότι η κάλυψη αυτών των αιχμών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή. Τα φωτοβολταϊκά, εκτός από καθαρή ενέργεια, παρέχουν ακόμη προσέλκυση πελατών και αξιοπιστία σε ένα απελευθερωμένο περιβάλλον. Σε ένα υψηλά ανταγωνιστικό περιβάλλον, οι επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρισμού χρειάζονται κίνητρα για να προσελκύσουν και να διατηρήσουν τους πελάτες τους. Τα προγράμματα καθαρής ενέργειας μπορούν να είναι ελκυστικά σε αρκετά μεγάλο αριθμό καταναλωτών που ενδιαφέρονται γενικά για το περιβάλλον και ειδικότερα για τις κλιματικές αλλαγές. Σήμερα οι καταναλωτές στις απελευθερωμένες ενεργειακές αγορές δεν αγοράζουν απλά τη φθηνότερη ηλεκτρική ενέργεια, καθώς υπάρχει πλέον θέμα τόσο ποιότητας όσο και υπηρεσιών. Όσον αφορά στην ποιότητα του ηλεκτρισμού, τα θέματα είναι ξεκάθαρα: η ενέργεια που χρησιμοποιώ προέρχεται από θερμοηλεκτρικό σταθμό που χρησιμοποιεί ορυκτά καύσιμα και καταστρέφει το περιβάλλον, ενώ μπορεί να προέλθει από μια μονάδα που δεν ρυπαίνει το περιβάλλον; Ποιά ηλεκτρική ενέργεια πρέπει να αγοράσω; Μπορώ, τουλάχιστον, να αγοράσω μικρές ποσότητες καθαρής ενέργειας για να ενθαρρύνω τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Αυτά αποτελούν θέματα που απασχολούν οπωσδήποτε τις «έξυπνες» ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

37 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ :Τ επιχειρήσεις παραγωγής ενέργειας. Η επιχείρηση που αποδέχεται τα φωτοβολταϊκά συστήματα θα προσελκύσει πελάτες - παραγωγούς που θα χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά και θα πωλούν στη συνέχεια σε αυτήν καθαρή ενέργεια. Σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς, τέτοιοι πελάτες - παραγωγοί μπορεί να βρίσκονται οπουδήποτε. Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά παρέχοντας τη δυνατότητα για καινοτόμους αρχιτεκτονικούς σχεδιασμούς, καθώς διατίθενται σε ποικιλία χρωμάτων, μεγεθών, σχημάτων και μπορούν να παρέχουν ευελιξία και πλαστικότητα στη φόρμα, ενώ δίνουν και δυνατότητα διαφορικής διαπερατότητας του φωτός, ανάλογα με τις ανάγκες του σχεδιασμού. Αντικαθιστώντας άλλα δομικά υλικά συμβάλλουν στη μείωση του συνολικού κόστους μιας κατασκευής (ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των ηλιακών προσόψεων σε εμπορικά κτίρια). Τέλος, τα φωτοβολταϊκά παρέχουν κύρος στο χρήστη τους και βελτιώνουν το image των επιχειρήσεων που τα επιλέγουν. Στις πιο ανατττυγμένες αγορές (όπως η Ιαπωνική και η Γερμανική) τα φωτοβολταϊκά είναι πλέον "irendy" και "must" για κάθε νέα κτιριακή εφαρμογή Και τα μειονεκτήματα; Το σχετικά υψηλό κόστος αγοράς και η έλλειψη επιδοτήσεων ήταν ως πριν λίγο ο κυριότερος λόγος για τη στασιμότητα της Ελληνικής αγοράς Φ/Β (π.χ. η έλλειψη επιχορήγησης για τον οικιακό καταναλωτή, η έλλειψη επιχορήγησης της παραγόμενης Φ/Β kwh). Τα φωτοβολταϊκά, όπως άλλωστε και όλες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (Α.Π.Ε.), έχουν υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης και ασήμαντο λειτουργικό κόστος, αντίθετα με τις συμβατικές ενεργειακές τεχνολογίες που συνήθως έχουν σχετικά μικρότερο αρχικό επενδυτικό κόστος και υψηλά λειτουργικά κόστη. Το κλίμα αυτό όμως τώρα αλλάζει δραματικά. Πολλές χώρες έχουν ξεκινήσει τα τελευταία χρόνια σημαντικά προγράμματα ενίσχυσης των φωτοβολταϊκών, με γενναίες επιδοτήσεις τόσο της αγοράς και εγκατάστασης φωτοβολταϊκών, όσο και της παραγόμενης ηλιακής κιλοβατώρας. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε,Μ. 4177

38 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ lyzthmatqn Τι ενεργειακές ανάγκες μπορώ να καλύψω με ένα φωτοβολτστκό; Φοοτισμός, τηλεπικοινωνίες, ψύξη, ηχητική κάλυψη οποιαδήποτε ουσιαστικά ενεργειακή ανάγκη μπορεί να καλυφθεί από ένα κατάλληλα σχεδιασμένο φωτοβολταϊκό σύστημα. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να ξέρει κανείς για τα φωτοβολτσϊκά είναι ότι παράγουν συνεχές ρεύμα. Αυτό σημαίνει είτε ότι τα χρησιμοποιούμε με συσκευές συνεχούς ρεύματος είτε μετατρέπουμε αυτό το συνεχές ρεύμα σε ενα.^λσσσόμενο 230 V (σε ρεύμα ίδιο με της ΔΕΗ δηλαδή) με τη βοήθεια κάποιων ηλεκτρονικών συσκευών. Για λόγους απόδοσης και οικονομίας πάντως, δε συνιστάται η χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων για την τροφοδότηση θερμικών ηλεκτρικών συσκευών, όπως κουζίνες, θερμοσίφωνες, ηλεκτρικά καλοριφέρ ή θερμοσυσσωρευτές. Για τις χρήσεις αυτές υπάρχουν πολύ οικονομικότερες λύσεις που δε στηρίζονται καθόλου στον ηλεκτρισμό, όπως οι ηλιακοί θερμοσίφωνες, ο ηλιακός κλιματισμός, οι κουζίνες ή τα συστήματα θέρμανσης φυσικού αερίου, υγραερίου κ.λπ. Ας πάρουμε το παράδειγμα της θέρμανσης νερού: αν χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρικό θερμοσίφωνα που τροφοδοτείται από ένα φωτοβολταϊκό σύστημα, το ηλιακό φως μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό και κατόπιν από το θερμοσίφωνα σε θερμότητα. Το συνολικό κόστος των δύο αυτών συστημάτων είναι πολύ μεγαλύτερο από έναν ηλιακό θερμοσίφωνα που μετατρέπει απευθείας την ηλιακή ακτινοβολία σε θερμότητα. Από την άλλη μεριά, ο φωτισμός με λάμπες εξοικονόμησης και η χρήση ηλεκτρονικών συσκευών (υπολογιστές, ηχητικά συστήματα, ψυγεία, τηλεοράσεις, τηλεπικοινωνίες κ.λπ.) αποτελούν ανάγκες που μπορούν να καλυφθούν εύκολα και οικονομικά με φωτοβολταϊκά. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α,Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε,Μ. 4177

39 'κακτικοσ ΟΔΗΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ Σι 7ΤΗΜΑΤ''', I Πρέπει να είμαι συνδεμένος με τη ΔΕΗ για ν ; σξιοποιήσω την ηλιακή ενέργεια; Όχι απαραίτητα. Μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση μπορεί να αποτελεί ένα αυτόνομο σύστημα (off-grid system) που να καλύπτει το σύνολο των ενεργειακών αναγκών ενός σπιτιού ή μιας επαγγελ] ιατικής χρήσης. Για τη συνεχή εξυπηρέτηση του καταναλωτή, η εγκατάσταση θα πρέπει να περιλαμβάνει και μια μονάδα αποθήκευσης (μπαταρίες) και διαχείρισης της ενέργειας. Αυτός ο τύπος εγκαταστάσεων προτείνεται σε περιοχές όπου δεν υττάρχει προσβασιμότητα στο δίκτυο της ΔΕΗ. Εναλλακτικά - και προτείνεται ανεπιφύλακτα μετά την εφαρμογή του νέου νόμου για τις Α.Π.Ε. - ένα σύστημα παραγωγής ηλεκτρισμού με φωτοβολταϊίά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με το δίκτυο της ΔΕΗ (grid-connected system). Στην περίπτωση αυτή, καταναλώνετε ρεύμα από το δίκτυο όταν το φωτοβολταϊκό σύστημα δεν επαρκεί (π.χ. όταν έχει συννεφιά ή κατά τη διάρκεια της νύχτας) και δίνετε ενέργεια (σε πολλαπλάσια τιμή πώλησης από την τιμή αγοράς λόγω της επιχορήγησης) στο δίκτυο όταν η παραγωγή υπερκαλύπτει τις ανάγκες σας (π.χ. τις ηλιόλουστες ημέρες ή όταν λείπετε). Κατά κανόνα τα φωτοβολταϊκά συστήματα που έχουν εγκατασταθεί μέχρι στιγμής στην Ελλάδα εξυπηρετούν απομονωμένες χρήσεις, σε σημεία όπου δεν υπάρχει δίκτυο της ΔΕΗ επειδή στις περιπτώσεις αυτές η οικονομική βιωσιμότητα του συστήματος είναι πολύ πιο εμφανής. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η εναλλακτική λύση μιας ηλεκτρογεννήτριας αποδεικνύεται μακροπρόθεσμα εξαιρετικά ακριβή Αν παίρνω ήδη ρεύμα από τη ΔΕΗ, τι λόγους έχω να επενδύσω σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; Εξαρτάται πολύ από τις ιδιαιτερότητες των αναγκών σας. Ο «παραδοσιακός» τρόπος παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας σε σταθμούς μεγάλης κλίμακας και η μεταφορά της σε καταναλωτές πολλές εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά, με τις συνεπαγόμενες απώλειες, είναι μια πολύ ακριβή 27 ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΐΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

40 ripakl 1ΚΟΣ ΟΔΜΓΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ κ ε φ ; / ^ ιο τ διαδικασία. Συχνά, η κάλυψη των ενεργειακών αναγκών σε τοπικό επίπεδο είναι πολύ φθηνότερη. Για παράδειγμα, πολλά μεγάλα κτιριακά συγκροτήματα σε άλλες χώρες διαπίστωσαν ότι τους συνέφερε να επενδύσουν στην ενεργειακή τους αυτονομία με φωτοβολταϊκά συστήματα. Αντίστοιχα, αν οι ενεργειακές σας ανάγκες είναι πολύ μικρές ή αν χρειάζεστε ηλεκτρισμό περιστασιακά (π.χ. σε ένα εξοχικό) μπορεί να διαπιστώσετε ότι ένα φωτοβολταϊκά σύστημα σας εξυπηρετεί οικονομικά. Σχήμα 3.8: Ηλιακό Δυναμικό της Ελλάδος Πόσο ισχυρό πρέπει να είναι ένα φωτοβολταϊκά σύστημα για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του σπιτιού μου; Παρότι μπορεί κανείς να δώσει κάποια γενική κατεύθυνση όπως ότι «ένα φωτοβολταϊκά σύστημα των 2-3 κιλοβάτ (kwp) μπορεί να καλύψει τις ανάγκες μιας τριμελούς οικογένειας», θα πρέπει να γίνει μια εμπεριστατωμένη μελέτη των αναγκών του σπιτιού σας για να έχετε μια σαφή απάντηση. Ο χώρος σας, οι ηλεκτρικές συσκευές που διαθέτετε, το πόσοι και για πόσο χρόνο τις χρησιμοποιείτε, είναι παράγοντες καθοριστικοί για το μέγεθος των ενεργειακών ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΑΟΠΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177

41 ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ Γ;ΑΗΓ0Σ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΒΦΑΑΑΙΟ ^ σας αναγκών. Ενδεχομένως να χρειάζεστε μόνο μισό κιλοβάτ για να καλύςτετε μέρος των αναγκών σας (π.χ. φωτισμό, ψυγείο, τηλεόραση). Παρακάτοτ γίνεται μια εκλαϊκευμένη παρουσίαση των στοιχείων που χαρακτηρίζουν τις απαιτήσεις σας σε ηλεκτρική ισχύ. Το άθροισμα της ισχύος όλων των ηλεκτρικών συσκευών του σπιτιού σας αποτελεί τη λεγόμενη «εγκατεστημένη ισχύ». Αυτή είναι η μέγιστη ισχύς που μπορείτε ποτέ να καταναλώσετε. Στην πραγματικότητα όμως, οι ενεργειακές σας ανάγκες είναι αρκετά μικρότερες. Είναι απίθανο να ανάψετε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές ταυτόχρονα, ενώ οι χρήσεις πολλών από αυτές είναι συχνά ασύμβατες μεταξύ τους, π.χ. το στερεοψουνικό συγκρότημα και η τηλεόραση. Η ισχύς που καταναλώνετε όταν έχετε αναμμένο το μέγιστο (πρακτικά) αριθμό συσκευών ονομάζεται «ισχύς αιχμής» και το σύστημά σας θα πρέπει να μπορεί να την καλύψει όταν και για όσο χρειαστεί. Θα πρέπει επίσης να μπορεί να παρέχει συνέχεια τη «μέση ισχύ» που καταναλώνετε. Ο χρόνος για τον οποίο παραμένουν αναμμένες οι συσκευές παίζει καθοριστικό ρόλο. Ένα ψυγείο, για παράδειγμα, καταναλώνει μεγάλη ισχύ όταν λειτουργεί ο κινητήρας του και πολύ μικρότερη όταν βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής. Με τη σειρά του, ο χρόνος που χρειάζεται να λειτουργήσει ο κινητήρας εξαρτάται από τη θέση του θερμοστάτη, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, ακόμη και τη συχνότητα με την οποία ανοίγετε την πόρτα του ψυγείου. Έτσι, το ίδιο σπίτι θα έχει πολύ διαφορετικές ενεργειακές ανάγκες αν χρησιμοποιείται ως κύρια κατοικία ή ως εξοχικό, ανάλογα με την περιοχή στην οποία βρίσκεται, τον αριθμό των ατόμων και τις ώρες που μένουν εκεί, ακόμα και τις συνήθειές τους. Η εταιρία που θα σας εγκαταστήσει το φωτοβολταϊκό σύστημα θα πρέπει να υπολογίσει τη βέλτιστη ισχύ ώστε να καλύψετε με ασφάλεια τις ανάγκες σας χωρίς να μπείτε σε περιττά έξοδα. Στην περίπτωση που θέλετε να εγκαταστήσετε ένα σύστημα που να συνδέεται με το δίκτυο της ΔΕΗ, τα πράγματα είναι πιο απλά. Το δίκτυο θα μπορεί πάντα να καλύψει τη ζήτηση αιχμής μιας κατοικίας. Το σύστημά σας τότε θα πρέπει να σχεδιαστεί με βάση τη μέση κατανάλωση ισχύος, η οποία προκύπτει άμεσα από τους λογαριασμούς της ΔΕΗ. ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Κοντοτάσιος Κ. Ανάργυρος Α.Ε.Μ Σιδώρης Θ. Γεώργιος Α.Ε.Μ. 4177