Τα αυτόνομα Φ/Β συστήματα είναι η ιδανική επιλογή για όσους επιζητούν απόλυτη ενεργειακή αυτονομία. Είναι η βέλτιστη και πολλές φορές η μοναδική λύση σε περιπτώσεις χωρίς διασύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο.

Διαθέτουν μία σειρά από άλλα πλεονεκτήματα όπως:

• Λειτουργούν σταθερά προστατεύοντας τις συσκευές από διακοπές και υπερτάσεις.
• Δεν μολύνουν το περιβάλλον με ρύπους. Με μόνο 3kWp σύστημα θα αποφύγουμε την έκκληση 1 τόνου CO₂ σε 20 χρόνια.
• Λειτουργούν εντελώς αθόρυβα.
• Απαιτούν ελάχιστη συντήρηση
• Έχουν υψηλή απόδοση με πολύ σύντομες αποσβέσεις.
• Βοηθούν στην απεξάρτηση του πλανήτη από τους υδρογονάνθρακες.
• Έχουν μεγάλη προσαρμοστικότητα, αξιοπιστία και διάρκεια ζωής.
• Το κόστος ενέργειας δεν επηρεάζεται από τις τιμές του πετρελαίου και είναι σταθερό.
• Λειτουργούν σαν φορτιστές για ηλεκτρικά συστήματα μεταφοράς όπως ποδήλατα, scooter και αυτοκίνητα.

Πως λειτουργεί;

Σε ένα αυτόνομο σύστημα τα φωτοβολταϊκά πάνελ συλλέγουν μέρος της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας μέσω των κυψελών και τη μετατρέπουν σε συνεχές ρεύμα (DC). Έπειτα, μέσω του έξυπνου ρυθμιστή φόρτισης MPPΤ το ρεύμα αυτό κατευθύνεται ένα μέρος προς τον αντιστροφέα inverter, ο οποίος μετατρέπει το συνεχές ρεύμα (DC) σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Όταν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια ο χρήστης παίρνει πίσω την αποθηκευμένη ενέργεια από τις μπαταρίες μέχρι ενός ορίου εκφόρτισης (C) π.χ. 60% ώστε να διαφυλαχθεί η μακροζωία των μπαταριών. Η αυτονομία εξαρτάται στο μεγαλύτερο βαθμό από την χωρητικότητα των μπαταριών η οποία μετριέται σε (Ah) και πολλαπλασιαζόμενη με την τάση (V) μας δίνει την ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας σε (Wh).

Επιλογή συστήματος

Για την επιλογή του συστήματος αναλύονται οι ενεργειακές ανάγκες (φορτία συσκευών), ο τρόπος λειτουργίας τους (ταυτόχρονα ή διαδοχικά) καθώς και ο χρόνος λειτουργίας σε συνδυασμό με την κατανομή των φορτίων χειμώνα-καλοκαίρι. Επίσης, εξετάζεται ο χώρος όπου θα τοποθετηθούν τα πάνελ και ο τύπος του συστήματος (απλό ή υβριδικό).

Κόστος

Η τιμή ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος είναι ανάλογη των απαιτήσεων. Το κόστος στο μεγαλύτερο βαθμό αφορά τα υλικά κατασκευής και κυρίως τις μπαταρίες. Ένα καλό σύστημα με ποιοτικά επώνυμα υλικά θα αντέξει περισσότερο άρα θα αποσβέσει γρηγορότερα, θα έχει επίσημες εγγυήσεις αντιπροσωπείας/κατασκευαστή και θα αποδίδει χωρίς προβλήματα με ασφάλεια για όλη την διάρκεια ζωής του.

Η ανάπτυξη των Φ/Β σε γεωργικές εκτάσεις υπήρχε από την αρχή των φωτοβολταϊκών κοινής ωφέλειας, αλλά, σε ορισμένες περιπτώσεις, οι καλλιέργειες αντικαταστάθηκαν από Φ/Β και έτσι η χρήση της γης μετατοπίστηκε κυρίως από τη γεωργία προς την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Με υψηλότερα ποσοστά διείσδυσης των Φ/Β, ο ανταγωνισμός για τη γη μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη των Φ/Β σε ορισμένες χώρες. Η διπλή χρήση της γης είναι μια επιλογή που διερευνάται διεξοδικά σε όλο τον κόσμο για την αντιμετώπιση αυτού του θέματος.

Το δυναμικό των Φ/Β στη γεωργική γη και ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να συμβάλει στην επίτευξη των στόχων για τις ΑΠΕ έχει επισημανθεί σε ορισμένες περιοχές και το ενδιαφέρον αλλά και η απροθυμία έχουν αυξηθεί. Από τη μία πλευρά, το δυναμικό της αγοράς αγροτικών Φ/Β είναι ασύγκριτο. Ένα παράδειγμα της δυνητικής σχετικής βαρύτητας αυτού του τομέα, στην Ιαπωνία μια χαρτογράφηση όλων των γεωργικών εκτάσεων που είναι κατάλληλες για Φ/Β κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μόλις το 10% θα μπορούσε να καλύψει 440 GW, ενώ 6,5 GW έχουν εγκατασταθεί το 2021 για όλους τους τομείς φθάνοντας σε 78,2 GW αθροιστική εγκατεστημένη ισχύ. Η προοπτική της Νότιας Κορέας για την ανάπτυξη των αγροτικών Φ/Β είναι 10 GW το 2030, δηλαδή το ήμισυ της αθροιστικής εγκατεστημένης ισχύος στο τέλος του 2021 (21,5 GW). Στη Γαλλία, μεταξύ 5 και 10 GW θα μπορούσαν να εγκατασταθούν χρησιμοποιώντας το 0,1% της γεωργικής γης (η γεωργική γη καλύπτει το ήμισυ της γαλλικής επικράτειας), ενώ οι ετήσιες εγκαταστάσεις πέτυχαν 3,4 GW το 2021. Το δυναμικό του 1% της γεωργικής γης της Ευρωπαϊκής Ένωσης είχε υπολογιστεί σε 410 GW, ενώ 29,3 GW εγκαταστάθηκαν στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2021.

Στις περισσότερες χώρες η αγροτική φωτοβολταϊκή ενέργεια ή η φωτοβολταϊκή ενέργεια σε γεωργική γη χωρίζεται σε τομείς:

• Φ/Β συστήματα πάνω από τις καλλιέργειες ή τα φυτά. Το σύστημα επιτρέπει την καλλιέργεια διαφορετικών ειδών καλλιεργειών με μειωμένη ηλιακή ακτινοβολία, επιτρέποντας την καλύτερη ανάπτυξη σε ηλιόλουστες περιοχές και ενδεχομένως νέα επιχειρηματικά μοντέλα, όπως η ανάκτηση κατεστραμμένων καλλιεργειών για παράδειγμα ή η καλλιέργεια διαφορετικών καλλιεργειών που δεν θα ήταν κερδοφόρες σε ορισμένες περιοχές. Αυτή η διπλή χρήση επιβάλλει ένα διαφορετικό είδος φωτοβολταϊκών συστημάτων, τα οποία μπορούν σε ορισμένες περιπτώσεις να αλλάξουν τη θέση τους, από οριζόντια σε κατακόρυφη και να σχεδιαστούν είτε για να μεγιστοποιήσουν τη φωτοβολταϊκή παραγωγή είτε για να μεγιστοποιήσουν την παραγωγή καλλιεργειών ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες. Τα συστήματα παρακολούθησης δεν είναι το μόνο στοιχείο που μπορεί να συμβάλει στη διατήρηση ή την ενίσχυση της γεωργικής παραγωγής, η οποία αποτελεί προϋπόθεση για να χαρακτηριστεί ως αγρο-Φ/Β. Η κερδοφορία της γεωργικής παραγωγής πρέπει να κυριαρχεί και η παραγωγή ενέργειας αποτελεί προστιθέμενη αξία.
• Καλλιέργειες, βοσκότοποι, κτηνοτροφία μεταξύ Φ/Β. Τα συστήματα πρέπει να επιτρέπουν στη γη να διατηρεί τον γεωργικό της προορισμό. Ο χώρος μεταξύ σειρών ή υψών προσαρμόζονται. Τα συστήματα αυτά είναι οικονομικά αποδοτικά. Η ενεργειακή παραγωγή κυριαρχεί, αλλά η γεωργική παραγωγή πρέπει να διατηρηθεί.

Η τεχνολογία των Φ/Β μπορεί να χρησιμοποιείται για να τροφοδοτεί μια εγκατάσταση του αγροτικού τομέα (π.χ. αντλιοστάσια) της διασυνοριακής περιοχής Ελλάδας – Αλβανίας, διότι:

• Η παραγόμενη ενέργεια με τη χρήση φωτοβολταϊκών και η κατανάλωση νερού θα μπορούσαν να εξισορροπηθούν ευκολότερα απ’ ότι με τη χρήση άλλων ΑΠΕ.
• Τα Φ/Β συστήματα χρησιμοποιούν λιγότερες τεχνολογικές διεργασίες για τον μετασχηματισμό της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική.
• Τα Φ/Β συστήματα μπορούν να βρίσκονται δίπλα ή εντός των εγκαταστάσεων, του κάθε δημοσίου τομέα.
• Η παροχή ενέργειας μέσω Φ/Β μπορεί να υβριδοποιηθεί με άλλες μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συνδέοντας την εγκατάσταση με το δίκτυο ή με μια ηλεκτρογεννήτρια ντίζελ ώστε να εξασφαλιστεί ενεργειακή επάρκεια υπό όλες τις συνθήκες.

Κρίσιμο στοιχείο του σχεδιασμού είναι να προσδιοριστεί η απαιτούμενη ισχύς του συστήματος παραγωγής ενέργειας με Φ/Β, Pel,PV (W). Κρίσιμα δεδομένα που απαιτούνται για αυτόν τον σχεδιασμό είναι ο  όγκος των ταμιευτήρων της εγκατάστασης διαχείρισης νερού  Vop (m3) και συνολική ισχύς PPS (W) του κύριου αντλιοστασίου (MPS).

Η κάθε υπηρεσία του δημοσίου και ευρύτερου δημοσίου τομέα θα μπορεί  να χρησιμοποιεί το Φ/Β σύστημα που λειτουργεί μαζί με τους  ταμιευτήρες προκειμένου να παρέχεται συνεχής παροχή νερού

Σύστημα Φ/Β-Αντλιοστάσιο-Ταμιευτήρας

Ο Οικιακός Τομέας αποτελεί μια μεγάλη και πολύπλευρη πρόκληση όσον αφορά την προσπάθεια εξοικονόμησης Ενέργειας, καθώς είναι δύσκολη η χρήση περιοριστικών μέτρων που αφορούν την κατανάλωση Ενέργειας για θέρμανση / ψύξη, φωτισμό ή άλλες οικιακές χρήσεις. Ως εκ τούτου, προτείνεται ανεπιφύλακτα από όλους τους φορείς η εγκατάσταση οικιακών Φ/Β συστημάτων στα δώματα ή τις στέγες των κτιρίων ώστε να δημιουργηθεί μια ικανοποιητικά συνολική εγκατεστημένη ισχύ στην διασυνοριακή περιοχή που θα συνεισφέρει ουσιαστικά στην πράσινη μετάβαση και αειφορία.

Στην Ελλάδα, για οικοδομικές άδειες που υποβάλλονται από την 1η.1.2023 ειδικά για κτίρια κατοικιών, η ελάχιστη ισχύς των φωτοβολταϊκών συστημάτων ανέρχεται σε 2 kWp για κτίρια με 2 διαμερίσματα, 3 kWp για κτίρια με 3-5 διαμερίσματα και 6 kWp για κτίρια με 6 και πλέον διαμερίσματα. Σε περίπτωση εγκατάστασης και συστήματος αποθήκευσης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, η ελάχιστη χωρητικότητα των συστημάτων αυτών ανέρχεται σε 6 kWh για κτίρια κατοικιών με έως και 2 διαμερίσματα, 12 kWh για κτίρια με 3-5 διαμερίσματα και 18 kWh για κτίρια με 6 και πλέον διαμερίσματα.

Το πρόγραμμα «φωτοβολταϊκά στη στέγη» με το οποίο τοποθετείται ένα φωτοβολταϊκό και όλο το ρεύμα πωλείται στη Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού με σταθερή τιμή 8,7 λεπτά/kWh για 20 χρόνια είναι σε ισχύ. Το πρόγραμμα προβλέπει εγκατάσταση Φωτοβολταϊκών Συστημάτων με ισχύ έως και 6 kWp σε στέγες, ταράτσες κτιρίων, βεράντες, στέγαστρα και όμορα οικόπεδα. Η λύση αυτή υπερτερεί έναντι του ενεργειακού συμψηφισμού netmetering στην περίπτωση οικημάτων που έχουν μικρή και σποραδική κατανάλωση, όπως π.χ. τα εξοχικά.

Πως λειτουργεί;

Το Φωτοβολταικό έως 6kWp εγκαθίσταται στη στέγη ή την ταράτσα του σπιτιού μας και ολόκληρη την ενέργεια που παράγει την εγχέει στο δημόσιο δίκτυο. Τοποθετείται ένας μετρητής ο οποίος μετράει την παραγωγή μας σε kWh και σε κάθε εκκαθαριστικό λογαριασμό η ΔΕΗ αφαίρει την κατανάλωση μας και μας πιστώνει την τυχόν διαφορά.

Επιλογή Συστήματος

Πριν την εγκατάσταση του εξοπλισμού είναι απαραίτητο να μελετηθούν, να σχεδιαστούν και να υπολογιστούν, μέχρι την τελευταία λεπτομέρεια, όλα τα συστήματα και υλικά που συνθέτουν ένα διασυνδεδεμένο Φωτοβολταϊκό (αντιστροφέα inverter, βάσεις στήριξης, συνδεσμολογίες, πίνακες, διατομές καλωδίων κτλ.).

Κόστος

Η τιμή ενός οικιακού συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 3-6kWp μπορεί να κυμανθεί από 4.000-8.000 ευρώ, ανάλογα την περίπτωση.

Όσον αφορά τον Τριτογενή Τομέα, σε σύγκριση με τον οικιακό, επισημαίνονται τα ακόλουθα: 

• Οι καταναλώσεις είναι μεγαλύτερες σε σχέση με τον οικιακό τομέα και συνεπώς η βέλτιστη ισχύς των Φ/Β θα είναι μεγαλύτερη και το κόστος ανά kW μικρότερο.  
• Το κόστος προμήθειας και εγκατάστασης του Φ/Β είναι μικρότερο σε σχέση με τον οικιακό τομέα λόγω του ΦΠΑ. 
• Το τιμολόγιο χρέωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλότερο από αυτό του οικιακού καταναλωτή. 
• Το σύνολο της παραγόμενης ενέργειας (για ισχύ συστήματος έως 10 kW) θα μπορεί να αυτοκαταναλώνεται μεγιστοποιώντας έτσι το οικονομικό όφελος λόγω της μη χρέωσης των ρυθμιζόμενων χρεώσεων δικτύου (για την ενέργεια). 

Συνεπώς προκύπτουν καλύτερα αποτελέσματα ως προς το χρόνο αποπληρωμής και το IRR και ενδεικτικά αναφέρεται ότι για Φ/Β σύστημα ισχύος 10 kW και για τις χρεώσεις του σεναρίου 1 προκύπτει IRR  της τάξης του 13,9 % και περίοδος αποπληρωμής 7,2 έτη.  

Ειδικά για τις επιχειρήσεις, το χαμηλό όριο για τα επιτρεπόμενα μεγέθη συστήματος καλύπτει πολύ μικρές επιχειρήσεις που, στη μεγάλη τους πλειοψηφία, δεν έχουν διαθέσιμο χώρο για την εγκατάσταση Φ/Β και μικρής Α/Γ. Για τις μεγαλύτερες καταναλώσεις, η μέγιστη ποσότητα ενέργειας των 15.000 kWh αντιστοιχεί σε πολύ μικρό ποσοστό της συνολικής κατανάλωσης ώστε να δημιουργείται ικανοποιητικό κίνητρο για την πραγματοποίηση της επένδυσης.