Μετά από έναν μαραθώνιο εγκατάστασης φωτοβολταϊκών συστημάτων σε κάθε «κορφή και ραχούλα» της ηλιόλουστης χώρας μας, επιτέλους οι ιθύνοντες κατάλαβαν ότι το μοντέλο της απομακρυσμένης παραγωγής χωρίς συστήματα αποθήκευσης όχι μόνο δεν βοηθάει αλλά απειλεί με κατάρρευση το Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας της Ελλάδας.

Η Ελλάδα είναι μία από τις πλέον ηλιόλουστες χώρες τις Ευρώπης. Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην χώρα μας μπορεί να τροφοδοτήσει ολόκληρη την ήπειρο και να καταστήσει την Ελλάδα ουσιαστικό κόμβο στον παγκόσμιο ενεργειακό χάρτη.

Εδώ και δύο δεκαετίες περίπου και ενώ το κόστος των φωτοβολταϊκών πλαισίων ήταν μεγάλο, ο μόνος τρόπος να ενταχθούν στο ενεργειακό μίγμα ήταν μέσω επιδοτήσεων και κρατικών παρεμβάσεων-προγραμμάτων. Όπως βέβαια σε πολλά άλλα πράγματα, στην Ελλάδα το παρακάναμε λίγο. Αλόγιστα και χωρίς κεντρικό σχεδιασμό γεμίσαμε με φωτοβολταϊκά πάρκα τις ραχούλες και τις κορφές της χώρας, χωρίς να σκεφτεί κανείς πού θα αποθηκευτεί όλη αυτή η ενέργεια και πώς θα μεταφερθεί στα μεγάλα και ενεργοβόρα αστικά κέντρα.

Τί να την κάνουμε την ενέργεια που παράγεται στα Τρίκαλα ένα μεσημέρι του Αυγούστου όταν όλη η κατανάλωση γίνεται στην Σαντορίνη ή στην Μύκονο και κυρίως την νύχτα από τα κλιματιστικά; Πώς θα μεταφερθεί και πόση ενέργεια θα χαθεί «στον δρόμο» προς την Αθήνα;

Μοναδική λύση είναι τα χωρικά κατανεμημένα κτιριακά φωτοβολταϊκά με αποθήκευση. Η ενέργεια παράγεται στο σημείο που χρειάζεται και όση περισσεύει αποθηκεύεται για χρήση κατά τις νυχτερινές ώρες. Τόσο απλά!

Κτιριακά Φωτοβολταϊκά Συστήματα: Οι επιλογές

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα κατατάσσονται σε δύο κύριες κατηγορίες: α) τα αυτόνομα συστήματα (off-grid ή stand-alone photovoltaic systems) και β) τα διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά συστήματα (on-grid ή grid-connected).

Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα λειτουργούν ανεξάρτητα από το Δημόσιο Δίκτυο ηλεκτροδότησης (π.χ. ΔΕΗ), εξασφαλίζοντας την παραγωγή και κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς απαραίτητη διασύνδεση. Η περίσσεια ενέργειας που παράγεται αποθηκεύεται σε συστοιχίες συσσωρευτών για μελλοντική χρήση.

Αντιθέτως, τα διασυνδεδεμένα συστήματα είναι απευθείας συνδεδεμένα με το Δημόσιο Δίκτυο, χωρίς (συνήθως) να διαθέτουν συσσωρευτές, επιτρέποντας την άμεση τροφοδότηση της παραγόμενης ενέργειας στο δίκτυο.

Α. Διασυνδεδεμένα Φωτοβολταϊκά Συστήματα: Net Billing

Τα διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά είναι συστήματα που είναι συνδεδεμένα με το Δημόσιο Δίκτυο και λειτουργούν πλέον μόνο με το σύστημα του ταυτοχρονισμένου συμψηφισμού net billing, δηλαδή η παραγόμενη ενέργεια συμψηφίζεται άμεσα τη στιγμή της παραγωγής της. Σε αντίθεση με το σύστημα Net Metering, όπου η πλεονάζουσα ενέργεια πιστώνεται για μελλοντική χρήση, στο Net Billing η επιπλέον παραγόμενη ενέργεια εγχέεται στο δημόσιο δίκτυο και αποζημιώνεται από τον πάροχο βάσει τιμών Χρηματιστηρίου Ενέργειας.

Ένα βασικό μειονέκτημα του συστήματος Net Billing είναι η χαμηλή αποζημίωση της πλεονάζουσας ενέργειας κατά τις μεσημεριανές ώρες, καθώς η υψηλή παραγωγή φωτοβολταϊκών συστημάτων μειώνει την τιμή της κιλοβατώρας στην αγορά. Αντίθετα, τις απογευματινές και βραδινές ώρες, όταν η ζήτηση αυξάνεται, η τιμή του ρεύματος είναι υψηλότερη.

Η προσθήκη συσσωρευτών (μπαταριών) συμβάλλει στην αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, επιτρέποντας την αποθήκευση της πλεονάζουσας ενέργειας κατά τις μεσημεριανές ώρες. Όταν η ηλιοφάνεια μειώνεται, η αποθηκευμένη ενέργεια χρησιμοποιείται κατά προτεραιότητα, μειώνοντας την ανάγκη άντλησης ρεύματος από το δημόσιο δίκτυο.

Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα συστήματα Net Billing με μπαταρίες δεν προσφέρουν πλήρη ενεργειακή αυτονομία, όπως συμβαίνει με τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα καθώς συνήθως οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται είναι ακριβές και μικρές ενώ οι αντιστροφείς (inverters) δεν έχουν μετασχηματιστή και τεχνικά δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν ανεξάρτητα για πολλές ώρες και μέρες τα ηλεκτρικά φορτία χωρίς την ύπαρξη Δικτύου.

Παράδειγμα Net Billing σε κατοικία

Ένα μέσο ελληνικό νοικοκυριό καταναλώνει ετησίως περίπου 6.000 – 7.000kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Η εγκατάσταση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος 4kW με συσσωρευτή 5kWh ανέρχεται σε κόστος περίπου 12.000€, προσφέροντας τη δυνατότητα πλήρους κάλυψης των ετήσιων ενεργειακών αναγκών και εξάλειψης του κόστους ηλεκτρικού ρεύματος.

Με την εφαρμογή της φορολογικής έκπτωσης για ενεργειακή αναβάθμιση κατοικιών, το συνολικό κόστος της εγκατάστασης μειώνεται σε περίπου 8.000€, ενώ η ετήσια εξοικονόμηση από το κόστος ρεύματος εκτιμάται στις 1.300€. Συνεπώς, η περίοδος απόσβεσης της επένδυσης διαμορφώνεται περίπου στα 6 έτη, καθιστώντας το φωτοβολταϊκό σύστημα net billing μια οικονομικά αποδοτική και πλήρως βιώσιμη λύση για την ενεργειακή αυτονομία των νοικοκυριών.

Παράδειγμα Net Billing σε Ξενοδοχείο

Υποθέτουμε μικρή ξενοδοχειακή επιχείρηση με ετήσια κατανάλωση περίπου 80.000kWh. Το προτεινόμενο φωτοβολταϊκό έχει ισχύ 40kWp με ετήσια παραγωγή 60.000kwh και κόστος περίπου 30.000€ επιπλέον ΦΠΑ. Λαμβάνοντας υπόψη την έκπτωση του ΦΠΑ και τις αποσβέσεις παγίων του συστήματος ως δαπάνη της επιχείρησης η απόσβεση της επένδυσης εκτιμάται ότι θα γίνει χρονικά σε λιγότερο από 5 έτη. Επειδή η κατανάλωση γίνεται κυρίως καλοκαίρι και ημέρα (πισίνες, κλιματιστικά) μπορεί να μην χρησιμοποιηθεί μπαταρία στην περίπτωση του ξενοδοχείου.

Β. Αυτόνομα Φωτοβολταϊκά

Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούν λύση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που βασίζεται αποκλειστικά στην ηλιακή ακτινοβολία (αυτόνομα όπως φανερώνεται και από το όνομά τους, χωρίς δηλαδή να είναι αναγκαία η διασύνδεση με το Δίκτυο). Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η παραγόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται τόσο για την κάλυψη των ηλεκτρικών αναγκών του χρήστη όσο και για τη φόρτιση μιας συστοιχίας συσσωρευτών. Σε περιόδους χαμηλής ηλιοφάνειας ή κατά τη διάρκεια της νύχτας, η αποθηκευμένη ενέργεια αξιοποιείται για την ηλεκτροδότηση των καταναλώσεων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα αυτόνομα συστήματα υποστηρίζονται επιπλέον από ανεμογεννήτριες ή γεννήτριες παραγωγής ρεύματος (Η/Ζ) για την ενίσχυση της ενεργειακής αυτονομίας.

Το βασικό πλεονέκτημα των αυτόνομων φωτοβολταϊκών είναι η ενεργειακή ανεξαρτησία, καθώς επιτρέπουν τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς διασύνδεση με το δημόσιο δίκτυο. Επιπλέον, η εγκατάστασή τους μπορεί να αποδειχθεί οικονομικά συμφέρουσα, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις όπου το κόστος διασύνδεσης ενός κτιρίου με το δίκτυο είναι υψηλό. Παράλληλα, χρησιμοποιούνται και ως εφεδρικές (back-up) λύσεις για την αντιμετώπιση συχνών διακοπών ρεύματος. Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά την τελευταία δεκαετία επιλέγονταν κυρίως για κατοικίες και επιχειρήσεις που βρίσκονταν εκτός δικτύου, είτε λόγω κόστους διασύνδεσης είτε για λόγους ενεργειακής αυτονομίας. Τα τελευταία χρόνια όλο και πιο συχνά είναι η κύρια επιλογή για μόνιμες κατοικίες εντός αστικού ιστού, για παράδειγμα για την τροφοδότηση των κλιματιστικών το καλοκαίρι ή του φορτιστή ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου.

Παράδειγμα: Αυτόνομο φωτοβολταϊκό για κατοικία

Ως χαρακτηριστικό παράδειγμα εφαρμογής λαμβάνεται εξοχική κατοικία χωρίς πρόσβαση στο δημόσιο δίκτυο, είτε για οικονομικούς και πολεοδομικούς λόγους είτε για λόγους ενεργειακής ανεξαρτησίας.

Σε ένα τέτοιο σενάριο, οι βασικές ανάγκες ηλεκτροδότησης περιλαμβάνουν τη λειτουργία ψυγείου, φωτισμού, τηλεόρασης, ανεμιστήρα, laptop και φορτιστών, κλιματιστικό, πλυντήριο, ηλεκτρική κουζίνα, κάμερες συναγερμό, με συνολική ημερήσια κατανάλωση περίπου 15-20kWh τους θερινούς μήνες και τα Σαββατοκύριακα τον υπόλοιπο χρόνο.

Για την παραγωγή 15-20kWh κατά τη θερινή περίοδο απαιτείται φωτοβολταϊκή εγκατάσταση ισχύος τουλάχιστον 3500Wp (π.χ. εννέα φωτοβολταϊκά πάνελ των 400Wp). Επιπλέον, για την εξασφάλιση αυτονομίας για περίπτωση συννεφιάς, απαιτείται συστοιχία συσσωρευτών λιθίου (αντοχή πάνω από 15 έτη) χωρητικότητας περίπου 15-25kwh, ενώ ένας αντιστροφέας 8000VA είναι επαρκής για την κάλυψη των ηλεκτρικών αναγκών του νοικοκυριού.

Το συνολικό κόστος προμήθειας και εγκατάστασης ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος αυτών των προδιαγραφών κυμαίνεται από 12.000 € έως 15.000 €. Συγκριτικά, η μόνη εναλλακτική για την ηλεκτροδότηση μιας τέτοιας κατοικίας είναι μια ηλεκτρογεννήτρια, η οποία, πέρα από τη θορυβώδη λειτουργία και τις συχνές βλάβες, συνεπάγεται αυξημένη κατανάλωση υγρών καυσίμων, καθιστώντας το φωτοβολταϊκό σύστημα μια πιο αξιόπιστη και οικονομική επιλογή μακροπρόθεσμα.

Παράδειγμα: Αυτόνομο φωτοβολταϊκό για φόρτιση αυτοκινήτου

Αν υποθέσουμε αυτοκίνητο με μπαταρία 50kwh το οποίο μπορεί να διανύσει πλήρως φορτισμένο 400 χιλιόμετρα και ο χρήστη θέλει να διανύει 100 χιλιόμετρα την ημέρα τότε θα καταναλώνει ημερησίως το 1/4 της μπαταρίας δηλαδή 12kwh. Ένα αυτόνομο σύστημα με 12kwh ημερήσια παραγωγή και κόστος κάτω από 10.000€ μπορεί να καλύψει την φόρτιση και κατά συνέπεια τις μετακινήσεις σας από και προς την εργασία σας με τον

Πέρα από τα περιβαλλοντικά οφέλη, κάθε ενδιαφερόμενος μπορεί να κερδίσει από τον ήλιο χρήματα, ανεξαρτησία και άνεση. Χωρίς να χρειάζονται επιδοτήσεις και κρατικά προγράμματα το μέσο ελληνικό νοικοκυριό μπορεί να αποκτήσει την ενεργειακή του ανεξαρτησία και αυτονομία χωρίς να ξοδέψει μία περιουσία. Επιγραμματικά, αν κανείς θέλει ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς σύνδεση με το δίκτυο τότε θα επιλέξει ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό με μπαταρίες. Αν κάποιο κτίριο έχει μεγάλη κατανάλωση ένα φωτοβολταϊκό αυτοπαραγωγής net billing μπορεί να μειώσει το κόστος λογαριασμών ρεύματος έως και 60%. Μοναδική προϋπόθεση, να απευθυνθείτε σε μία έμπειρη και αξιόπιστη εταιρεία εξειδικευμένη στα κτιριακά φωτοβολταϊκά συστήματα.

Άρθρο του κ. Μιχαήλ Νικ. Πέτσιου, Διδάκτορος ΕΜΠ, Διπλ. Ηλεκτρολόγου Μηχανικού, Γενικού Δ/ντη και ιδρυτή της MP-Energy