ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ (Φ/Β)

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ (Φ/Β) (Παράδειγμα πρότυπης ενεργειακής μελέτης τοποθέτησης φ/β, διασυνδεδεμένων με το δίκτυο της ΔΕΗ σε στέγαστρα αποβαθρών σταθμών ηλεκτρικού αστικού σιδηροδρόμου) Τσορός Στάμος Διπλ. Μηχανολόγος & Αεροναυπηγός Μηχανικός (Πανεπιστήμιο Πατρών) MSc Παραγωγή & Διαχείριση Ενέργειας (ΕΜΠ) Τζουβαδάκης Ιωάννης Επίκουρος Καθηγητής Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Στην παρούσα εργασία αναλύεται η μεθοδολογία και οι συνήθεις πρακτικές που θα πρέπει να ακολουθήσει ένας μηχανικός για τη σύνταξη μιας οικονομοτεχνικής μελέτης βιωσιμότητας ενός φωτοβολταϊκού (φ/β) συστήματος, διασυνδεδεμένου στο δίκτυο ηλεκτροδότησης, εντός μιας αστικής περιοχής, όπως π.χ. αυτής του Λεκανοπεδίου Αττικής. Η επιλογή ανάλυσης του συγκεκριμένου παραδείγματος, του τρόπου διασύνδεσης του (φ/β) συστήματος και της χωροθέτησης του έγινε για τέσσερις βασικούς λόγους: α) διότι η εφαρμογή των φ/β συστημάτων κοντά στον χώρο κατανάλωσης βελτιστοποιεί την αποδοτικότητα του συστήματος (με την ελαχιστοποίηση των απωλειών αποφεύγοντας τις γραμμές μεταφοράς), β) διότι τα αυτόνομα συστήματα δεν θεωρούνται ακόμα ελκυστικά, λόγω του υψηλού κόστους εγκατάστασης αλλά και διατήρησης (ανάγκη αντικατάστασης συσσωρευτών ανά πενταετία περίπου) ενός τέτοιου συστήματος σε σχέση πάντα με την προσφερόμενη τιμή της παραγόμενης kwh από τον εθνικό μας παραγωγό (ΔΕΗ),

2 32 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ γ) η τοποθέτηση των φ/β πάνω σε κατασκευές, όπως τα στέγαστρα αναμονής επιβατικού κοινού της γραμμής του αστικού ηλεκτρικού σιδηροδρόμου (ΗΣΑΠ) δεν δεσμεύουν εκτάσεις γης οι οποίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για άλλους σκοπούς και, τέλος δ) για να αναδειχτούν: αφενός το υπάρχον νομοθετικό υπόβαθρο που διέπει αυτές τις ενεργειακές επενδύσεις και αφετέρου οι κίνδυνοι που διέπουν την εγκατάσταση και τη λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος σε μια αστική περιοχή. 1. Βασικό υπόβαθρο γνώσεων 1.1 Η λειτουργία της φωτοβολταϊκής (φβ) γεννήτριας Η δομή μιας φωτοβολταϊκής γεννήτριας έχει ως κύρια βάση το φ/β στοιχείο. Το φ/β στοιχείο αποτελείται από δύο συνδεδεμένες διόδους με διαφορετική πολικότητα p και n, οι οποίες κατά τη συνένωσή τους προκαλείται διάχυση των ηλεκτρονίων από τον φορέα με τα περισσότερα ηλεκτρόνια-δίοδος n- μας τον φορέα με τα λιγότερα, -δίοδος p- δημιουργώντας κατά αυτόν τον τρόπο στη ζώνη επαφής μια κατάσταση ισορροπίας, ενώ στις γύρω περιοχές μια νέα ενεργειακή κατάσταση (ενεργειακό διάκενο). Στην εμπρός και πίσω όψη του δίσκου του φ/β στοιχείου είναι συγκολλημένα ηλεκτρόδια, τα οποία είναι και οι φορείς των ελευθέρων ηλεκτρονίων. Το ηλεκτρόδιο της εμπρός όψης του ηλιακού στοιχείου αποτελείται από ένα αραιό μεταλλικό δικτυωτό πλέγμα σε σχήμα σχάρας, ώστε να αφήνει ελεύθερο το μεγαλύτερο μέρος μιας επιφάνειας επαφής p-n για να δέχεται το φως. Επιπλέον, η κάλυψη της εμπρός επιφάνειας του με ένα αντανακλαστικό επίστρωμα βοηθά στη μείωση μας ανάκλασης του φωτός. Η έκθεση του φ/β στοιχείου (ή κυψέλης) στο φως ηλιακή ακτινοβολία έχει ως αποτέλεσμα την εκδήλωση διαφοράς δυναμικού (τάση) ανάμεσα στα δύο ηλεκτρόδια της παραπάνω διάταξης, η οποία αντιστοιχεί σε ορθή πόλωση μας διόδου και ονομάζεται φ/β φαινόμενο. Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται ονομάζεται φωτόρευμα Ι L και είναι ευθέως ανάλογο της πυκνότητας ισχύος Ε (W/m 2 ) της ηλιακής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, που

3 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος προσπίπτει στο φ/β στοιχείο. Η τάση που εκδηλώνει ένα συνηθισμένο φ/β στοιχείο πυριτίου του εμπορίου σε κανονική ηλιακή ακτινοβολία κυμαίνεται μεταξύ 0,45~0,5V, ενώ η ηλεκτρική ισχύς που παράγει είναι ανάλογη της επιφάνειας του στοιχείου (μεγάλη επιφάνεια συντελεί σε δέσμευση μεγαλύτερου μέρους της ηλιακής ακτινοβολίας με αποτέλεσμα την παραγωγή και μεγαλύτερης έντασης ρεύματος άρα και ισχύος). Κατανοούμε λοιπόν ότι ως μεμονωμένα στοιχεία είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές ηλεκτρικής ενέργειας ή για φόρτιση συσσωρευτών. Έτσι τα φ/β στοιχεία που προορίζονται για τη συγκρότηση φ/β πλαισίων, συνδέονται ηλεκτρολογικά εν σειρά σε ομάδες κατάλληλου πλήθους ανά 36 έως 50- σ ένα πλαίσιο με κοινή ηλεκτρική έξοδο για την απόκτηση μιας επιθυμητής τάσης. Η σύνδεση 36 στοιχείων στη σειρά δίνει περίπου 15~20V, που είναι κατάλληλη αν αφαιρέσουμε διάφορες απώλειες- για την φόρτιση των συνηθισμένων συσσωρευτών μολύβδου. Το φ/β πλαίσιο αποτελεί ουσιαστικά και τη θεμελιώδη δομική μονάδα των φ/β συστημάτων. Ο ηλεκτρικός συνδυασμός του εν σειρά ή παράλληλα - δημιουργώντας μεγάλα φ/β συστήματα μας δίνει το επιθυμητό αποτέλεσμα ανάλογα με τη χρήση που επιθυμούμε. Εικ. 1. «Φωτοβολταϊκή γεννήτρια», γνωστή πιο απλά ως «φωτοβολταϊκά», έχει ως κύρια βάση το φ/β στοιχείο. 1.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση των φ/β συστημάτων Η αποδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια των φ/β συστημάτων εξαρτάται από έναν αριθμό παραγόντων, οι οποίοι είναι:

4 34 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας Αυξανομένης της ηλιακής έντασης έχουμε γραμμική αύξηση του παραγομένου φωτορεύματος και λογαριθμική αύξηση της τάσης της ανοικτοκυκλωμένης φ/β κυψέλης Η θερμοκρασία της φ/β κυψέλης αυξανομένης της θερμοκρασίας της πάνω από τη θερμοκρασία αναφοράς της (25 ο C) έχουμε μια μείωση της τάξης των 0,0045 ανά βαθμό αύξησης θερμοκρασίας για τα συνηθισμένα φ/β στοιχεία πυριτίου του εμπορίου (μονο-πολυκρυσταλλικά) Η αντίσταση του κυκλώματος Η ισχύς που παράγεται από το φ/β στοιχείο και αποδίδεται στην αντίσταση R L (φορτίο καταναλωτή) είναι: P L =V L I L =R L I L2. Η αποδιδόμενη ισχύς γίνεται προφανώς μέγιστη για μια ορισμένη τιμή της αντίστασης R L =R m, που αντιστοιχεί στο σημείο ΣΜΙ (Σημείο Μέγιστης Ισχύος). Ειδικές διατάξεις που βρίσκονται συνήθως στις μονάδες επεξεργασίας ισχύος (inverter) μεταβάλουν κατάλληλα την αντίσταση του συστήματος (ώστε το συνολικό σύστημα φορτίο) να βρίσκεται πάντα σ αυτό το σημείο Ο συντελεστής γήρανσης του φ/β στοιχείου Ττα φ/β στοιχεία με την πάροδο του χρόνου παρουσιάζουν σημάδια φθοράς, τα οποία οδηγούν σε ελάττωση της συνολικής τους ισχύος. Τα σύγχρονα φ/β πλαίσια έχουν ένα βαθμό μείωσης της απόδοσης τους της τάξης του 0,8% ετησίως (οι κατασκευαστές δηλώνουν ότι εξασφαλίζουν το 80% της αποδοτικότητάς τους μετά την παρέλευση 25ετίας) Oπτικές ενεργειακές απώλειες: οι οπτικές απώλειες οφείλονται σε πολλούς παράγοντες. Οι κυριότεροι από αυτούς είναι: α) η διαφοροποίηση ανακλαστικότητας του φ/β πλαισίου σε σχέση με την αντίστοιχη σε εργαστηριακές συνθήκες ελέγχου, με μέση ετήσια τιμή των απωλειών αυτών ~3%, β) οι απώλειες διαφοροποίησης της πόλωσης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας με μέση ετήσια απώλεια ~2%,

5 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος γ) η καθαρότητα του πλαισίου με ~1,5% μέση ετήσια απώλεια. Ένας αντιπροσωπευτικός μέσος ετήσιος συντελεστής οπτικών απωλειών κυμαίνεται ανάλογα με την καθαρότητα της επιφάνειας του φ/β πλαισίου από 7%~10% H δίοδος αντεπιστροφής Η δίοδος αντεπιστροφής εμποδίζει την εκφόρτιση του ηλεκτρικού συσσωρευτή διαμέσου του φ/β πλαισίου, όταν αυτό δεν φωτίζεται κατά τις νυχτερινές ώρες. Είναι εγκατεστημένη στο πλαίσιο από τον κατασκευαστή σε όλα τα πλαίσια, ανεξαρτήτως εάν αυτά θα χρησιμοποιηθούν για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας απευθείας στο δίκτυο ή θα την αποθηκεύσουν σε συσσωρευτές. Έτσι θα πρέπει να λαμβάνεται πάντα υπόψη ανεξάρτητα της μικρής τιμής της ~1% Ο συντελεστής ωμικών απωλειών στη γραμμή σύνδεσης του φ/β συστήματος με το δίκτυο Ως βάση υπολογισμού επιλέγουμε τέτοια διάμετρο καλωδίου ώστε οι ωμικές αντιστάσεις των καλωδίων να είναι της τάξης του 2%. 1.3 Μέγιστη αποδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια του φ/β συστήματος Εάν γνωρίζουμε μόνο την ισχύ αιχμής του συστήματος, η αποδιδόμενη μηνιαία ηλεκτρική ενέργεια δίνεται από τη σχέση: όπου: P p,σ : η ισχύς αιχμής (peak) της προς εγκατάσταση συστοιχίας σε (kw p ) P STC : η ισχύς προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας σε συνθήκες Standard Test Conditions (1kW/m 2 ) Ε ΗΑ : η μέση μηνιαία ενέργεια προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας (kwh/m 2 μήνα) n θ : ο συντελεστής διόρθωσης λόγω αύξησης της θερμοκρασίας n σ : ο συντελεστής απόδοσης του φ/β συστήματος που ισούται με (1-α σ ) όπου:

6 36 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ α σ : είναι όλες οι απώλειες του φ/β συστήματος, όπως λόγω γήρανσης, οι οπτικές, λόγω ανομοιογένειας του φ/β συστήματος, στη δίοδο αντεπιστροφής, καλωδιακές συνδέσεις των πλαισίων, απώλειες στο inverter. α σ = α γ + α κ + α ανομ + α D + α w + α inv όπου: α γ : α κ : απώλειες λόγω γήρανσης των στοιχείων (0,8% ετησίως) οπτικές ενεργειακές απώλειες χωρίς τις απώλειες λόγω ανακλαστικότητας της ηλιακής ακτινοβολίας πάνω στο πλαίσιο - (για ελαφρώς σκονισμένο πλαίσιο ο μέσος ετήσιος βαθμός απωλειών είναι 4%) α ανομ : απώλειες λόγω ανομοιογένειας των χαρακτηριστικών των φ/β πλαισίων του συστήματος (2%) α D : απώλειες στις διόδους αντεπιστροφής (1%) α w : απώλειες στις καλωδιώσεις σύνδεσης του συστήματος με το δίκτυο (2%) α inv : απώλειες στον μετατροπέα - inverter (5%) Επομένως, οι συνολικές απώλειες θα είναι: α σ = α γ + α κ + α ανομ + α D + α w + α inv = = 14% Όλα τα παραπάνω δεδομένα θα πρέπει να τα εισάγουμε στο πρόγραμμα υπολογισμού εύρεσης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας για το πρώτο έτος λειτουργίας του συστήματος (αγνοώντας τις οπτικές απώλειες λόγω ανακλαστικότητας τις υπολογίζει το ίδιο το πρόγραμμα καθώς και τις απώλειες γήρανσης για το πρώτο έτος μόνο - θα τις συνυπολογίσουμε εν συνεχεία στην οικονομική ανάλυση του συστήματος). 1.4 Προσανατολισμός και κλίση του φ/β συστήματος (για το βόρειο ημισφαίριο) Ο προσανατολισμός οποιουδήποτε φ/β συστήματος στην επιφάνεια της γης (με βάση την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία), έχει να κάνει ουσιαστικά με δύο βασικές γωνίες. Τη γωνία κλίσης β καθώς, και την αζιμούθια γωνία γ.

7 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος Εικ. 2. Καθοριστικές γωνίες για τη τοποθέτηση σε έναν τόπο ενός φ/β συστήματος είναι η γωνία κλίσης β και η αζιμουθία γωνία γ. Η γωνία κλίσης β μας δείχνει την εκτροπή του φ/β πλαισίου από το οριζόντιο επίπεδο, που ουσιαστικά είναι η επιφάνεια της γης στη συγκεκριμένη θέση εγκατάστασης του φ/β συστήματος. Η αζιμούθια γωνία γ είναι η γωνία παρέκκλισης από το νοητό επίπεδο που σχηματίζεται από την κατακόρυφη του φ/β συστήματος με τον Νότο. Θεωρούμε ότι η δεξιόστροφη φορά είναι θετική (δηλαδή η Δύση έχει γωνία γ=+90 ο ), ενώ η αριστερόστροφη είναι αρνητική (η Ανατολή έχει γωνία γ= _ 90 ο ), ενώ ο Βορράς έχει ±180 ο (το πρόσημο έχει να κάνει ανάλογα ποια φορά θα διαλέξουμε). Ένας εμπειρικός κανόνας για τον βέλτιστο προσανατολισμό και κλίση του συστήματος είναι: Η μέγιστη ετήσια προσπίπτουσα ηλιακή ενέργεια επιτυγχάνεται με κλίση του συλλέκτη περίπου ίση με το γεωγραφικό πλάτος (φ) της θέσης εγκατάστασης (δηλαδή β φ), ενώ για το βόρειο ημισφαίριο που βρίσκεται η χώρα μας ο προσανατολισμός του συστήματος πρέπει να είναι νότιος (γ=0 ο ) Απαιτούμενο πλήθος μονάδων φ/β πλαισίων Λόγω του ότι οι μετατροπείς (Μονάδες Επεξεργασίας Ισχύος Παραγωγής Εναλλασσόμενης Τάσης dc-ac (inverter)) λειτουργούν σε κάποια συγκεκριμένα επίπεδα τάσης, ο αριθμός των φ/β πλαισίων που θα συνδεθούν ηλεκτρικά εν σειρά θα πρέπει είναι τόσα ώστε η συνολική τάση του συστήματος να κυμαίνεται μεταξύ: V m,σ = V inv = V (όπου V inv το εύρος της τάσης λειτουργίας του μετατροπέα συνεχούς σε εναλλασσόμενο σε Volt). Επιπλέον, για τη σύνδεση του φ/β συστήματος στο δίκτυο θα πρέπει να γνωρίζουμε

8 38 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ ότι για συστήματα μέχρι 100kWp η σύνδεση γίνεται στο δίκτυο της χαμηλής τάσης και τα τέλη σύνδεσης είναι περίπου (τιμές 2007). Η αίτηση σύνδεσης γίνεται στο Τμήμα Διαχείρισης Δικτύου στα τοπικά γραφεία της ΔΕΗ. Για συστήματα πάνω από 100kWp η σύνδεση γίνεται στη μέση τάση και εφόσον το φ/β σύστημα βρίσκεται πλησίον του δικτύου μέσης τάσης, τότε το τέλος σύνδεσης είναι (τιμές 2007). Η αίτηση σύνδεσης γίνεται στη Διεύθυνση Διαχείρισης Δικτύου στα κεντρικά γραφεία της ΔΕΗ Κίνητρα για επενδυτική δραστηριότητα διασυνδεδεμένων φ/β συστημάτων Οι επιδοτήσεις σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ανέρχονται σε 20 έως και 46% του συνολικού κόστους της επένδυσης ανάλογα: με την περιοχή Ειδικότερα, για την περιοχή του Νομού Αττικής όπως βλέπουμε και στον παρακάτω χάρτη αντιστοιχούν επιδοτήσεις της ζώνης Α, οι οποίες είναι της τάξης του 20% του συνολικού κόστους της εγκατάστασης. Εικ. 3. Ποσοστά ενισχύσεων κάθε περιοχής: Ζώνη (Α):20%, Ζώνη (Β):30%, Ζώνη (Γ):40% (Πηγή: Νόμος 3299/2004) το εταιρικό σχήμα που πραγματοποιεί την επένδυση Για την ενίσχυση αλλά και την προτροπή κυρίως των μικρομεσαίων εταιρειών σε επενδύσεις έγινε από το κράτος μια πρόσθετη επιδότηση της τάξης του 10 ή 20% ανάλογα του μεγέθους της επιχείρησης που θέλει να κάνει την επένδυση

9 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος < 50 < 250 > 250 < 10. < < 10. < Εικ. 4. Κατάταξη εταιρειών σε κατηγορίες μεγέθους, ανάλογα του αριθμού των εργαζομένων, του κύκλου εργασιών, του συνολικού ενεργητικού ( ) 20% 20% 20% +10% 30% Εικ. 5. Προβλεπόμενη επιδότηση για εγκατάσταση φ/β σταθμού βάσει της περιοχής εγκατάστασης και του μεγέθους της εταιρείας. Βασική προϋπόθεση για την ένταξη του έργου στον αναπτυξιακό νόμο 3299/04 είναι ότι τα ίδια κεφάλαια της επιχείρησης για την επένδυση θα πρέπει να καλύπτουν τουλάχιστον το 25% του συνόλου του προϋπολογισμού του έργου. Για παράδειγμα, στην περίπτωση της εταιρείας των ΗΣΑΠ, που θα αναλύσουμε διεξοδικά στην συνέχεια, το συνολικό του ενεργητικού της επιχείρησης για το έτος 2007 βάσει των οικονομικών της στοιχείων ήταν ,21, γεγονός που την κατέτασσε ως μεγάλη επιχείρηση στα επενδυτικά προγράμματα του κράτους, με συνέπεια να μπορεί να λάβει συνολική επιδότηση μέχρι 20%. 1.7 Ενίσχυση της παραγόμενης kwh από φ/β Η παραγόμενη ηλιακή ενέργεια διοχετεύεται στο δίκτυο έναντι μίας τιμής που καθορίζεται από τον νόμο. Σύμφωνα με το Ν.3468/06, η παρεχόμενη τιμή πώλησης της ηλιακής κιλοβατώρας (kwh) για το ηπειρωτικό δίκτυο και για σταθμούς εγκατεστημένης ισχύος μικρότερης από 100 kwp ανέρχεται σε 0,45 /kwh (για το 2006). Η σύμβαση πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας ισχύει για δέκα (10) έτη και μπορεί να παρατείνεται για δέκα (10) επιπλέον έτη, μονομερώς με έγγραφη δήλωση του παραγωγού. Η τιμή αυτή αναπροσαρμόζεται με βάση την αναπροσαρμογή των τιμολογίων της ΔΕΗ

10 40 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ που εγκρίνεται κάθε φορά από τον Υπουργό Ανάπτυξης. Αν δεν υπάρξει μεταβολή των τιμολογίων της ΔΕΗ, οι ανωτέρω τιμές αναπροσαρμόζονται ετησίως κατά ποσοστό ίσο προς το 80% του δείκτη τιμών καταναλωτή (επιτόκιο τράπεζας), όπως ανακοινώνεται από την Τράπεζα της Ελλάδας. Όμως, η μεγάλη ζήτηση των αιτούντων για αδειοδότηση οδήγησε τον Ιούνιο του 2007 το ΥΠΑΝ σε μία αύξηση των τιμολογίων που ήταν σημαντικά μικρότερη από την αναμενόμενη. Συγκεκριμένα, για το 2007 οι τιμές προσαυξήθηκαν μόνο κατά 0,0282 /kwh. Στον πίνακα που ακολουθεί (εικ. 6) φαίνονται οι αρχικές τιμές που καθόριζε ο Ν.3468/06 για το 2006, καθώς και οι αναπροσαρμοσμένες τιμές του Εικ. 6. Τιμή kwh για εγκατεστημένα συστήματα μέχρι 100 kw p τα έτη 2006 και Διαδικασίες Αδειοδότησης Για την επίτευξη του στόχου των συνολικά εγκατεστημένων φ/β συστημάτων στη χώρα μας μετά την ψήφιση του Ν. 3468/06 και τη δημοσίευση σχετικών υπουργικών αποφάσεων, έχουν αλλάξει οι διαδικασίες για την αδειοδότηση και εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων. Καθοριστική παράμετρος για τις ακολουθούμενες διαδικασίες είναι η ισχύς του φωτοβολταϊκού συστήματος. Με βάση τη μέχρι σήμερα ισχύουσα νομοθεσία διακρίνουμε συνολικά τέσσερις κατηγορίες: i) φ/β 20kW p, ii) 20kW p φ/β 150 kw p, iii) 150 kw p φ/β 2MW p, iv) 2MW p φ/β.

11 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος ( ) ( ) - ( ) Εικ.7. Διαδικασίες που απαιτούνται για φ/β συστήματα με ισχύ από 20 έως 150 κιλοβάτ (kw p ). Είναι η περίπτωση που αναλύουμε στο παράδειγμά μας στη συνέχεια 1.9 Ισχύουσα πολεοδομική νομοθεσία για την εγκατάσταση των φ/β συστημάτων σε κτίρια και οικόπεδα Μέχρι και σήμερα υπάρχει μεγάλη ασάφεια σε ό,τι αφορά στο οικοδομικό καθεστώς και το πώς πρέπει να αντιμετωπίζονται τα φ/β συστήματα που εγκαθίστανται σε κτίρια ή οικόπεδα με αποτέλεσμα τα περισσότερα πολεοδομικά γραφεία να αδυνατούν να γνωμοδοτήσουν για τα περισσότερα έργα. Οι ισχύουσες νομικές διατάξεις που αφορούν στην εγκατάσταση των φ/β συστημάτων είναι: α) Για την εγκατάσταση σε κτίρια, στέγες, οικόπεδα, γήπεδα δεν απαιτείται οικοδομική άδεια (άρθρο 2, παρ. 7, Ν.2941/01, ΦΕΚ 201 Α 13/09/2001). β) Δεν απαλλάσσονται από την υποχρέωση έκδοσης οικοδομικής άδειας οι δομικές κατασκευές όπως τα οικήματα στέγασης του εξοπλισμού ελέγχου και των μετασχηματιστών (άρθρο 2, παρ. 7, Ν.2941/01, ΦΕΚ 201 Α 13/09/2001). Βέβαια λόγω του μικρού μεγέθους των αντιστροφέων δεν χρειάζεται καν η κατασκευή ειδικού οικήματος, αφού συνήθως τοποθετούνται δίπλα στον ηλεκτρικό πίνακα του κτιρίου. γ) Δεν απαιτείται έγκριση της αρμόδιας Επιτροπής Πολεοδομικού και Αρχιτεκτονικού Ελέγχου (ΕΠΑΕ), εκτός από παραδοσιακούς οικισμούς, ιστορικά τμήματα πόλεων και

12 42 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ διατηρητέα κτίρια που προστατεύονται ως προς την ένταξή τους στον χώρο (ΚΥΑ της , Δ6/Φ1/Οικ.19500). δ) Επιτρέπεται παρέκκλιση πάνω από το μέγιστο επιτρεπόμενο ύψος της περιοχής (άρθρο 16. Ν.1577/1985 του ΓΟΚ). ε) Επιτρέπεται η τοποθέτηση σε ακάλυπτο χώρο οικοπέδου μετά από έγκριση της ΕΠΑΕ (άρθρο 14. Ν.2831/2000 ΦΕΚ 140 Α, 13/06/2000 τροποποίηση του ΓΟΚ). στ) Η χρήση των φ/β ως σκιάστρων (αρχιτεκτονικών προεξοχών κτιρίων) με πλάτος μεγαλύτερο των 0,40m επιτρέπεται μετά από έγκριση της ΕΠΑΕ (άρθρο 11 παρ. 6 του ΓΟΚ). ζ) Η εγκατάσταση φ/β επιτρέπεται σε περιοχές εντός εγκεκριμένων ρυμοτομικών σχεδίων (ΚΥΑ 19500/2004, ΦΕΚ 1671 Β / ). η) Δεν απαιτούνται αποστάσεις από οικισμούς, αφού όλα τα φ/β ανεξαρτήτως μεγέθους χαρακτηρίζονται ως μηδενικής ή χαμηλής όχλησης (ΚΥΑ 19500/2004, ΦΕΚ 1671 Β / ). θ) Η επιφάνεια των φ/β συστημάτων δεν προσμετράται στην κάλυψη του οικοπέδου (για τα εντός σχεδίου οικόπεδα). Νομικό κενό που να καθορίζει τους ακριβείς όρους δόμησης των γηπέδων για την ανέγερση φ/β πάρκων υπάρχει ακόμα, αλλά αναμένεται το θέμα να ξεκαθαριστεί με μια νεότερη υπουργική απόφαση. 2. Παράδειγμα οικονομοτεχνικής μελέτης εγκατάστασης φ/β συστήματος ισχύος 99,84kW p στα στέγαστρα αναμονής επιβατών στις αποβάθρες του σταθμού Καλλιθέας του δικτύου αστικού σιδηροδρόμου ΗΣΑΠ Εισαγωγή Είναι γενικά παραδεκτό ότι η χρήση φ/β συστημάτων για την κάλυψη των καθημερινών μας αναγκών δεν αποτελεί οικονομικά βιώσιμη λύση παρά μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει δυνατότητα σύνδεσης με το εγκατεστημένο δίκτυο της ΔΕΗ (απομονωμένες κατοικίες και γενικά απομακρυσμένοι χώροι). Έτσι λοιπόν ένα αυτόνομο φ/β σύστημα φαίνεται να είναι βιώσιμο καθαρά μόνο εάν είναι μακριά από το υπάρχον δίκτυο και αυτό οφείλεται στα τέλη σύνδεσης, όπου για την επέκταση της γραμμής χαμη-

13 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος λής τάσης το κόστος είναι /km (τιμές ΔΕΗ 2007) με αποτέλεσμα η εγκατάσταση ενός φ/β συστήματος να φαντάζει αρκετά ελκυστική. Το υψηλό κόστος της εγκατάστασης ενός φ/β συστήματος (ακριβή τεχνολογία) με αντίποδα την ελκυστικότατη τιμή της διαθέσιμης kwh από τον εθνικό μας παραγωγό (ΔΕΗ), οδήγησε το ελληνικό κράτος στην ενίσχυση της εγκατάστασης φ/β συστημάτων με επιδοτήσεις, φορο-ελαφρύνσεις αλλά και ενισχυμένη τιμολογιακή πολιτική της παραγόμενης kwh. Όπως προαναφέραμε οι επιδοτήσεις είναι ελκυστικές αλλά κυρίως για τις μικρές επιχειρήσεις, καθώς και για χώρους εγκατάστασης μακριά από τα αστικά κέντρα. Με αυτά τα δεδομένα θελήσαμε να εξετάσουμε θεωρητικά, εάν ένα φ/β σύστημα εγκατεστημένο στα στέγαστρα των αποβαθρών σε κάποιον από τους σταθμούς του ΗΣΑΠ θα αποτελούσε μια καλή ενεργειακή και οικονομική επένδυση, καθώς και κάτω από ποιες προϋποθέσεις. 2.1 Επιλογή και ανάλυση του χώρου τοποθέτησης των φ/β πλαισίων Η επιλογή των σταθμών του δικτύου ΗΣΑΠ που θα μπορούσαν να εγκατασταθούν τα φ/β πλαίσια, έγινε με βάση τα παρακάτω κριτήρια: Καλός προσανατολισμός και κλίση των στεγάστρων των αποβαθρών για όσο το δυνατόν καλύτερη εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας. Επίπεδη επιφάνεια στεγάστρων χωρίς πρόσθετες στηρίξεις (αντηρίδες) στο ενδιάμεσο τους, γεγονός που θα εμπόδιζε την τοποθέτηση των φ/β πλαισίων. Σταθμοί που εξασφαλίζουν ασφάλεια της εγκατάστασης από βανδαλισμούς. Αποφυγή στεγάστρων με αλληλοεπικάλυψη με συνέπεια τη δημιουργία σκιάσεων με δυσάρεστα αποτελέσματα στην αποδοτικότητα αλλά και την καλή λειτουργία του συστήματος. Αποφυγή σταθμών που συνορεύουν με όμορα κτίρια (δημιουργία σκιάσεων). Αποφυγή σταθμών με δέντρα στα όριά τους (σκιάσεις). Έμφαση στην ανάδειξη του στεγάστρου και όχι καταστροφή της αρχιτεκτονικής του καλαισθησίας.

14 44 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Εύκολη προσβασιμότητα στα φ/β πλαίσια. Όπως είπαμε στα προηγούμενα κεφάλαια τα φ/β συστήματα απαιτούν ελάχιστη συντήρηση, όμως η εγκατάστασή τους μέσα σε ένα περιβάλλον όπως αυτό της Αττικής (με εξαιρετικά μεγάλο βαθμό ατμοσφαιρικής ρύπανσης, αιθάλης, σκόνης, κλπ) απαιτεί και συχνότερο καθαρισμό των επιφανειών των φ/β πλαισίων για τη διατήρηση της αποδοτικότητάς τους σε καλά επίπεδα. Αποφυγή των σταθμών που έχουν κριθεί διατηρητέοι αρχιτεκτονικά (προβλήματα με πολεοδομία, χρειάζεται έγκριση της ΕΠΑΕ κλπ.). Η εγκατεστημένη ισχύς του φ/β συστήματος να μην ξεπερνά τα 100 kwp για την εξασφάλιση της μέγιστης τιμής πώλησης της παραγόμενης kwh, 0,45282 /kwh (εάν το σύστημα είχε ισχύ μεγαλύτερη από 100 kwp η τιμή πώλησης βάση του Άρθρου 13 Ν.3468/2006 θα ήταν 0,4028 /kwh και θα οδηγούσε σε μικρότερο κέρδος ίσως και μηδενικό για την επενδυτική πρόταση τιμές 2007). Με βάση τα παραπάνω κριτήρια πολλοί σταθμοί του δικτύου κρίθηκαν κατάλληλοι. Τελικά από τους σταθμούς αυτούς επελέγη τυχαία ο σταθμός της Καλλιθέας (βλ. εικ. 8 και εικ. 9). Εικ.8: Άποψη σταθμού Καλλιθέας. Οι αποβάθρες του σταθμού με φορά προς την Κηφισιά. Διακρίνουμε τα δύο στέγαστρα αναμονής του επιβατικού κοινού πάνω στα οποία θα εγκατασταθούν οι τέσσερις (4) από τις οκτώ (8) συνολικά φ/β συστοιχίες (Γ1, Γ2, Δ1, Δ2) όπως αναλύεται στην εικ.10. Η συνολική ισχύς των (Γ1, Γ2, Δ1, Δ2) φ/β συστοιχιών θα είναι 49,92 kwp. Στο βάθος φαίνεται καθαρά η ανισόπεδη οδογέφυρα κάθετα πάνω από τον άξονα των γραμμών στο βόρειο σύνορο του σταθμού.

15 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος Εικ.9: Άποψη σταθμού Καλλιθέας. Οι αποβάθρες του σταθμού με φορά προς τον Πειραιά. Στο βάθος φαίνεται καθαρά η πεζογέφυρα του σταθμού που ενώνει τις δυο αποβάθρες. Σ αυτά τα δύο στέγαστρα θα εγκατασταθούν οι υπόλοιπες τέσσερις (4) φ/β συστοιχίες (Α1, Α2, Β1, Β2) ισχύος 49,92 kwp, όπως αναλύεται στην εικ. 10 Ο προσανατολισμός του επιμήκη άξονα του προαναφερθέντος σταθμού είναι βόρειοανατολικός, αυτό έχει ως συνέπεια τα στέγαστρα να έχουν βόρειο-δυτικό (κακός) και νότιοανατολικό (καλός) προσανατολισμό. Τα υπάρχοντα στέγαστρα παρουσιάζουν μικρές κλίσεις γενικά. Σημειώνουμε ότι η μικρή κλίση διορθώνει την απόδοση των φ/β στοιχείων και αποτρέπει τα μειονεκτήματα του κακού προσανατολισμού (μια οριζόντια επιφάνεια έχει ως αποτέλεσμα ο βαθμός απόδοσης, λόγω καλής πρόσληψης ακτινοβολίας, να κυμαίνεται στο 90%). Εκείνο που πρακτικά μας ενδιαφέρει είναι οι επιφάνειες που θα μπουν τα φ/β πλαίσια να μην σκιάζονται ειδικά κατά τις ώρες μέγιστης ηλιακής ακτινοβολίας (9:00~15:00). Το φ/β σύστημα που προτείνεται να εγκατασταθεί θα είναι ισχύος 99,84 kwp, ώστε να μην ξεπερνά τα 100 kwp. Αυτό επιλέχθηκε με σκοπό την εξασφάλιση της μέγιστης τιμής πώλησης της παραγόμενης kwh για τους λόγους που προαναφέραμε. Τα φ/β πλαίσια θα εγκατασταθούν και στα τέσσερα στέγαστρα του σταθμού της Καλλιθέας, όπως φαίνεται και στην εικ. 10.

16 46 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Εικ.10. Κάτοψη στεγάστρων σταθμού Καλλιθέας. Μαύρη διακεκομμένη γραμμή: Ο άξονας των γραμμών του σιδηροδρόμου. Μαύρο φόντο με κόκκινη γραμμή περιγράμματος: η πεζογέφυρα που ενώνει τις δυο αποβάθρες. Μπλε γραμμή περιγράμματος αριστερά και δεξιά της πεζογέφυρας: η κάτοψη των τεσσάρων στεγάστρων πάνω στα οποία γίνεται η μελέτη εγκατάστασης του φ/β συστήματος. Α1, Α2, Β1, Β2, Γ1, Γ2, Δ1, Δ2: Οι επιφάνειες πάνω στις οποίες θα εγκατασταθούν τα φ/β πλαίσια Το στέγαστρο Α αποτελείται από δύο επιφάνειες ασύμμετρες την Α1 και την Α2, οι οποίες συγκλίνουν από έξω προς τα μέσα. Με την ίδια τεχνοτροπία είναι κατασκευασμένα και τα υπόλοιπα τρία (3) στέγαστρα (Β, Γ, Δ) όπως φαίνεται στις εικόνες 8 και 9. Γενικά προτείνουμε, αφού δεν διαθέτουμε τον κατάλληλο συνδυασμό προσανατολισμού και κλίσης (Νότιο με κλίση 30 ο ), να εξασφαλίσουμε τουλάχιστον όσο το δυνατό πιο οριζόντια θέση για την καλύτερη εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας. Έτσι λοιπόν στηρίζουμε τα φ/β πλαίσια σε τέτοιες βάσεις αποστάτες, ώστε τα φ/β πλαίσια να αποκτήσουν μια κλίση 2 ο σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα επιθυμητή ρήση (απομάκρυνση των βρόχινων) και τον αυτοκαθαρισμό τους. Μ αυτή την επέμβαση διατηρούμε, επίσης, την αρχική αρχιτεκτονική αντίληψη του χώρου κάτωθεν των στεγάστρων, όπως την αντιλαμβάνεται ο επιβάτης που περιμένει το τρένο, τροποποιώντας μερικώς μόνο την άνω επιφάνεια των στεγάστρων με την προσθήκη επ αυτών φ/β πλαισίων με ελάχιστη κλίση. Ενδεικτικά, προτείνεται η χρήση φ/β πλαισίων της ιαπωνικής εταιρείας KYOCERA. Το φ/β πλαίσιο τύπου KC 130 GHT-2, σύμφωνα με τις προδιαγραφές της προαναφερθείσας εταιρείας έχει ισχύ αιχμής 130 Wp ή 0,13 kwp. και διαστάσεις (1,425Χ0,652) μέτρα.

17 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος / / (kw p ) (m) (m) , , , , , , , , ,5 3, ,0 2 28,5 2, ,8 1 28,5 3, ,0 2 28,5 2, ,8 / KC 130GHT-2 1,425 0,652 / >>>>> Εικ.11. Διατιθέμενες επιφάνειες στεγάστρων, αριθμός πλαισίων και ισχύς αιχμής της εγκατάστασης , Ενεργειακή ανάλυση του προς εγκατάσταση φ/β συστήματος Όπως αναφέραμε και στην προηγούμενη ενότητα οι οκτώ φ/β συστοιχίες (Α1, Α2, Β1, Β2, Γ1, Γ2, Δ1, Δ2) δεν έχουν τον ίδιο προσανατολισμό. Όμως οι συστοιχίες (Α1, Β2, Γ1, Δ2) και οι (Α2, Β1, Γ2, Δ1) παρουσιάζουν τον ίδιο προσανατολισμό (πίνακας εικ.12). Η κλίση τους θα ρυθμιστεί κατάλληλα με αποστάτες στις 2 ο από το οριζόντιο επίπεδο για τη μεγιστοποίηση της πρόσληψης της ηλιακής ακτινοβολίας. Επομένως, τα ζευγάρια (Α1, Β2, Γ1, Δ2) και (Α2, Β1, Γ2, Δ1) των φ/β συστοιχιών θα τα εξετάσουμε ξεχωριστά. Στον πίνακα που ακολουθεί παραθέτουμε συνοπτικά τα όσα αναφέραμε παραπάνω. / / ( ) / (kw p ) 1, 2, 1, ,92 2, 1, 2, ,92 ( ) / : 99,84 Εικ.12. Ομαδοποίηση συστοιχιών φ/β πλαισίων με κοινά χαρακτηριστικά για τον περαιτέρω υπολογισμό.

18 48 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ο υπολογισμός της ετήσιας ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουν τα δύο ζεύγη φ/β συστοιχιών, θα γίνει με τη βοήθεια προγράμματος το οποίο έχει δημιουργηθεί από το ΚΕΕΕ (Κέντρο Έρευνας της Ευρωπαϊκής Ένωσης) και είναι διαθέσιμο για χρήση σε όλους τους μελετητές φ/β εγκαταστάσεων στην ιστοσελίδα: Μεθοδολογία υπολογισμού από το διατιθέμενο πρόγραμμα Το συγκεκριμένο πρόγραμμα υπολογίζει την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας από φ/β συστήματα οποιασδήποτε ισχύος αιχμής. Οι μεταβλητές που θα πρέπει ο μελετητής να δώσει για να μπορέσει το πρόγραμμα να υπολογίσει την ετήσια παραγόμενη ενέργεια (σε kwh) είναι: Το είδος του φ/β στοιχείου (πολυκρυσταλλικού ή άμορφου Si). Την εγκατεστημένη ισχύ αιχμής (ονομαστική) της προς μελέτη φ/β συστοιχίας. Τις απώλειες της συστοιχίας καθώς και του συστήματος μεταφοράς. Την κλίση σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο της φ/β συστοιχίας (από 0 ο για το οριζόντιο επίπεδο μέχρι και 90 ο για το κατακόρυφο). Τον προσανατολισμό της φ/β συστοιχίας σε σχέση με τον νότιο προσανατολισμό (0 ο για νότιο προσανατολισμό, με αρνητική γωνία προσανατολισμού αριστερόστροφα και θετική δεξιόστροφα π.χ. Ανατολή: -90 ο ). Χώρα που πρόκειται να εγκατασταθεί το φ/β σύστημα (π.χ. Ελλάδα). Περιοχή που πρόκειται να εγκατασταθεί το φ/β σύστημα (π.χ. Αθήνα). Στην εικ. 13 που ακολουθεί παραθέτουμε τα δεδομένα που εισαγάγαμε σύμφωνα με τα όσα αναφέραμε μέχρι τώρα για τις φ/β συστοιχίες Α1, Β2, Γ1, Δ2 με τον ίδιο προσανατολισμό και κλίση, συνολικής ισχύος αιχμής: P p(a1,b2,γ1,δ2) = 49,92kW p.

19 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος Εικ.13. Η εισαγωγή των δεδομένων στο διαδικτυακό πρόγραμμα της Ε.Ε. για τις φ/β συστοιχίες Α1, Β2, Γ1, Δ2, με τον αυτό προσανατολισμό και κλίση, συνολικής ισχύος αιχμής: P p(a1,b2,γ1,δ2) = 49,92 kw p. 2.4 Αποτελέσματα ετήσιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του φ/β συστήματος στον σταθμό της Καλλιθέας Δηλώνοντας στο πρόγραμμα τα ανωτέρω στοιχεία (προσανατολισμό, κλίση, ισχύ αιχμής φ/β συστοιχίας, απώλειες, είδος πλαισίου στην δική μας περίπτωση πολυκρυσταλλικό Si), για τις (Α1, Β2,Γ1, Δ2) φ/β συστοιχίες, παίρνουμε τα παρακάτω αποτελέσματα (εικ.14), όσο αφορά στις απώλειες. Εικ.14. Το πρόγραμμα υπολογίζει τις απώλειες λόγω αύξησης της θερμοκρασίας, καθώς και τις οπτικές απώλειες λόγω ανακλαστικότητας της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια των φ/β πλαισίων.

20 50 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Είκ.15. Το πρόγραμμα προβλέπει την ημερήσια, μηνιαία, μέση ημερήσια και μηνιαία, αλλά και την ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε kwh για τις τέσσερις (4) φ/β συστοιχίες (Α1, Β2, Γ1, Δ2) με βορειο-βορειοδυτικό προσανατολισμό 155 ο {αριστερή εικόνα}, καθώς και για τις υπόλοιπες τέσσερις (4) φ/β συστοιχίες (Α2, Β1, Γ2, Δ1) με νοτιο-νοτιοανατολικό προσανατολισμό -25 ο {δεξιά εικόνα}. Και στις δύο περιπτώσεις η κλίση είναι 2 ο. Ακολούθως (εικ. 16) παραθέτουμε τα αποτελέσματα της ετήσιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τις δύο τετράδες φ/β συστοιχιών (Α1, Β2, Γ1, Δ2) και (Α2, Β1, Γ2, Δ1) όπως αυτές προβλέφθηκαν από το πρόγραμμα: / 1, 2, 1, 2 2, 1, 2, 1 / / (kwh) / (kwh) : Εικ.16. Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τα δύο ζευγάρια φ/β συστοιχιών καθώς και συνολική του συστήματος.

21 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος Οικονομική αξιολόγηση επένδυσης του φ/β συστήματος στον σταθμό της Καλλιθέας Για την οικονομική αξιολόγηση μιας επένδυσης συνδεδεμένου φ/β συστήματος και γνωρίζοντας πλέον τη συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας του πρώτου έτους δημιουργούμε ένα φύλλο Excel με τα στοιχεία, όπως φαίνονται στον πίνακα της εικόνας 17 που ακολουθεί. Το συνολικό κόστος εγκατάστασης ενός φ/β συστήματος είναι 5 /W p και περιλαμβάνει την αγορά αλλά και την εγκατάσταση του όλου συστήματος (δηλαδή φ/β πλαισίων, καλωδιώσεων, μετατροπείς-inverter, τη μελέτη αλλά και την εγκατάσταση από το ειδικευμένο προσωπικό) τιμές 09/2008. Επιπλέον, η αρχική τιμή πώλησης 0,45282 /kwh αφορά σε θεσμοθετημένη τιμή πώλησης για το 2007, ενώ η ετήσια μείωση της απόδοσης λόγω γήρανσης των φ/β στοιχείων (0,8% μείωση της ετήσιας παραγόμενης ενέργειας) είναι στοιχεία που δίνει ο Ιάπωνας κατασκευαστής του φ/β πλαισίου KC 130 GHT-2. Η ετήσια αναπροσαρμογή της τιμής είναι βάσει νομοθετικής ρύθμισης το 80% του πληθωρισμού (δηλαδή 2,4% ετήσια αναπροσαρμογή της τιμής του πρώτου έτους). Παράλληλα, επειδή πρόκειται για εγκατάσταση στην περιφέρεια της Αττικής, η χρηματοδότηση είναι μόνο 20% του συνολικού κόστους της επένδυσης από το δημόσιο χωρίς να μπορεί να λάβει επιπλέον χρηματοδότηση λόγω του μεγάλου μεγέθους της επιχείρησης (μεγάλο ετήσιο ενεργητικό). Σε ό,τι αφορά στο κεφάλαιο ιδίας συμμετοχής αυτό δεν μπορεί να είναι μικρότερο από 25% του συνολικού αρχικού κόστους της εγκατάστασης βάσει του επενδυτικού νόμου Ν.3299/2004 και των τροποποιητικών διατάξεων αυτού (Δεκέμβριος 2006). Όσο για την δανειοδότηση, επειδή πρόκειται για έργο κοινής ωφελείας, οι τράπεζες δανειοδοτούν με ετήσιο επιτόκιο 6%. Η ασφάλιση της εγκατάστασης (για την εξασφάλιση αποζημίωσης σε περίπτωση φυσικών καταστροφών, βανδαλισμού κλπ) είναι υποχρεωτική, διότι οι τράπεζες δεν μπορούν να δανειοδοτήσουν τον φορέα για την υλοποίηση του έργου. Το κόστος συντήρησης περιλαμβάνει την πιθανότητα αντικατάστασης κάποιου πλαισίου λόγω αστοχίας υλικού, καθώς και τους καθαρισμούς των επιφανειών των φ/β πλαισίων του συστήματος λόγω αυξημένης ρύπανσης της ατμόσφαιρας. Στο ιστόγραμμα που ακολουθεί (εικ. 18) παραθέτουμε την εξέλιξη της στάθμης του κε-

22 52 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ φαλαίου που επενδύει ο φορέας κεφαλαίο ιδίας συμμετοχής. Η στάθμη κεφαλαίου στο τέλος του 20 ου έτους λειτουργίας του φ/β συστήματος ουσιαστικά μας δίνει το καθαρό κέρδος (αναγωγή στο σήμερα) που θα είχε ο φορέας (ΗΣΑΠ), εάν επένδυε σήμερα. Εικ.17. Δεδομένα φ/β εγκατάστασης στον σταθμό του ΗΣΑΠ Καλλιθέας ,84 kwp Εικ.18. Ιστόγραμμα με την εξέλιξη της στάθμης κεφαλαίου ιδίας συμμετοχής (25% του συνολικού αρχικού κόστους της εγκατάστασης, 20% επιδότηση και 55% 10ετή δανειοδότηση) για την επενδυτική πρόταση εγκατάστασης φ/β συστήματος στον σταθμό του ΗΣΑΠ Καλλιθέας..

23 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος Στους πίνακες που θα ακολουθήσουν δίνονται τα αποτελέσματα για διάφορα επενδυτικά σενάρια, καθώς και στην περίπτωση που υπήρχε η δυνατότητα της βέλτιστης εγκατάστασης του φ/β συστήματος με τον καλύτερο δυνατό προσανατολισμό και κλίση. 2.6 Οικονομικά σενάρια (επενδυτικές παραλλαγές) με την προϋπόθεση βελτίωσης κάποιας παραμέτρου της παραπάνω εγκατάστασης ή του επενδυτικού σχήματος Περίπτωση βελτίωσης του προσανατολισμού και της κλίσης των φ/β πλαισίων / / (kw p ) 99,84 99, (kwh) () (%) 15,4 19,2 ( ) 12 9 Εικ.19. Συγκριτικά στοιχεία μεταξύ του φ/β συστήματος που μελετήθηκε (με τις κλίσεις και τον προσανατολισμό που αναφέραμε στον πίνακα της εικ. 12) σε σύγκριση με σύστημα ίδιας ισχύος αλλά με βέλτιστο προσανατολισμό και κλίση {με 25% ίδια κεφάλαια 20% επιδότηση και 55% 10ετή δανειοδότηση και στις δύο περιπτώσεις}. Όπως καταλαβαίνουμε, τα όσα αναφέραμε στο θεωρητικό μέρος της εργασίας για τη βέλτιστη κλίση και προσανατολισμό είναι πολύ σημαντικά και εδώ φαίνονται καθαρά στα μεγέθη. Η ίδια επένδυση εάν υπήρχε η δυνατότητα βέλτιστης αξιοποίησης του προσανατολισμού και της κλίσης τότε θα είχε αποσβέσει το κόστος υλοποίησης της τρία (3) έτη νωρίτερα Περίπτωση επένδυσης χωρίς κρατική επιδότηση και δανεισμό από τράπεζα Στον πίνακα που ακολουθεί (εικ.20) παραθέτουμε τα οικονομικά στοιχεία στην περίπτωση που ο φορέας δεν θα είχε κανένα ποσοστό επιδότησης από το κράτος (25% κεφάλαιο ιδίας συμμετοχής και το υπόλοιπο 75% με δάνειο τράπεζας). Το σενάριο αυτό

24 54 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ αποτελεί και το δυσμενέστερο από άποψη επενδυτικής δραστηριότητας αλλά παρόλα αυτά δεν παύει να είναι υπαρκτό μιας και δεν μπορεί να γνωρίζει με βεβαιότητα ο επενδυτής εκ των προτέρων το μέγεθος της επιδότησης που θα του δοθεί (ο Ν.3299/2004 και οι τροποποιητικές διατάξεις του Δεκεμβρίου 2006 κάνουν αναφορά μόνο στο μέγιστο ποσοστό επιδότησης χωρίς αυτό να σημαίνει ότι ο επενδυτής θα το λάβει και όλο). / / (kw p ) 99,84 99, (kwh) () (%) 10,5 13,9 ( ) Εικ.20. Συγκριτικά στοιχεία μεταξύ του φ/β συστήματος που μελετήθηκε στο σταθμό της Καλλιθέας σε σύγκριση με σύστημα ίδιας ισχύος αλλά με βέλτιστο προσανατολισμό και κλίση στην περίπτωση που ο Η.Σ.Α.Π. δεν εξασφάλιζε κανένα ποσοστό επιδότησης από το κράτος, {25% κεφάλαιο ιδίας συμμετοχής και το υπόλοιπο 75% δάνειο τραπέζης}. Παρατηρούμε, λοιπόν, ότι η κρατική επιδότηση παίζει κυρίαρχο ρόλο στην απόσβεση μεταξύ των δύο επενδυτικών πλάνων που μελετήσαμε. Πολύ σημαντικό ρόλο παίζει και η εγκατεστημένη θέση του φ/β συστήματος, όπου για μια σχεδόν οριζόντια θέση (2 ο κλίση όπως αυτή του σταθμού της Καλλιθέας) σε σχέση με τη βέλτιστη (31 ο κλίση και -14 ο προσανατολισμό) τα μεγέθη είναι αρκετά διαφορετικά με αποτέλεσμα το φ/β σύστημα της βέλτιστης εγκατάστασης να εμφανίζει από 2 μέχρι 3 έτη νωρίτερα απόσβεση της δαπάνης του αρχικού κεφαλαίου που θα επενδύσει ο ΗΣΑΠ από αυτό της Καλλιθέας. 2.7 Ανάλυση οικονομικών κινδύνων στην περίπτωση εφαρμογής της επενδυτικής πρότασης Παρόλο που τα αποτελέσματα που αναλύσαμε στην αξιολόγηση της επενδυτικής πρότασης είναι πολύ θετικά, οι επενδύσεις στα φ/β συστήματα δεν παύουν να κρύβουν παράλληλα και κινδύνους. Για τον λόγο αυτό καλό θα ήταν να τους αναφέρουμε, ώστε ο επενδυτής να μπορεί να συνυπολογίσει και το πρόσθετο κόστος αυτής της επενδυτικής

25 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος πρότασης. Οι κυριότεροι λόγοι που θα πρέπει να λάβει υπόψη του κάποιος πριν πάρει μια απόφαση όσο αφορά στην εφαρμογή ή όχι ενός τέτοιου σχεδίου είναι: Η τιμή της παραγόμενης kwh. Όπως αναφέραμε η αύξηση της τιμής της παραγόμενης kwh από φωτοβολταϊκά συστήματα μέχρι 100 kwp για το έτος 2007 ήταν μόνο 0,0282 /kwh, δηλαδή της τάξεως του 0,7%! Αυτό, βέβαια, έγινε μετά από παρέμβαση του Υπουργείου Ανάπτυξης, το οποίο έχει τη δυνατότητα ρύθμισης της τιμολόγησης της παραγόμενης kwh. Ο Νόμος 3468/06 αναφέρει ότι η ετήσια αναπροσαρμογή της τιμής πώλησης είναι το 80% της τιμής του καταναλωτή (επιτόκιο τράπεζας Ελλάδας). Στην περίπτωση που με υπουργική παρέμβαση οριστεί η ετήσια αναπροσαρμογή στο 0,7% σε βάθος 20ετίας, το επενδυτικό σενάριο που μελετήσαμε δεν μπορεί να παρέχει αξιοπιστία. Η ξέφρενη διάθεση της αγοράς για επένδυση στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων έχει κατακλύσει τη Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας από πληθώρα αιτήσεων για αδειοδότηση, πράγμα που καθιστά αρκετά χρονοβόρα διαδικασία ακόμα και για την περίπτωση εξαίρεσης από την υποχρέωση λήψης άδειας παραγωγής (όπως συμβαίνει για τα συστήματα μέχρι 150 kw p ). Μετά το πέρας της έγγραφης συμφωνίας μεταξύ του παραγωγού και του ΔΕΣΜΗΕ (10 έτη), υπάρχει η δυνατότητα μονομερούς ανανέωσης (με έγγραφη δήλωση του παραγωγού) της σύμβασης για άλλα 10 έτη χωρίς, όμως, να γίνεται αναφορά (Ν. 3468/06) για την τιμή αγοράς της παραγόμενης kwh από τον ΔΕΣΜΗΕ πράγμα που καθιστά αβεβαιότητα στην επενδυτική πρόταση. Ειδικότερα στην περίπτωση που η ετήσια αναπροσαρμογή της παραγόμενης kwh από 2,4% τροποποιηθεί στο 0,7% η έντοκη περίοδος αποπληρωμής της επενδυτικής πρότασης για τον σταθμό του ΗΣΑΠ Καλλιθέας μεγαλώνει κατά ένα (1) έτος (από 12 στα 13 έτη στην περίπτωση που έχουμε διάρθρωση του συνολικού κόστους της επένδυσης 25% ιδία κεφάλαια, 20% επιδότηση και 55% 10ετή δανειοδότηση) και κατά τρία (3) έτη (από 15 στα 18 έτη στην περίπτωση που δεν δανειοδοτηθεί ο φορέας καθόλου και έχουμε 25% ιδία κεφάλαια και 75% 10ετή δανειοδότηση) με αποτέλεσμα (εφ όσον συμβεί μόνο αυτό το σενάριο) να μπορούμε με βεβαιότητα να πούμε ότι η εμπλο-

26 56 Ιανουάριος-Φεβρουάριος 2010 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ κή του ΗΣΑΠ ως παραγωγού ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση φ/β συστημάτων μόνο όφελος μπορεί να του προσφέρει, αφού τα συστήματα αυτά μπορούν να ξεπεράσουν την 25ετία σε διάρκεια ζωής ιδιόχρηση πέρα της 20ετίας. 3. ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ, ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ, ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η μελέτη του φ/β συστήματος στα στέγαστρα αναμονής επιβατικού κοινού του σταθμού της Καλλιθέας είναι αντιπροσωπευτική και για όλους τους υπόλοιπους σταθμούς του ΗΣΑΠ (σε όσους δεδομένης της αρχιτεκτονικής τους ιδιομορφίας υπάρχει η δυνατότητα εγκατάστασης των φ/β πλαισίων), διότι όλα τα στέγαστρα έχουν σχεδόν οριζόντια θέση (κλίσεις μέχρι 5 ο δεν επιφέρουν διαφοροποιήσεις στην παραγόμενη ενέργεια, άρα και στην οικονομική ανάλυση της επένδυσης). Τα κίνητρα που έδωσε το ελληνικό κράτος στους επιχειρηματίες για επενδύσεις στην πράσινη ενέργεια είναι πολύ ισχυρά. Σίγουρα, εάν οι επιδοτήσεις αλλά και η γενναία ενίσχυση της παραγόμενης kwh (feed-in-tariff) δεν υπήρχαν, τώρα δεν θα συζητούσαμε καν για το εγχείρημα μιας τέτοιας επένδυσης. Θα πρέπει να τονίσουμε ότι το σύστημα επιλέχθηκε κατάλληλα όσον αφορά στη συνολική εγκατεστημένη ισχύ του (99,84kWp) ούτως ώστε ο παραγωγός να εξασφαλίσει την καλύτερη δυνατή τιμή πώλησης της παραγόμενης kwh (για συστήματα μέχρι 100 kwp η τιμή πώλησης για το 2007 είναι 0,45282 /kwh, έναντι του 0,4028 /kwh που ισχύει για μεγαλύτερα συστήματα. Τα θετικά συμπεράσματα που μπορούμε να βγάλουμε από τα αποτελέσματα της μελέτης του φ/β συστήματος στον σταθμό της Καλλιθέας είναι: 1. Σε βάθος 20ετίας που εξετάσαμε το επενδυτικό αυτό σχέδιο, εμφάνισε πολύ καλή εξέλιξη που δίνει σιγουριά ως σενάριο επένδυσης - έντοκη περίοδο αποπληρωμής των ιδίων κεφαλαίων του επενδυτή τα 12 έτη (20% επιχορήγηση και 2,4% ετήσια αναπροσαρμογή της τιμής πώλησης της παραγόμενης kwh). 2. Η ΚΠΑ του έργου είναι (για 20% επιχορήγηση και 2,4% ετήσια αναπροσαρμογή της τιμής πώλησης της παραγόμενης kwh) με αποτέλεσμα ο φορέας να έχει μεγάλο κέρδος. 3. Η πρόταση εγκατάστασης δεν αλλοιώνει την αρχιτεκτονική των στεγάστρων (η ρύθμι-

27 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ιανουάριος-Φεβρουάριος ση της κλίσης των φ/β πλαισίων θα γίνει με αποστάτες 3-4 cm πάνω στα στέγαστρα). 4. Το έργο στη θέση που επιλέχθηκε αποτελεί μια καλή διαφήμιση για τον ΗΣΑΠ σταθμός με μεγάλη επιβατική κίνηση. 5. Το σύστημα επειδή είναι ισχύος μέχρι 100 kwp μπορεί να συνδεθεί κάλλιστα στο δίκτυο της χαμηλής τάσης (χωρίς πρόσθετες οικονομικές επιβαρύνσεις που θα είχε ένα μεγαλύτερο σύστημα - αναγκαστική σύνδεση στη μέση τάση). 4. ΑΝΑΦΟΡΕΣ, ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ, ΠΗΓΕΣ [1] Κ. Καγκαράκη, Φωτοβολταϊκή Τεχνολογία, Ημιαγωγοί 2, Εκδόσεις Συμμετρία, Αθήνα, 1992 [2] Ι.Ε. Φραγκιαδάκης, Φωτοβολταϊκά Συστήματα, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσ/νίκη 2007 [3] Σ.Δ. Περδίος, Φωτοβολταϊκές Εγκαταστάσεις, Εκδόσεις ΤeΚΔΟΤΙΚΗ, Αθήνα 2007 [4] Σύνδεσμος Εταιρειών Φωτοβολταϊκών, Διαδικασίες αδειοδότησης φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων, Δεκέμβριος 2006 [5] [6] [7]