Τεχνολογία Φωτοβολταϊκών Συστημάτων και Δυνατότητες Ανάπτυξης των Εφαρμογών στην Ελλάδα Ευστράτιος Θωμόπουλος Δρ Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Χρήστος Πρωτογερόπουλος Δρ Μηχανολόγος Μηχανικός
Εισαγωγή Η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτοβολταϊκού (Φ/Β) φαινομένου. Το Φ/Β φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839. Στη δεκαετία του 50 χρησιμοποιήθηκε για εφαρμογές στο διάστημα. Σήμερα εφαρμόζεται παγκοσμίως σε μια πληθώρα περιπτώσεων με ποικίλες ενεργειακές απαιτήσεις. Η αυξημένη ηλιοφάνεια στην Ελλάδα σε σχέση με άλλες Ευρωπαϊκές χώρες προσφέρει άφθονη ηλιακή ενέργεια. 2
Ηλιακή Ενέργεια Διάχυτη ακτινοβολία Ολική ακτινοβολία 1000 800 1.500 kwh ετήσια σε οριζόντια επιφάνεια 1 m 2 Ακτινοβολία (W/m 2 ) 600 400 200 0 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Ώρα Ημέρας 3
Φ/Β Πλαίσια Πυρίτιο Ισχύς αιχμής (Wp) Απόδοση 14% Ετήσια παραγωγή 4200 kwh από σύστημα 3 kwp καλύπτουν τις ανάγκες τετραμελούς οικογένειας 4
Αυτόνομα Φ/Β Συστήματα Φ/Β Συστοιχία Ελεγκτής Φόρτισης Μπαταρίες = ~ Αντιστροφέας Έ ξοδος εναλλασσόμενου ρεύματος Έξοδος συνεχούς ρεύματος 5
Διασυνδεδεμένα Φ/Β Συστήματα = ~ Δίκτυο Αντιστροφέας Φ/Β Συστοιχία Φορτίο 6
Υβριδικά Φ/Β Συστήματα Ελεγκτής Φόρτισης = ~ Αντιστροφέας Έ ξοδος εναλλασσόμενου ρεύματος Φ/Β Συστοιχία Μπαταρίες G Γεννήτρια πετρελαίου ~ = Ανορθωτής 7
Τεχνοοικονομικά Στοιχεία Κόστος Εγκατάστασης ανά Wp Διασυνδεδεμένο Σύστημα: 5 έως 7 Αυτόνομο Σύστημα: 8 έως 10 Ένα Φ/Β σύστημα ονομαστικής ισχύος 10 kwp καταλαμβάνει επιφάνεια 100 μ 2 καιέχειετήσια δυνατότητα παραγωγής στην Ελλάδα περίπου 14,5 ΜWh ηλεκτρικής ενέργειας. Αντιστοιχεί σε αποφυγή 14 tn CO2 ρύπων από λιγνίτη. 8
Τυπική Ημερήσια Λειτουργία Φ/Β Συστήματος σε Κτίριο Φ/Β Ενέργεια στο Δίκτυο Ηλιακή Ενέργεια από Φ/Β Ηλεκτρική Ισχύς Ενεργειακή Κατανάλωση Ηλεκτρισμός από το Δίκτυο Ηλεκτρισμός από το Δίκτυο 0:00 6:00 12:00 18:00 24:00 Κανονική Τιμή Υψηλή Τιμή Κανονική Τιμή 9
Τυπική Εφαρμογή Φ/Β Συστήματος στην Ελλάδα Διαμονές Ηλιακή Ακτινοβολία, [kwh/m²] Μήνες Έτους 10
Πλεονεκτήματα Μηδενικές εκπομπές ρύπων κατά τη λειτουργία Μεγάλη διάρκεια ζωής, εγγύηση 25 έτη για τα Φ/Β πλαίσια Αθόρυβη λειτουργία Χαμηλό μεταφορικό κόστος Υψηλή αξιοπιστία, δεν υπάρχουν κινητά μέρη Δυνατότητα κάλυψης ευρείας κλίμακας εφαρμογών Προσαρμοστικότητα σε υπάρχουσες κατασκευές Επεκτασιμότητα του συστήματος 11
Λόγοι Προώθησης των Φ/Β στην Ελλάδα Αξιοποίηση μιας εγχώριας και ανανεώσιμης πηγής ενέργειας που είναι σε αφθονία με συμβολή στην ασφάλεια παροχής ενέργειας Υποστήριξη του τουριστικού τομέα για καλύτερο περιβάλλον και οικολογικό τουρισμό, ιδιαίτερα στα νησιά Ενίσχυση του ηλεκτρικού δικτύου στις ώρες των μεσημβρινών αιχμών, ιδιαίτερα κατά την θερινή περίοδο έλλειψης ή πολύ υψηλού κόστους αιχμής, όπου τα Φ/Β παράγουν το μεγάλο μέρος ηλεκτρικής ενέργειας Μείωση των απωλειών του δικτύου, με την παραγωγή στον τόπο της κατανάλωσης, ελάφρυνση των γραμμών και χρονική μετάθεση των επενδύσεων στο δίκτυο Κοινωνική προσφορά του παραγωγού / καταναλωτή και συμβολή στη βιώσιμη ανάπτυξη Ανάπτυξη οικονομικών δραστηριοτήτων με έντονη συμβολή σε αναπτυξιακούς και κοινωνικούς στόχους (νέες θέσεις εργασίας) Ανάπτυξη βιομηχανικών δραστηριοτήτων εντός και εκτός της χώρας 2005: 2 βιομηχανίες για κατασκευή Φ/Β, 3 ΜΜΕ για ανάπτυξη ηλεκτρονικών ισχύος και 2 μονάδες παραγωγής μπαταριών για Φ/Β εφαρμογές 12
Παγκόσμια Αγορά Εγκατεστημένων Φ/Β Μέγεθος Αγοράς, [MWp] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 36% ετήσια 1998 1999 2000 2001 2002 2003 +60% ανά έτος 15% ανά έτος Αυτόνομα & Μικρές Εφαρμογές Διασυνδεδεμένα Πρόβλεψη Πηγή: EPIA 20 th AGM, Athens 2004 13
Αγορά Φ/Β στις Ευρωπαϊκές Χώρες Εγκατεστημένη Ισχύς Φ/Β στην Ευρώπη το 2003, [MWp] 397,6 Δείκτες Ευρωπαϊκής Βιομηχανίας Φ/Β: Περισσότερες από 15.000 θέσεις εργασίας Ετήσιο κύκλο εργασιών 1 δισ. Αύξηση αγοράς 33% στην περίοδο 2002-2003 Υψηλής τεχνολογίας προϊόντα Υψηλής τεχνολογίας απασχόληση Επενδύσεις σε Έρευνα και Καινοτόμα προϊόντα 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1,06 1,89 2,07 2,2 3,4 3,5 3,56 5,53 16,83 21,71 26,02 27,26 48,63 Πηγή: Eurobserv'ER 14
Αγορά Φ/Β σε Επιλεγμένες Χώρες Πωλήσεις Φ/Β, [MWp] 700 600 500 400 300 200 100 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Ιαπωνία Γερμανία ΗΠΑ Υπόλοιπος Κόσμος 15
Κύριες Φ/Β Εγκαταστάσεις στην Ελλάδα Φ/Β Συστήματα ΔΕΗ σε Νησιά Φ/Β σύστημα 100kWp στην Κύθνο (1983) Φ/Β σύστημα 60kWp στη Σίφνο (1999) 16
Κύριες Φ/Β Εγκαταστάσεις στην Ελλάδα Υπηρεσία Φάρων Π.Ν. Αναμεταδότες ΟΤΕ ~70kWp συνολική Φ/Β ισχύς σε περίπου 900 φάρους στον Ελλαδικό χώρο ~100kWp εγκατεστημένα Φ/Β σε αυτόνομα τηλεπικοινωνιακά συστήματα 17
Κύριες Φ/Β Εγκαταστάσεις στην Ελλάδα Πιλοτικές Εφαρμογές ΚΑΠΕ και Άλλων Ερευνητικών Φορέων 18
Εγκατεστημένη Ισχύς Φ/Β στην Ελλάδα εκτίμηση ΚΑΠΕ Ετήσια Εγκατεστημένη Ισχύς, [kwp] 400 300 200 100 0 2500 2000 1500 1000 500 0 Συνολική Ισχύς, [kwp] 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Ετήσια ισχύς Συνολικά εγκατεστημένη ισχύς 19
Στατιστικά Στοιχεία Φ/Β Εφαρμογών στην Ελλάδα Μερίδια Αγοράς Φ/Β Συστημάτων, Εκτιμήσεις ΚΑΠΕ 2002 5% 1% 5% 8% 30% Παραγωγή Ενέργειας από Φ/Β 2002: 2.3GWh 2003: 2.7GWh Κύκλος Εργασιών Βιομηχανίας Φ/Β ~ 3.0M 51% Αυτόνομες Κατοικίες Αυτόνομες Αγροτικές Λοιπές Εφαρμογές Συνδεδεμένες στο δίκτυο Τηλεπικοινωνίες/Αναμεταδότες Εξωτερικός φωτισμός Δυναμικό Βιομηχανίας Φ/Β 60 70 άτομα Ετήσιος Εθνικός Προϋπολογισμός για Ε&Α ~ 2.2M για τεχνολογίες Φ/Β Διασυνδεδεμένα Φ/Β Οι περισσότερες μονάδες είναι εγκατεστημένες στα νησιά 20
Ισχύον Καθεστώς για Διασύνδεση Φ/Β Ανεπαρκές έως αρνητικό θεσμικό πλαίσιο (π.χ. τα Φ/Β κατατάσσονταν μέχρι το 2000 στις «οχλούσες βιομηχανίες», άρα εξοστρακίζονται από πόλεις / οικισμούς) Άσκοπες διαδικασίες αδειοδότησης Υπερβολικές απαιτήσεις για έκδοση περιβαλλοντικών όρων Προβλήματα πρόσβασης και σύνδεσης στο δίκτυο Φ/Β > 20kWp: άδεια παραγωγής από την ΡΑΕ, άδεια εγκατάστασης / χωροθέτησης με έγκριση περιβαλλοντικών όρων από Νομαρχία ή Περιφέρεια, άδεια λειτουργίας, διαδικασίες σύνδεσης στο δίκτυο ΔΕΗ κλπ. Φ/Β < 20kWp: παραστατικό της αρμόδιας πολεοδομικής υπηρεσίας ότι η εγκατάσταση μπορεί να συνδεθεί με το δίκτυο της ΔΕΗ καθώς και άλλα τέσσερα δικαιολογητικά για την σύνδεση στο δίκτυο της ΔΕΗ. Τιμή αγοράς Φ/Β kwh: ~ 0,065 διασυνδεδεμένο, ~ 0,080 γιατανησιά ΕΠΑν: οικονομική υποστήριξη για τα Φ/Β έωςτο50% της επένδυσης 21
Συμπεράσματα ΗΦ/Βτεχνολογία είναι μια ώριμη τεχνολογία και οι εφαρμογές της βρίσκονται σε μεγάλη ανάπτυξη σε παγκόσμιο επίπεδο. ΗανάπτυξητωνΦ/Β εφαρμογώνστην Ελλάδα θα έχει πολλαπλά οφέλη για τους καταναλωτές, την εταιρεία ηλεκτρισμού και την εθνική οικονομία. 22