Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Ηλιακή ενέργεια και φωτοβολταϊκά συστήματα

Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Ηλιακή ενέργεια και φωτοβολταϊκά συστήματα Νίκος Μαμάσης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2014 Διάρθρωση παρουσίασης: Ηλιακή ενέργεια και φωτοβολταϊκά συστήματα Ηλιακή ενέργεια Ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Φωτοβολταϊκά συστήματα 1

Ηλιακή ενέργεια Γενικά χαρακτηριστικά του ήλιου Γενική περιγραφή Ο ήλιος(τυπικό αστέρι του γαλαξία μας), είναι μια πυρακτωμένη αεριώδης μάζα που αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο. Η θερμοκρασία στον πυρήνα υπολογίζεται σε 14*10 6 ο C Στρώματα του ηλίου Φωτόσφαιρα (photosphere). Ένα στρώμα σε ακτίνα 7*10 5 km, πάχους μερικών εκατοντάδων km και θερμοκρασία περίπου 6000 Κ Χρωμόσφαιρα (chromosphere). Ένα στρώμα πάχους 2500 km, πάνω από τη φωτόσφαιρα, με θερμοκρασία που αυξάνει από 4300 Κ στο κάτω όριο μέχρι 10 5 Κστο εξωτερικό όριο Ηλιακός άνεμος (solar wind). Το ακανόνιστο ρεύμα από εξαιρετικά ζεστά ιονισμένα σωματίδια που προέρχονται από την χρωμόσφαιρα. Αντιδρούνμετομαγνητικόπεδίο της γης και την ανώτερη ατμόσφαιρα. Στην τροχιά της γης οι ταχύτητες είναι της τάξης των 500 m/s και οι θερμοκρασίες 10 6 Κ Ηλιακό στέμμα (corona). Το πυκνότερο εσωτερικό τμήμα του ηλιακού ανέμου στο οποίο διαχέεται φωτοσφαιρική ακτινοβολία και προκαλεί διάχυτο φως Φαινόμενα στην επιφάνεια του ηλίου Κατακόρυφη μεταφορά θερμότητας από μεταγωγικές διεργασίες (convective granules), ηλιακές κηλίδες (sunspots), φωτεινές κηλίδες (faculae) και αναλαμπές (flares) Ηλιακή ενέργεια Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα του ήλιου ΓΕΝΙΚΑ Η ηλιακή ενέργεια προέρχεται από θερμοπυρηνικές αντιδράσεις (σύντηξη ατόμων υδρογόνου σε ήλιο) που γίνονται στον πυρήνα του ηλίου. Η ενέργεια μεταφέρεται στην επιφάνεια με ακτινοβολία ή με κατακόρυφη μεταφορά του υδρογόνου Τα αέρια στην εξωτερική χρωμόσφαιρα και στο ηλιακό στέμμα εκπέμπουν στην μακρά υπεριώδη περιοχή του φάσματος (<0.1 μm). H ακτινοβολία αυτή εξαρτάται από την ηλιακή δραστηριότητα και αυξάνεται πολύ αν υπάρχουν αναλαμπές, αλλά πρακτικά είναι το 1 προς 100.000 της συνολικής ακτινοβολίας Η φωτόσφαιρα εκπέμπει στην ορατή και υπέρυθρη περιοχή του φάσματος ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Ακτινοβολία φωτόσφαιρας: 2.33*10 25 kj/min ή 3.9*10 26 Watt (για Τ =5800 Κ) Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας (irradiance) στη φωτόσφαιρα: 63.3*10 6 Watt/m 2 Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας στη γη (εξωτερικό όριο ατμόσφαιρας): 1367 W /m 2 Σύνθεση ηλιακής ακτινοβολίας: 8% υπεριώδης (<0.4 μm), 39% ορατή (0.4-0.7 μm), 53% υπέρυθρη (>0.7), μέγιστο (0.5 μm) 2

Τυπικό Μήκος κύματος (μm) 10-7 10-4 10-1 0.5 2 10 3 10 6 10 8 Ακτίνες Γάμα Ακτίνες Χ Υπεριώδης Ορατό φώς Υπέρυθρο Μικροκύματα Τηλεόραση Ραδιοκύματα Ηλιακή ενέργεια Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα λ=0.64 μm λ=0.60 μm λ=0.57 μm λ=0.53 μm λ=0.50 μm λ=0.47 μm λ=0.43 μm Ηλιακή ενέργεια Βασικά μεγέθη ΙΣΧΥΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Ι Η =ΕΝ Γ * ΕΠ Γ-Η =3.9*10 26 W ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗ ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ ΕΝ Φ =Ι Η / ΕΠ Φ =6.3*10 7 W/m 2 ΑΚΤΙΝΑ ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑΣ R Φ =0.7*10 6 km ΜΕΣΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΗΛΙΟΥ-ΓΗΣ R Η-Γ =149.5*10 6 km ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑΣ ΕΝ Φ =σ*τ 4, Τ 5780 ο Κ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑΣ ΕΠ Φ = 4*π* R Φ2 =6.2*10 12 km 2 ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗ ΓΗ (ΗΛΙΑΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ) ΕΝ Γ =1367 W/m 2 ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΣΦΑΙΡΑΣ ΕΠ Γ-Η =4*π* R Η-Γ2 =2.8*10 17 km 2 3

Ηλιακή ενέργεια Παράγοντες που επιδρούν στην εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία Εξερχόμενη ηλιακή ενέργεια Εξαρτάται από την ηλιακή δραστηριότητα Υψόμετρο ηλίου Εξαρτάται από το χρόνο (ώρα, ημέρα) και το γεωγραφικό πλάτος Απόσταση Γης-Ηλίου Η απόσταση είναι στις 3/1 147*10 6 και στις 4/7 152*10 6 km, (μεταβολή απόστασης: 3.4%) Ανάγλυφο Ηλιοφάνεια Εξαρτάται από τη νεφοκάλυψη και τη δομή της ατμόσφαιρας ΕΔΑΦΟΣ Ανακλαστικότητα επιφάνειας Εξαρτάται από την επιφάνεια (νερό: 0.06, έδαφος: 0.25, χιόνι: 0.95 Ηλιακή ενέργεια Χρονική εξέλιξη αριθμού ηλιακών κηλίδων 200 17 ος αιώνας 18 ος αιώνας 0 1600 1650 1700 1750 1800 200 19 ος αιώνας 20 ος αιώνας 0 1800 1850 1900 1950 2000 4

Ηλιακή ενέργεια Χρονική εξέλιξη ηλιακής ενέργειας στη Γη (W/m 2 ) Συνολική Μήκη κύματος από 0.12-0.4 μm Μήκη κύματος από 0.4-1 μm Μήκη κύματος από 1-100 μm Πηγή: Judith Lean and E. O. Hulburt, Evolution of the Sun's Spectral Irradiance Since the Maunder Minimum, Geophysical Research Letters, Vol. 27, no. 16, Pages 2425-2428, 2000 Ηλιακή ενέργεια Υπολογισμός της εκκεντρότητας (eccentricity) και της ηλιακής σταθεράς (solar constant) EARTH 4 July D 1 152*10 6 km E 0 D 2 147*10 6 km EARTH 3 January SUN Συντελεστής εκκεντρότητας d = (D mean /D j ) 2 D mean Η μέση απόσταση γης-ηλίου ( 149.6*10 6 km) D j η απόσταση γης-ηλίου την ημέρα J Συνολική ηλιακή ενέργεια E=3.9*10 26 W Ηλιακή ακτινοβολία στη γη I=E/(4*π*D 2 ) W/m 2 Ηλιακή σταθερά I o =E/(4*π*D mean2 ) W/m 2 5

Ηλιακή ενέργεια Εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία ΕΑΡΙΝΗ ΙΣΗΜΕΡΙΑ (21 ΜΑΡΤΙΟΥ) ΑΡΚΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ (66.5 o Β) ΤΡΟΠΙΚΟΣ ΚΑΡΚΙΝΟΥ (23.5 o Β) ΙΣΗΜΕΡΙΝΟΣ ΤΡΟΠΙΚΟΣ ΑΙΓΟΚΑΙΡΩ (23.5 o Ν) ΘΕΡΙΝΟ ΗΛΙΟΣΤΑΣΙΟ (22 ΙΟΥΝΙΟΥ) ΑΡΚΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ (66.5 o Ν) ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΗΛΙΟΣΤΑΣΙΟ (22 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ) ΦΘΙΝΟΠΩΡΙΝΗ ΙΣΗΜΕΡΙΑ (22 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ) Ηλιακή ενέργεια Μεταβολή θέσης ήλιου (γεωγραφικό πλάτος 40 ο ) 21 Μαρτίου Ημέρα 80 (40 o N, 80,12) (40 o N, 172,12) (40 o N, 355,12) (40 o N, 355,17) W (40 o N, 80,18) (40 o N, 172,19) 21 Ιουνίου Ημέρα 172 S N 21 Δεκεμβρίου Ημέρα 355 (40 o N, 355, 8) E (40 o N, 80, 7) (40 o N, 172,6) Το ύψος και το αζιμούθιο του Ηλίου είναι συνάρτηση των Γεωγραφικό πλάτος Ημέρας Ώρας της ημέρας 6

Ηλιακή ενέργεια Γωνία πρόσπτωσης ηλιακών ακτινών το μεσημέρι, σε επίπεδη επιφάνεια και σε γεωγραφικό πλάτος 39 ο Ισημερίες Γωνία πρόσπτωσης α: 90-39=51 o α 90 o 39 o Θερινό ηλιοστάσιο Γωνία πρόσπτωσης α: 90-(39-23.5)=73.5 o Χειμερινό ηλιοστάσιο Γωνία πρόσπτωσης α: 90-(39+23.5)=27.5 o α α 90 o 39 o 23.5 o 90 o 39 o 23.5 o Ηλιακή ενέργεια Υψόμετρο ήλιου και εισερχόμενη ακτινοβολία σε επίπεδη επιφάνεια και σε 39 ο ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΥΨΟΜΕΤΡΟ ΗΛΙΟΥ o ( ) 90 60 30 21/12 21/3 22/6 ΥΨΟΜΕΤΡΟ ΗΛΙΟΥ ( ο ) 21/12 ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (kwh/m 2 ) 3.94 8.19 11.6 21/3 22/6 22/6 ΜΕΣΗ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ (w/m 2 ) 164.2 341.4 483.8 ΕΙΣΕΡΧΟΜΕΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ (w/m 2 ) 21/3 21/12 1500 1000 500 ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ (w/m 2 ) 0 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 ΩΡΕΣ 0 7

Ηλιακή ενέργεια Ημερησία ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό όριο της ατμόσφαιρας (W/m 2 ) Πηγή: Christopherson, 2000 Ηλιακή ενέργεια Ημερησία ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό όριο της ατμόσφαιρας (W/m 2 ) Βόρειος πόλος (90 ο Β) Ισημερινός (0 ο ) 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ 0 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ 600 Νότιος πόλος (90 ο Ν) 600 Νέα Υόρκη (40 ο Β) 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ 0 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ 8

Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Ενεργειακό ισοζύγιο της Γης ΙΑΣΤΗΜΑ ΒΡΑΧΕΑ ΚΥΜΑΤΑ ΜΑΚΡΑ ΚΥΜΑΤΑ 19 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Απορρόφηση από το Ο 3 Απορρόφηση απ τα σύννεφα Απορρόφηση από τους υδρατμούς και τη σκόνη ΩΚΕΑΝΟΙ, Ε ΑΦΟΣ Εισερχόμενη 100 ηλιακή ακτινοβολία Εξερχόμενη ακτινοβολία βραχέων και μακρών κυμάτων 100 6 20 4 6 64 51 ιάχυση απ την ατμόσφαιρα Ανάκλαση απ τα σύννεφα Απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας απ την επιφάνεια Ανάκλαση απ την επιφάνεια 117 Εκπομπή μακρών κυμάτων απ την επιφάνεια Απορρόφηση και εκπομπή απ τα αέρια Απορρόφηση θερμοκηπίου και εκπομπή (CO 2, H 2 O κ.ά.) απ τα σύννεφα 111 Ροή αισθητής θερμότητας (αγωγή, κατακόρυφη μεταφορά) 96 Απορρόφηση μακρών κυμάτων απ την επιφάνεια 7 Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1997) Ροή λανθάνουσας θερμότητας (εξατμιση, διαπνοή) 23 Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Μέση ετήσια ηλιακή ακτινοβολία στο έδαφος (W/m 2 ) Πηγή: Christopherson, 2000 9

Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Ηλιακή ισχύς και ενέργεια στο έδαφος Βόρεια Ελλάδα Αιγαίο Κρήτη kwh/m 2 W/m 2 kwh/m 2 W/m 2 kwh/m 2 W/m 2 ΙΑΝ 60 81 62 83 74 100 ΦΕΒ 75 112 81 120 93 138 ΜΑΡ 113 152 130 175 145 195 ΑΠΡ 132 183 173 241 189 262 ΜΑΙΟΣ 161 216 223 300 232 312 ΙΟΥΝ 181 251 249 346 254 353 ΙΟΥΛ 190 255 254 341 261 351 ΑΥΓ 171 230 227 305 235 316 ΣΕΠ 131 183 174 242 186 258 ΟΚΤ 94 126 121 162 134 180 ΝΟΕ 60 83 71 99 83 115 ΔΕΚ 49 65 52 70 65 87 ΕΤΟΣ 1416 161 1817 207 1951 222 Πηγή: RETScreen Data, NASA Άγιος Κοσμάς Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Άμεση ηλιακή ακτινοβολία στην Αττική (πηγή METEONET) 2006 2008 Ψυτάλλεια Μενίδι Ηλιούπολη 10

Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Άμεση διάχυτη ακτινοβολία Άμεση (direct) Η ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης χωρίς να σκεδαστεί στην ατμόσφαιρα Εξαρτάται από: την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα το ύψος του ηλίου την απόσταση του ηλίου το υψόμετρο της θέσης την κλίση της επιφάνειας Διάχυτη (diffuse) Η ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης αφού έχει αλλάξει η διεύθυνση της από ανάκλαση ή σκέδαση στην ατμόσφαιρα. Εξαρτάται από: την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα το ύψος του ηλίου το υψόμετρο της θέσης την ανακλαστικότητα του εδάφους το ποσό και το είδος των νεφών τη σύνθεση των σωματιδίων και των αερίων της ατμόσφαιρας Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Άμεση διάχυτη ακτινοβολία Αναλογία διάχυτης προς άμεσης ημερήσιας ηλιακής ακτινοβολίας 1 0.5 0 0 0.4 0.8 Διάχυτη προς συνολική ηλιακή ακτινοβολία Διαπερατότητα της ατμόσφαιρας 0.7 0.5 0.3 Θεσσαλονίκη Ιωάννινα Κόνιτσα Λάρισα Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Μήνας Πηγή: B. D. Katsoulis, A Comparison of Several Diffuse Solar Radiation, Theor. Appl. Climatol. 44, 181-186 (1991) 11

Ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα Υπολογισμός της δυνητικής ηλιακής ακτινοβολίας (W/m 2 ) I o 1367 W/m 2 I = I o * d * cosf cosf=sinazm*coselv*cos(90-slp)*sinasp+ cosazm*coselv*cos(90-slp)*cosasp+ sinelv*sin(90-slp) d=1+0.034*cos(2*π*j/365-0.05) Solar elevation Ηλιακή ενέργεια στην ατμόσφαιρα Παράγοντες που υπεισέρχονται στον υπολογισμό της γωνίας πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας SOUTH I 1 I o f ZENITH Surface s aspect Surface s slope Unit inclined surface NORTH Αζιμούθιο ηλίου-azimuth (Azm) Ηγωνίαμεταξύ(α) του επιπέδου που περνάει από τον ήλιο, τον παρατηρητή και το zenith του και (β) της γραμμής που συνδέει τον παρατηρητή και το Βορρά Η γωνία μετριέται από το Βορρά στη φορά των δεικτών του ρολογιού σε μοίρες (0-360). Υψόμετρο ηλίου-elevation (Elv). Η γωνία μεταξύ (α) της γραμμής του ορίζοντα του παρατηρητή και (β) της γραμμής που συνδέει τον παρατηρητή και τον ήλιο. Η γωνία μετριέται από τον ορίζοντα προς τα πάνω σε μοίρες (0-90). EAST Κλίση κυτάρων -Slope (Slp) Η κλίση ενός κυτάρου είναι η μεγαλύτερη κλίση ενός επιπέδου που ορίζεται από το κύταρο και τα οκτώ γειτονικά του. Η NADIR γωνία μετριέται σε μοίρες (0-90). Διεύθυνση κυτάρων-aspect (Asp) Ηδιεύθυνσηπου βλέπει ηκλίση. Η γωνία μετριέται από το Βορρά στη φορά των δεικτών του ρολογιού σε μοίρες (0-360). Επίπεδα κύταρα παίρνουν την τιμή -1. 12

Ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα Επίδραση αναγλύφου στη γωνία πρόσπτωσης Ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα Επίδραση αναγλύφου στη γωνία πρόσπτωσης 13

Ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα Επίδραση αναγλύφου στη γωνία πρόσπτωσης ΔΥΝΗΤΙΚΗ ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ Ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα Εκτίμηση δυνητικής ηλιακής ακτινοβολίας σε αστικό περιβάλλον ΜΗΝΑΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ ΜΑΡΤΙΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝΙΟΣ ΙΟΥΛΙΟΣ ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ ΕΤΟΣ Δείκτης Ι Ε / Ι Θ 0,41 0,74 0,79 0,83 0,88 0,92 0,93 0,83 0,80 0,70 0,34 0,26 0,77 Σε αστικό περιβάλλον παρατηρείται επιπλέον σκίαση από διάφορα εμπόδια 14

Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Παθητικά-ενεργητικά συστήματα Τα παθητικά συστήματα ενσωματώνονται στα κτίρια με στόχο την αξιοποίηση των περιβαλλοντικών πηγών (ήλιος, άνεμος, βλάστηση, νερό, έδαφος, υπέδαφος) για την θέρμανση, ψύξη και φωτισμό. Λειτουργούν χωρίς μηχανολογικά εξαρτήματα και δεν παράγουν πρόσθετη ενέργεια. Τα ενεργητικά συστήματα, χρησιμοποιούν μηχανικά μέσα για τη θέρμανση και το δροσισμό, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια ή τους φυσικούς μηχανισμούς ψύξης. Στη κατηγορία αυτή ανήκουν τα ηλιακά πλαίσια και οι ανεμογεννήτριες. Υπάρχουν δύο τύποι ηλιακών πλαισίων: το ηλεκτρικό και το θερμικό. Το ηλεκτρικό πλαίσιο, το οποίο αποτελείται από μια διάταξη ή σύνολο διατάξεων που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια αναφέρεται ως φωτοβολταϊκό. Το θερμικό πλαίσιο, το οποίο αποκαλείται ως ηλιακός συλλέκτης ή ηλιακός θερμοσίφωνας, αποτελείται από σωληνώσεις νερού, γυαλί και μόνωση και έχει ως στόχο τη θέρμανση ενός ρευστού (συνήθως νερού ή αέρα). Θέρμανση Παράθυρα κατάλληλου προσανατολισμού Ηλιακοί τοίχοι Τοίχοι θερμικής αποθήκευσης Θερμοσιφωνικό πλαίσιο Θερμοκήπιο Ηλιακό αίθριο Θερμομόνωση Δροσισμός Σκίαση-θερμική προστασία (σκίαση ανοιγμάτων, πράσινη στέγη, χρήση ανακλαστικών επιχρισμάτων) Φυσικός αερισμός (διαμπερής φυσικός αερισμός, ανεμιστήρες οροφής, ηλιακή καμινάδα, αεριζόμενο κέλυφος, πύργος αερισμού) Δροσισμός μέσω εδάφους (υπόσκαφα κτίρια, εναλλάκτες εδάφους-αέρα) Δροσισμός με μονάδες εξάτμισης Φωτισμός Ανοίγματα στην τοιχοποιία Ανοίγματα οροφής Αίθρια Φωταγωγοί Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Παθητικά συστήματα 15

Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Θέρµανση κτιρίων µε παθητικά ηλιακά συστήµατα Τα παθητικά ηλιακά συστήματα αξιοποιούν την θερμική μάζα ενός κτιρίου. Σε ημερήσια βάση η θερμική μάζα αποθηκεύει ηλιακή-θερμική ενέργεια από την ηλιακή ακτινοβολία, την οποία απελευθερώνει κατά την διάρκεια της νύχτας. Συνήθως οι κατασκευές αυτές γίνονται στο νότιο τµήμα του κτιρίου όπου το καλοκαίρι είναι ευκολότερο να περιορισθεί η ηλιακή ακτινοβολία Τοίχος Trombe Εξωτερικά του τοίχου κατασκευάζεται γυάλινο πέτασμα που εγκλωβίζει την θερμική ενέργεια, ενώ παράλληλα στον τοίχο υπάρχουν ανοίγματα από όπου κυκλοφορεί αέρας που διοχετεύει την θερμότητα μέσα στο κτίριο. Θερμοκήπιο Αποθηκεύει θερμική ενέργεια λόγω ακτινοβολίας και ζεσταίνεται, ενώ ο αέρας κυκλοφορεί μέσα στο σπίτι. Την νύχτα το θερμοκήπιο απομονώνεται από τον εσωτερικό χώρο. Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Ενεργητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για θέρμανση νερού χρήσης και χώρων μέσω συστημάτων μετατροπής της ηλιακής ακτινοβολίας σε θερμική ισχύ Ηλιακοί συλλέκτες: Επίπεδοι Συγκεντρωτικοί Επίπεδοι με ανακλαστήρα Συσκευές μετατροπής της ηλιακής ακτινοβολίας σε θερμότητα Η συνηθέστερη και φτηνότερη τεχνολογία. Η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται κατ ευθείαν σε θερμότητα στην απορροφητική επιφάνεια Συγκέντρωση της ηλιακής ενέργειας με οπτικά μέσα απορρόφηση σε σωλήνα κενού και μετατροπή σε θερμική. Υψηλές θερμοκρασίες και αποδόσεις Αύξηση απόδοσης επίπεδων με χρήση επιφάνειας που οδηγεί μέσω ανάκλασης περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία στο συλλέκτη Δεξαμενές αποθήκευσης θερμότητας: Καλά μονωμένες δεξαμενές που περιέχουν νερό και θερμαίνονται από τους ηλιακούς συλλέκτες 16

Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Ηλιακός φούρνος Ο ηλιακός φούρνος στο Odeillo των Πυρηναίων (Γαλλία) κατασκευάστηκε το 1969 από τον Felix Trombe και είναι ο μεγαλύτερος στον κόσμο. Αποτελείται από 63 κάτοπτρα συνολικής επιφάνειας 2840 m 2 για να συγκεντρώσει ηλιακές ακτίνες σε μία επιφάνεια από επάργυρο γυαλί η θερμοκρασία της οποίας μπορεί να φτάσει τους 3200 βαθμούς. Η μέγιστη ισχύς είναι 1 MW. Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Ηλιακή εστία 17

Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Ηλιακός πύργος Πύργος Ηλιακή ακτινοβολία Ηλιακοί συλλέκτες Ηλιακοί συλλέκτες Στρόβιλοι Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Ηλιακός πύργος Πειραματική διάταξη στην Ισπανία (Manzanares, Ciudad Real) η οποία κατασκευάστηκε το 1982. Πύργος ύψους 195 m και διαμέτρου 10 m. Επιφάνεια συλλεκτών 46000 m 2 (διάμετρος 244 m). Μέγιστη ισχύς 50 kw. Καταστράφηκε σε καταιγίδα το 1989. Αυστραλία (υπό κατασκευή). Πύργος ύψους 1100 m και διαμέτρου 150 m. Επιφάνεια συλλεκτών 20 km 2 (διάμετρος 5km). Μέγιστη ισχύς 200 ΜW. Κόστος 800 εκ. $ 18

Φωτοβολταϊκά συστήματα Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα έχει στόχο την μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Αποτελείται από ένα ή περισσότερα φωτοβολταϊκά στοιχεία και τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως από άμορφο ή κρυσταλλικό πυρίτιο. Εκτός από το πυρίτιο χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών στοιχείων, όπως το Κάδμιο - Τελλούριο και ο ινδοδισεληνιούχος χαλκός. Ο βαθμός απόδοσης εκφράζει το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια στο φωτοβολταϊκό στοιχείο. Τα πρώτα φωτοβολταϊκά στοιχεία που σχεδιάστηκαν τον 19ο αιώνα είχαν 1-2% απόδοση, τη δεκαετία του 1950 η απόδοση ήταν 6%, ενώ σήμερα βρίσκεται στο 13-15%. Συγκρινόμενη με την απόδοση άλλων συστημάτων (συμβατικού, αιολικού, υδροηλεκτρικού κλπ.) παραμένει ακόμα αρκετά χαμηλή. Έτσι απαιτείται να καταληφθεί μεγάλη επιφάνεια προκειμένου να παραχθεί η επιθυμητή ηλεκτρική ισχύς. Ωστόσο, η απόδοση ενός δεδομένου συστήματος μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με την τοποθέτηση των φωτοβολταϊκών σε ηλιοστάτη. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο Η συνήθης, εμπορική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας, βασίζεται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική και ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Becquerel. Στηρίζεται στην άμεση μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Το ηλιακό φως είναι ουσιαστικά μικρές δέσμες ενέργειας (φωτόνια) που περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος του ηλιακού φάσματος. Όταν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα Φ/Β στοιχείο(που είναι ουσιαστικά ένας ημιαγωγός ) άλλα ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από αυτό. Αυτά τα τελευταία είναι που παράγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Συγκεκριμένα, τα φωτόνια που απορροφώνται από το ημιαγώγιμο υλικό δημιουργούν ζεύγη οπών ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου κάτω από την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου και καθοδηγούνται μέσω εξωτερικού κυκλώματος. Πιο απλά, τα φωτόνια αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του Φ/Β να μετακινηθούν σε άλλη θέση και όπως γνωρίζουμε ο ηλεκτρισμός δεν είναι τίποτε άλλο παρά κίνηση ηλεκτρονίων. Δεδομένου ότι από το ευρύ φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας, η ροή ηλεκτρονίων παρατηρείται μόνο σε συγκεκριμένα μήκη κύματος υπάρχει περιορισμένη απόδοση Το κύριο υλικό που χρησιμοποιείται είναι το πυρίτιο σε τρεις μορφές: μονοκρυσταλλικό, πολυκρυσταλλικό και άμορφο 19

Φωτοβολταϊκά συστήματα Στάδια κατασκευής Φ/Β σταθμός Αγνάντια Ο σταθμός είναι εγκατεστημένος σε γήπεδο 11000 m 2, υψομέτρου 38 m. Ονομαστική ισχύς: 100 kwp Διαθέτει σύστημα ηλιακής ιχνηλάτησης. Συνδέθηκε στο δίκτυο της Δ.Ε.Η. στις 22 Ιανουαρίου 2011. Καθαρισμός & διαμόρφωση περιβάλλοντος χώρου Συναρμολόγηση μεταλλικού σκελετού βάσεων Οικοδομικές εργασίες Σύνδεση ηλεκτρολογικού εξοπλισμού Φ/Β σταθμός Μοναστηράκι O σταθμός είναι εγκατεστημένος σε γήπεδο 11000 m 2, υψομέτρου 32 m. Ονομαστική ισχύς: 100 kwp Χρησιμοποιούνται σταθερές βάσεις για τη στήριξη των φ/β πλαισίων. Συνδέθηκε στο δίκτυο της Δ.Ε.Η. στις 30 Ιουνίου 2011. Αποτίμηση λειτουργίας Φωτοβολταϊκών σταθμών, Φ. Μαλτέζος, Διπλωματική εργασία, 2013 Φωτοβολταϊκά συστήματα Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός Αποτίμηση λειτουργίας Φωτοβολταϊκών σταθμών, Φ. Μαλτέζος, Διπλωματική εργασία, 2013 Φωτοβολταϊκά πλαίσια Ονομαστική ισχύς : 210 W Απόδοση φ/β γεννήτριας : 13.4 % Θερμοκρασιακός συντελεστής ισχύος: -0.44 %/ ο C Διαστάσεις (M x Π x Y) : 1650,5 951,3 46 (mm) Τα φ/β πλαίσια ομαδοποιούνται και συνδέονται με τους αντιστροφείς ρεύματος οι οποίοι μετατρέπουν το συνεχές σε εναλλασσόμενο ρεύμα για την έγχυση του στο δίκτυο. Φ/Β σταθμός Αγνάντια Μοναστηράκι Αριθμός αντιστροφέων 8 x 10 kw + 1 x 12.5 kw 8 x 12.5 kw Αριθμός πλαισίων 472 476 20

Φωτοβολταϊκά συστήματα Συστήματα στήριξης πλαισίων Σύστημα ηλιακής ιχνηλάτησης Σταθερές βάσεις Αποτίμηση λειτουργίας Φωτοβολταϊκών σταθμών, Φ. Μαλτέζος, Διπλωματική εργασία, 2013 Φωτοβολταϊκά συστήματα Ιστορική ανάδρομη 1839 Ο Γάλλος Φυσικός Edmond Becquerel παρατηρεί το Φ/Β φαινόμενο 1873 Ο Willoughby Smith ανακαλύπτει την φωτοαγωγιμότητα του σεληνίου 1883 Ο Αμερικανός εφευρέτης Charles Fritts περιγράφει την κατασκευή των πρώτων Φ/Β στοιχείων από σελήνιο. 1915 Ο Πολωνός επιστήμονας Czochralski ανέπτυξε μια μέθοδο για την παραγωγή μονοκρυσταλλικού πυριτίου. 1954 Οι Rappaport, Loferski και Jenny από την εταιρεία RCA ανακοινώνουν την εφαρμογή του Φ/Β φαινομένου με υλικά από κάδμιο (Cd). Στα εργαστήρια Bell οι ερευνητές Pearson, Chapin και Fuller ανακοινώνουν την επίτευξη απόδοσης Φ/Β Πυριτίου. Σε λίγους μήνες η απόδοση έφτασε το 6%. Οι ερευνητές παρουσίασαν τα αποτελέσματα της δουλειάς τους στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Applied Physics. 1955 Η εταιρεία Western Electric αρχίζει να διαθέτει εμπορικά δικαιώματα για εφαρμογές Φ/Β. Η Δ/νση Ημιαγωγών της εταιρείας Hoffman Electronics ανακοινώνει την εμπορική διάθεση Φ/Β με 2% απόδοση, κόστους $25/στοιχείο, 14MW το καθένα δηλ. με κόστος ενέργειας $1500/W. 1957 Η εταιρεία Hoffman Electronics κατασκευάζει Φ/Β στοιχεία με 8% απόδοση. 21

Φωτοβολταϊκά συστήματα Ιστορική ανάδρομη 1958 Εκτοξεύεται από τις ΗΠΑ ο πρώτος δορυφόρος με Φ/Β Vaguard I, ο οποίος λειτούργησε για 8 χρόνια. 1960 Η εταιρεία Hoffman Electronics κατασκευάζει Φ/Β στοιχεία με 14% απόδοση. 1963 Στην Ιαπωνία εγκαθίσταται το μεγαλύτερο για την εποχή Φ/Β πεδίου 242-W σε ένα φάρο. 1964 Εκτοξεύεται από τις ΗΠΑ το διαστημόπλοιο Nimbus εξοπλισμένο με Φ/Β 470-W. 1977 Η παγκόσμια παραγωγή Φ/Β ξεπερνάει τα 500 kw. 1979 Το πρώτο Φ/Β σύστημα για οικισμό εγκαθίσταται από ερευνητικό κέντρο της NASA Lewis Research Center ισχύος 3,5 kw στον Ινδιάνικο οικισμό Papago στην Αριζόνα. 1983 Η παγκόσμια παραγωγή Φ/Β ξεπερνάει τα 21,3 MW και οι πωλήσεις τα 250 εκατ. δολλάρια. 2004 Η παγκόσμια παραγωγή Φ/Β ξεπερνάει τα 1200 MW. Φωτοβολταϊκά συστήματα Πλεονεκτήματα Δεν προκαλούνται ρύποι από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Η ηλιακή ενέργεια διατίθεται παντού και δεν στοιχίζει απολύτως τίποτα Αθόρυβη λειτουργία Σχεδόν μηδενικές απαιτήσεις συντήρησης Μεγάλη διάρκεια ζωής (20-30 χρόνια λειτουργίας) Δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης Μικρό κόστος συντήρησης Εγκατάσταση πάνω σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές (στέγες, προσόψεις κτηρίων) Ευελιξία στις εφαρμογές: λειτουργούν ως αυτόνομα συστήματα, αυτόνομα υβριδικά συστήματα, συσσωρευτές, διασυνδεδεμένο σύστημα Πολύ πρακτική λύση για εφαρμογές μικρής ισχύος και με χωρική διασπορά (φωτισμοί δρόμων, συστήματα τηλεματικής, φάροι, κατοικίες μακριά από το δίκτυο) Μειονεκτήματα Το κόστος εγκατάστασης είναι αρκετά υψηλό με ενδεικτική τιμή 4000 Ευρώ ανά εγκατεστημένο kw (μια τυπική οικιακή κατανάλωση στην Ελλάδα απαιτεί από 1.5 έως 3.5 kw) Μικρή απόδοση Χρήση μπαταριών (στα αυτόνομα συστήματα) 22

Φωτοβολταϊκά συστήματα Τοποθέτηση (α) Σταθερή τοποθέτηση Φ/Β συστοιχίας στο έδαφος, (β) στη στέγη κατοικίας, (γ) σε διάφορες θέσεις σε οικοδομή πολλών ορόφων (δ) τυπική διάταξη παρακολούθησης της τροχιάς του ήλιου (ηλιοτρόπιο, tracker δύο αξόνων), (ε) περιστροφή ως προς έναν κατακόρυφο άξονα, ενώ ο συλλέκτης τοποθετείται, συνήθως με γωνία κλίσης ίση με το πλάτος του τόπου και (στ) περιστροφή ως προς έναν άξονα, ο οποίος διατηρείται κεκλιμένος υπό γωνία ίση με το πλάτος του τόπου, έχοντας τότε την ίδια διεύθυνση με τον πολικό άξονα της ουράνιας σφαίρας. Τύποι Φ/Β στοιχείων πυριτίου Πολυκρυσταλλικού πυριτίου: Απόδοση 11-14%, χρώμα: ομοιόμορφο μπλε έως μαύρο Μονοκρυσταλλικού πυριτίου: Μεγαλύτερη απόδοση 12-15%, χρώμα: συνήθως μπλε, διατίθενται και σε άλλα χρώματα. Έχουν το μεγαλύτερο κόστος. Άμορφου πυριτίου: Απόδοση 5-7%, χρώμα: μαύρο έως μπλε σκούρο. Έχουν το μικρότερο κόστος και επηρεάζονται λιγότερο από τη σκίαση Φωτοβολταϊκά συστήματα Για την παραγωγή 1kW απαιτείται επιφάνεια: στοιχεία μονοκρυσταλλικού πυριτίου: 7-9 m 2 στοιχεία πολυκρυσταλλικού πυριτίου: 9-11 m 2 στοιχεία άμορφου πυριτίου: 16-20 m 2 Τα ποσά διαφοροποιούνται, διότι η τεχνολογία κατασκευής των Φ/Β συνεχώς εξελίσσεται. Ένα πλήρες Φ/Β σύστημα μαζί με τις βάσεις ζυγίζει περίπου 15-20 Kg/m 2. Έτσι, στις περισσότερες περιπτώσεις δεν χρειάζεται περαιτέρω ενίσχυση των στατικών. Οι κατά παραγγελία διατάξεις μπορεί να έχουν μεγαλύτερο βάρος. Τα πλαίσια που χρησιμοποιούνται σε ηλιοροφές και αίθρια και κατά κανόνα είναι μονωμένα με διπλό ή τριπλό τζάμι έχουν 2 με 3 φορές μεγαλύτερο βάρος. Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν το βάρος ενός Φ/Β συστήματος είναι το είδος του πλαισίου και η μέθοδος διασύνδεσης. Μιακαλάσχεδιασμένηκαισυντηρημένηεγκατάσταση μπορεί να λειτουργήσει για περισσότερα από 20 έτη. Τα Φ/Β συστήματα εκτός από τα κινητά τους μέρη έχουν αναμενόμενη διάρκεια ζωής άνω των 30 ετών. Η μέχρι σήμερα εμπειρία δείχνει πως σε ένα Φ/Β σύστημα μπορεί να εμφανιστούν προβλήματα μόνο λόγω κακής εγκατάστασης. Άστοχες συνδέσεις, ανεπαρκές μήκος καλωδιώσεων, υλικά κατάλληλα για εφαρμογές συνεχούς ρεύματος κ.λ.π. είναι οι κυριότερες αιτίες προβλημάτων. Μια ακόμα τυπική αιτία δυσλειτουργίας είναι η ανεπάρκεια των ηλεκτρονικών τμημάτων (αντιστροφέας, συστήματα ελέγχου και ασφάλειας κ.λ.π.). 23

Φωτοβολταϊκά συστήματα Παράγοντες απόδοσης είδος του Φ/Β στοιχείου (κρυσταλλικού ή άμορφου πυριτίου) ημερήσια διακύμανση ηλιακής ακτινοβολίας (λόγω περιστροφής γης & εποχής του χρόνου) τοποθεσία περιοχής Βορειότερο γεωγραφικό πλάτος μικρότερη απόδοση κλίση (κατακόρυφη τοποθέτηση μικρότερη απόδοση) σκίαση (φυσικά ή τεχνητά εμπόδια, γειτονικά κτίρια ή αρχιτεκτονικά στοιχεία της ίδιας κατασκευής) απόκλιση από νότιο προσανατολισμό (απόκλιση έως και 20 απόδοση έως και 95% της μέγιστης) σωστή καλωδίωση και Η/Μ εξοπλισμός (υδατοστεγανότητα, ανθεκτικότητα στις υψηλές θερμοκρασίες, γείωση του συστήματος) αερισμός της πίσω πλευράς των Φ/Β στοιχείων, διότι η αύξηση της θερμοκρασίας τους αντιστρόφως ανάλογη της απόδοσής τους (για κάθε 1 C άνω των 25 C η απόδοση μειώνεται κατά 0,4-0,5%) Φωτοβολταϊκά συστήματα Απόδοση 21/6/2013 17/2/2013 24

Φωτοβολταϊκά συστήματα Σύγκριση σταθερών συστημάτων με συστήματα ηλιακής ιχνηλάτησης Ηλιακή ακτινοβολία Παραγόμενη ενέργεια Φωτοβολταϊκά συστήματα Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (kwh/ kwp) (για φωτοβολταϊκό σύστημα τοποθετημένο στη βέλτιστη κλίση) 25

Φωτοβολταϊκά συστήματα Μεγάλοι φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής Η.Ε. (2004) Ιδιοκτήτης Τοποθεσία Ισχύς ( kwp ) ΔΕΗ ΑΕ Κύθνος 100 ΔΕΗ ΑΕ Αρκοί 37.5 ΔΕΗ ΑΕ Αντικύθηρα 25 ΟΤΕ Αντικύθηρα 20 ΔΕΗ ΑΕ Γαύδος 20 I. Μ. Σίμωνος Πέτρας Αγ. Όρος 45 ΔΕΗ ΑΕ Σίφνος 60 ΡΟΚΑΣ ΑΙΟΛΙΚΗ ΑΒΕΕ Λασίθι 171.6 Αρτοποιία Θ. και Ι. Κλαπάκη Ο.Ε. Χανιά 60 ΓΕΡΜΑΝΟΣ ΑΒΕΕ Ηράκλειο 170 Λευκοσιδηρουργία Κρήτης ΑΕΒΕ -Creta Can Ηράκλειο 120 ΕΜΠ ( Κτήριο Χημικών Μηχανικών) Πολυτεχνειούπολη 50 Δήμος Ταύρου Ταύρος 12 Πηγή: Ρ.Α.Ε. - Σ.Ε.Φ. Φωτοβολταϊκά συστήματα Διασυνδεδεμένα: το σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το δίκτυο της Δ.Ε.Η. Τοποθετείται διπλός μετρητής για καταμέτρηση εισερχόμενης και εξερχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας) Αυτόνομα: για τη συνεχή εξυπηρέτηση, η εγκατάσταση πρέπει να περιλαμβάνει και μια μονάδα αποθήκευσης (μπαταρίες) και διαχείρισης της ενέργειας 26

Φωτοβολταϊκά συστήματα Σχηματική παράσταση ολοκληρωμένου συστήματος Φ Β 1. Σύστημα Φ Β στοιχείων 2. Αγωγός χαμηλής τάσης 3. Μετατροπέας συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο 4. Αγωγός τάσης δικτύου 5. Πίνακας διανομής Πηγή: περιοδικό ΚΤΙΡΙΟ, Οκτώβριος 2000 6. Ηλεκτρική εγκατάσταση δικτύου 7. Πίνακας με διπλής κατεύθυνσης μετρητή ενέργειας για λήψη και απόδοση ηλεκτρικής ενέργειας 8. Δίκτυο ηλεκτροδότησης της περιοχής Φωτοβολταϊκά συστήματα Πρόγραμμα: Φωτοβολταϊκά στις Στέγες Πρόγραμμα εγκατάστασης Φ/Β συστημάτων ισχύος μέχρι 10 kw σε δώματα και στέγες κτιρίων σε εντός & εκτός σχεδίου περιοχές (συμπεριλαμβανομένων και των στεγάστρων βεραντών) Κ.Υ.Α. των ΥΠ.ΑΝ., Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. & Υπουργείου Οικονομίας Ψηφίστηκε 4/6/2009 Τέθηκε σε ισχύ 1.7.2009 και ισχύει μέχρι και 31.12.2019 27

Φωτοβολταϊκά συστήματα Πρόγραμμα: Φωτοβολταϊκά στις Στέγες Το πρόγραμμα αφορά σε Φ/Β Συστήματα για παραγωγή ενέργειας που θα εγχέεται στο δίκτυο άρθ.1 2 δηλαδή πρόκειται για Διασυνδεδεμένα Φ/Β συστήματα Ο παραγωγός πουλάει όλη την παραγόμενη ενέργεια στο δίκτυο της Δ.Ε.Η. &συνεχίζει να αγοράζει προς 0.11 /kwh Τοποθετείται νέο ρολόϊ με διπλό μετρητή για την παραγόμενη από την εγκατάσταση ενέργεια και την προς διάθεση. Για παράδειγμα όταν παράγεται ηλεκτρική ενέργεια αξίας 250 καταναλώνεται ενέργεια αξίας 100 τότε ο παραγωγός λαμβάνει πιστωτικό λογαριασμό 150 Το πρόγραμμα απευθύνεται: Οικιακούς καταναλωτές και μικρές επιχειρήσεις (προσωπικό μέχρι 10 άτομα και ετήσιο τζίρο 2 εκατ. ), οι οποίοι έχουν στην κυριότητά τους το χώρο εγκατάστασης του Φ/Β Κ.Υ.Α. άρθ. 1 4 Οριζόντιες Ιδιοκτησίες (πολυκατοικίες). Δεδομένου ότι σε κάθε κτίριο επιτρέπεται η εγκατάσταση ενός και μόνο Φ/Β συστήματος απαιτείται πρακτικό ομόφωνης απόφασης της γενικής συνέλευσης ή έγγραφη συμφωνία όλων των συνιδιοκτητών του κτιρίου. Δεν θα επιτρέπεται η τοποθέτηση Φ/Β σε : - διατηρητέα κτίρια - παραδοσιακούς οικισμούς - απολήξεις κλιμακοστασίων εκτός εάν επιτρέπονται από τους ειδικούς όρους δόμησης των οικισμών και των κτιρίων αυτών. Το πρόγραμμα δεν ισχύει για τα μη διασυνδεδεμένα στο δίκτυο νησιά Κρήτη, Δωδεκάνησα, Κυκλάδες, νησιά Β.Α. Αιγαίου Το πρόγραμμα ισχύει για το ηπειρωτικό δίκτυο για τα διασυνδεδεμένα στο δίκτυο νησιά (Εύβοια, Ιόνια, Σποράδες, νησιά Αργοσαρωνικού) Φωτοβολταϊκά συστήματα Πρόγραμμα: Φωτοβολταϊκά στις Στέγες Κόστος επένδυσης ~ 3500-5.000 ανά εγκατεστημένο kw (εξαρτάται από τον εξοπλισμό & τη χώρα προέλευσης του) Επιμερισμός κόστους Φ/Β συστήματος: κόστος πάνελ ~70% κόστος inverter ~10% κόστος βάσεων στήριξης ~5% κόστος εγκατάστασης, μεταφορικών & λοιπών εξόδων ~15% Απόσβεση επένδυσης: ~ 7 χρόνια Στην επένδυση πρέπει να συνυπολογιστούν: Κόστος συντήρησης Μόνωση δώματος Μελέτες (τεχνική & στατική μελέτη 500-1.000 ) Νέο ρολόι με διπλό μετρητή (300-500 ) Τυχόν συνοδευτικός εξοπλισμός (π.χ. κάμερα, συναγερμός) Ασφάλιση του συστήματος από κλοπή ή δολιοφθορά Προϋποθέσεις ένταξης στο πρόγραμμα Η ύπαρξη ενεργής σύνδεσης κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος στο όνομα του κυρίου του Φ/Β, στο κτίριο όπου το σύστημα εγκαθίσταται. Οι οικιακοί καταναλωτές να καλύπτουν μέρος των αναγκών τους σε ζεστό νερό από Α.Π.Ε. π.χ. ηλιακό θερμοσίφωνα, βιομάζα, γεωθερμική αντλία θερμότητας κ.λ.π. Οι επιχειρήσεις να μην επιδοτούνται για το Φ/Β από εθνικά ή κοινοτικά προγράμματα. Η κατοχή του χώρου εγκατάστασης του Φ/Β συστήματος. ΠΡΟΣΟΧΗ: Υπάρχει ενδεχόμενο να πληρούνται όλες οι προϋποθέσεις αλλά η Δ.Ε.Η. να αρνηθεί τη σύνδεση του Φ/Β λόγω κορεσμένου δικτύου. Ο ενδιαφερόμενος μπορεί να ενημερωθεί και από το διαδικτυακό τόπο της Δ.Ε.Η. 28

Φωτοβολταϊκά συστήματα Πρόγραμμα: Φωτοβολταϊκά στις Στέγες Πλεονεκτήματα Ευνοϊκή τιμή πώλησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, ήτοι 0,55 /kwh για τις Συμβάσεις Συμψηφισμού (25ετούς διάρκειας) των ετών 2009, 2010, 2011 Η τιμή θα μειώνεται κατά 5% ετησίως για τις Συμβάσεις Συμψηφισμού που συνάπτονται από 1.1.2013 μέχρι και 31.12.2019 Καμία φορολογική ή ασφαλιστική υποχρέωση (άνοιγμα βιβλίων έναρξης εργασιών, έκδοση τιμολογίων, ασφάλιση, Φ.Π.Α., φορολογία εισοδήματος) για τον ενδιαφερόμενο, είτε είναι επιτηδευματίας, είτε όχι. Δεν εμπλέκονται η Ρ.Α.Ε. ή το ΥΠ.ΑΝ. στην όλη διαδικασία. Ο ενδιαφερόμενος απευθύνεται μόνο στην Τοπική Υπηρεσία Εμπορίας της Δ.Ε.Η., στην περιοχή όπου θα εγκατασταθεί το Φ/Β σύστημα, με την οποία συνάπτει δύο συμβάσεις (η μία αφορά τη σύνδεση του Φ/Β με το δημόσιο δίκτυο και την τοποθέτηση του νέου μετρητή και η άλλη είναι η σύμβαση πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας. Η μόνη Υπηρεσία όπου θα απευθυνθεί, εκτός της Δ.Ε.Η., είναι η Πολεοδομία η οποία θα εκδώσει την Έγκριση Εργασιών Μικρής Κλίμακας είτε αυθημερόν ή το ανώτερο σε 5 ημέρες. 70 ημέρες το διάστημα μεταξύ αίτησης και λειτουργία του Φ/Β Διαδικασία σύνδεσης του Φ/Β στο Δίκτυο Χαμηλής Τάσης 1. Αίτηση προς τη Δ.Ε.Η. Α.Ε., που περιλαμβάνει : (i) στοιχεία του κυρίου του Φ/Β (ii) στοιχεία της εγκατάστασης (iii) στοιχεία των Φ/Β πλαισίων και του αντιστροφέα (iv) υπεύθυνες δηλώσεις (v) καταβολή εφάπαξ ποσού 300 2. Η Δ.Ε.Η. εντός 20 ημερών προβαίνει σε διατύπωση Προσφοράς Σύνδεσης (ισχύει για 3 μήνες) περιγραφή & δαπάνη των έργων σύνδεσης 3. Έγκριση εκτέλεσης εργασιών μικρής κλίμακας & υπογραφή της Σύμβασης Σύνδεσης. Κατασκευή των έργων σύνδεσης εντός 20 ημερών, εφόσον δεν απαιτούνται νέα έργα δικτύου. 4. Αίτημα για τη σύναψη Σύμβασης Συμψηφισμού. Η διαδικασία ολοκληρώνεται εντός 15 ημερών από την παραλαβή της αίτησης. 5. Εγκατάσταση του Φ/Β από την εταιρεία 6. Αίτημα για την ενεργοποίηση της σύνδεσης και συνυποβολή (α) Αντίγραφου της Σύμβασης Συμψηφισμού (β) υπεύθυνη δήλωση μηχανικού για τη συνολική εγκατάσταση με τεχνική περιγραφή και ηλεκτρολογικό σχέδιο της εγκατάστασης (γ) υπεύθυνη δήλωση του κυρίου του Φ/Β, ότι σε όλη τη διάρκεια λειτουργίας του σταθμού δεν θα τροποποιηθούν οι παραπάνω ρυθμίσεις. Η σύνδεση ενεργοποιείται εντός 10 ημερών Τιμολόγηση Ενέργειας από ΑΠΕ Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας από: Τιμή Ενέργειας ( /MWh) Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά Αιολική ενέργεια που αξιοποιείται με χερσαίες εγκαταστάσεις ισχύος > 50 kw 87,85 99,45 Αιολική ενέργεια που αξιοποιείται με εγκαταστάσεις ισχύος 50 kw 250 Φωτοβολταϊκά έως 10 kwpeak στον οικιακό τομέα και σε μικρές επιχειρήσεις (σύμφωνα με το ειδικό πρόγραμμα για Φ/Β σε κτίρια - ΚΥΑ.12323/4.6.2009, Β 1079) 550 Υδραυλική ενέργεια που αξιοποιείται από μυησ με εγκατεστημένη ισχύ 15 MWe 87,85 Ηλιακή ενέργεια που αξιοποιείται από Ηλιοθερμικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής 264,85 Ηλιακή ενέργεια που αξιοποιείται από Ηλιοθερμικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με σύστημα 284,85 αποθήκευσης το οποίο εξασφαλίζει τουλάχιστον 2 ώρες λειτουργίας στο ονομαστικό φορτίο Γεωθερμική ενέργεια χαμηλής θερμοκρασίας (Ν.3175/2003, Α 207, αρθ.2, 1στ) 150 Γεωθερμική ενέργεια υψηλής θερμοκρασίας (Ν.3175/2003, Α 207, αρθ.2, 1στ) 99,45 Βιομάζα που αξιοποιείται από σταθμούς με εγκατεστημένη ισχύ 1 MW 200 (εξαιρουμένου του βιοαποδομήσιμου κλάσματος αστικών αποβλήτων) Βιομάζα που αξιοποιείται από σταθμούς με εγκατ. ισχύ > 1 MW και 5 MW (εξαιρουμένου 175 του βιοαποδομήσιμου κλάσματος αστικών αποβλήτων Βιομάζα που αξιοποιείται από σταθμούς με εγκατεστημένη ισχύ 5 MW (εξαιρουμένου του 150 βιοαποδομήσιμου κλάσματος αστικών αποβλήτων Αέρια εκλυόμενα από χώρους υγειονομικής ταφής και από εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού και Βιοαέρια από Βιομάζα (συμπεριλαμβανομένου και του βιοαποδομήσιμου 120 κλάσματος αποβλήτων), με εγκατεστημένη ισχύ 2 MW Αέρια εκλυόμενα από χώρους υγειονομικής ταφής και από εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού και Βιοαέρια από Βιομάζα (συμπεριλαμβανομένου και του βιοαποδομήσιμου 99,45 κλάσματος αποβλήτων), με εγκατεστημένη ισχύ > 2 MW Βιοαέριο που προέρχεται από Βιομάζα (κτηνοτροφικά και αγροτοβιομηχανικά οργανικά 220 υπολείμματα και απόβλητα) με εγκατεστημένη ισχύ 3 MW Βιοαέριο που προέρχεται από Βιομάζα (κτηνοτροφικά και αγροτοβιομηχανικά οργανικά 200 υπολείμματα και απόβλητα) με εγκατεστημένη ισχύ > 3 MW Λοιπές ΑΠΕ (συμπεριλαμβανομένων και των σταθμών ενεργειακής αξιοποίησης του 87,85 99,45 βιοαποδομήσιμου κλάσματος αστικών αποβλήτων που πληρούν τις προδιαγραφές της Ευρωπαϊκής νομοθεσίας όπως εκάστοτε αυτές ισχύουν) Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης (ΣΗΘΥΑ) 87,85 x ΣΡ (*) 99,45 x ΣΡ (*) 29

Τιμολόγηση Ενέργειας από ΑΠΕ Ειδικά για τα Φωτοβολταϊκά εισήχθησαν καινούργιες ρυθμίσεις αναπροσαρμόζοντας τις τιμές μεσοπρόθεσμα και συνδέοντάς τες απευθείας με την μέση Οριακή Τιμή του Συστήματος (μοτσ) μακροπρόθεσμα. Πιο συγκεκριμένα, η τιμολόγηση της ενέργειας από Φωτοβολταϊκούς σταθμούς (πλην εκείνων του ειδικού προγράμματος για Φ/Β σε κτίρια) γίνεται με βάση τον ακόλουθο πίνακα: ος / Μήνας Τιμή Ενέργειας ( /MWh) Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά Α Β Γ >100 kw <=100 kw >100 kw 2009Φεβρουάριος 400,00 450,00 450,00 2009 Αύγουστος 400,00 450,00 450,00 2010 Φεβρουάριος 400,00 450,00 450,00 2010 Αύγουστος 392,04 441,05 441,05 2011 Φεβρουάριος 372,83 419,43 419,43 2011 Αύγουστος 351,01 394,89 394,89 2012 Φεβρουάριος 333,81 375,54 375,54 2012 Αύγουστος 314,27 353,55 353,55 2013 Φεβρουάριος 298,87 336,23 336,23 2013 Αύγουστος 281,38 316,55 316,55 2014 Φεβρουάριος 268,94 302,56 302,56 2014 Αύγουστος 260,97 293,59 293,59 Για κάθε έτος ν από το 2015 και μετά 1,3 xμοτσ ν-1 1,4 xμοτσ ν-1 1,4 xμοτσ ν-1 Οι τιμές του πίνακα αυτού: α) μπορεί να μεταβάλλονται με απόφαση του Υπουργού Ανάπτυξης που εκδίδεται μετά από γνώμη της ΡΑΕ. Για την μεταβολή αυτή λαμβάνονται κυρίως υπόψη η διείσδυση των Φωτοβολταϊκών σταθμών στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας, ο βαθμός επίτευξης των εθνικών στόχων διείσδυσης των ΑΠΕ και οι επιπτώσεις για τον καταναλωτή από τη σχετική επιβάρυνση λόγω του ειδικού τέλους ΑΠΕ και, β) αναπροσαρμόζονται κάθε έτος, κατά ποσοστό 25% του δείκτη τιμών καταναλωτή του προηγούμενου έτους, όπως αυτός καθορίζεται από την Τράπεζα της Ελλάδος. Αν η τιμή που αναφέρεται στον παραπάνω πίνακα αναπροσαρμοσμένη κατά τα ανωτέρω, είναι μικρότερη της μέσης Οριακής Τιμής του Συστήματος, όπως αυτή διαμορφώνεται κατά το προηγούμενο έτος, προσαυξημένης κατά 30%, 40% και 40% αντίστοιχα για τις περιπτώσεις Α, Β και Γ του ανωτέρω πίνακα, η τιμολόγηση γίνεται με βάση τη μέση Οριακή Τιμή του Συστήματος του προηγούμενου έτους, προσαυξημένη κατά τους αντίστοιχους ως άνω συντελεστές. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Αξία (m ) και μέση τιμή Ενέργειας ( /MWh) από ΑΠΕ στο σύνολο της Επικράτειας (Ιαν.-Σεπτ. 2013) Πηγή: ΛΑΓΗΕ, 2013 30

Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας Στρεβλώσεις Δυσμενές ενεργειακό μίγμα Ποσοστό (%) εγκατεστημένης ισχύος ανά καύσιμο διασυνδεδεμένου συστήματος (2013) Σύνολο: 17.4 GW Ποσοστό (%) παραγωγής ενέργειας ανά καύσιμο διασυνδεδεμένου συστήματος (2013) Σύνολο: 50 TWh ΑΠΕ, 14.4 ΥΗΣ, 10.9 Εισαγωγές, 3.4 Φυσικού αερίου, 24.3 Λιγνιτικές, 46.9 Πετρελαικές, 0.0 Το Πακέτο 20-20-20 Με στόχο την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής η ΕΕ στις 9/3/2007 έθεσε τρεις στόχους μέχρι το 2020: μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά 20%, συμμετοχή των ΑΠΕ στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε 20% και μείωση των εκπομπών CO 2 κατά τουλάχιστον 20% σε σχέση με τα επίπεδα του 1990 Ειδικότερα από την Ελλάδα απαιτείται μείωση κατά 4% των εκπομπών του CO 2 μέχρι το 2020 31

Στρεβλώσεις Μεγάλες επιδοτήσεις σε οικονομικά ασύμφορες ΑΠΕ Παρότι, η τιμή της ενέργειας από Φ/Β κοστίζει 5 φορές περισσότερο από τις άλλες ΑΠΕ η εγκατεστημένη ισχύς αυξάνεται. Μόνο το 2013 πληρώσαμε σχεδόν 1.5 G για ηλεκτρική ενέργεια 3.6 TWh από Φ/Β. Εγκατεστημένη ισχύς (MW) Ηλεκτρική ενέργεια (GWh) Αξία ενέργειας /MWh Πληρωμές (M ) 32