Πλήρης αυτονομία οικιακής κατοικίας μέσω φωτοβολταϊκού συστήματος

Abstract

Η παρούσα μελέτη πραγματεύεται ένα υβριδικό φωτοβολταϊκό σύστημα το οποίο θα τροφοδοτεί με ρεύμα μία κατοικία χτισμένη σε έναν οικισμό μεταξύ των Δήμων Σαρωνικού και Λαυρεωτικής του Νομού Αττικής, αρκετά μακριά από την πόλη. Η κατοικία έχει εμβαδόν 150 τ.μ. Η αναγκαιότητα εγκατάστασης ενός υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος οφείλεται στο γεγονός ότι στον οικισμό στον οποίο βρίσκεται η κατοικία δεν υπάρχει εγκατεστημένο δίκτυο ηλεκτροδότησης και συνεπώς η τροφοδότηση αυτής από τη ΔΕΗ απαιτεί μεγάλο κόστος, είναι δηλαδή οικονομικά ασύμφορη. Εκτός του ανωτέρω αναφερόμενου φωτοβολταϊκού συστήματος, θα εγκατασταθούν επίσης συσσωρευτές ώστε να αποθηκεύουν την ηλεκτρική ενέργεια αλλά και μία εφεδρική πηγή ενέργειας ήτοι μία ντιζελογεννήτρια. Ο ρόλος εγκατάστασης της ντιζελογεννήτριας είναι αφενός για να καλύπτονται οι πιθανές αιχμές φορτίου που ενδεχομένως να εμφανίζονται στο σύστημα αλλά και η φόρτιση των συσσωρευτών. Πιο αναλυτικά: Το πρώτο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στο τι συμβαίνει με την ηλιακή ακτινοβολία, πως αυτή διακυμαίνεται όπως επίσης πως χρησιμοποιούμε αυτή την ακτινοβολία όσον αφορά τους συλλέκτες της ηλιακής ενέργειας (ηλιακοί συλλέκτες) και συγκεκριμένα ποιος είναι ο βέλτιστος προσανατολισμός αλλά και η καλύτερη κλίση που αυτοί πρέπει να έχουν ώστε να υπάρχει μέγιστη απόδοση αυτών. Ακολουθεί η ανάλυση τόσο του φωτοβολταϊκού φαινομένου όσο και των φωτοβολταϊκών στοιχείων συγκριτικά με τα διάφορα υλικά αλλά και τις ποικίλες τεχνολογίες που διατίθενται προκειμένου να μπορούν αυτά να κατασκευαστούν. Επιπρόσθετα, αναλύονται τόσο τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών στοιχείων όσο και των πλαισίων. Το δεύτερο κεφάλαιο ασχολείται αποκλειστικά με τις διαδικασίες που πρέπει να προηγηθούν ώστε να ακολουθήσει η αδειοδότηση σχετικά με την εγκατάσταση στην κατοικία των απαραίτητων φωτοβολταϊκών στοιχείων. Αξίζει να σημειωθεί ότι η διαδικασία αδειοδότησης διαφοροποιείται ανάλογα με την ισχύ των φωτοβολταϊκών στοιχείων που πρόκειται να εγκατασταθούν. Για τη συγκεκριμένη κατοικία θα εγκατασταθούν φωτοβολταϊκά, η μέγιστη ισχύς των οποίων θα είναι μέχρι 10 κιλοβάτ (kWpeak). Η εγκατάσταση αυτή πρέπει να γίνει σε κτίριο που έχει δομηθεί με άδεια οικοδομής και θα λάβει χώρα ή στη στέγη ή στο δώμα αυτού. Αφορά είτε καταναλωτές οι οποίοι θέλουν να εγκαταστήσουν ιδιωτικά φωτοβολταϊκά ισχύος στο οίκημά τους ή πολύ μικρές επιχειρήσεις. Το τρίτο κεφάλαιο πραγματεύεται τα ηλεκτρονικά στοιχεία των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Τέτοια στοιχεία είναι ο ανιχνευτής (μέγιστου φορτίου) ισχύος, ο μετατροπέας τάσης (συνεχές (DC) ρεύμα – εναλλασσόμενο (AC) ρεύμα) καθώς και ο ελεγκτής τάσης φόρτισης. Επίσης, στα στοιχεία αυτά περιλαμβάνονται και οι αντιστροφείς (inverters), οι καλωδιώσεις, τα μέτρα προστασίας από υπερτάσεις αλλά και τα μέτρα αντικεραυνικής προστασίας και τέλος τα μέτρα προστασίας του εγκαταστάτη από ηλεκτροπληξία κατά την τοποθέτησή τους. Το επόμενο κεφάλαιο, το τέταρτο στη σειρά, ασχολείται με τη μέθοδο υπολογισμού των μετεωρολογικών συνθηκών μέσω μίας εφαρμογής PVGIS. Ο υπολογισμός των καταναλώσεων της οικίας, η εύρεση των φωτοβολταϊκών πάνελ, η επιλογή του συσσωρευτή, του ρυθμιστή φόρτισης και των αντιστροφέων (inverters), η επιλογή ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους καθώς και ο καταμερισμός ισχύος ζήτησης γίνονται με τη χρήση αυτής της εφαρμογής. Τέλος, υπολογίζεται το κοστολόγιο για όλα τα υλικά και τις εργασίες του υπό μελέτη συστήματος καθώς και το κόστος συντήρησης και αντικατάστασης εξοπλισμού για μία περίοδο 25 ετών. Τελευταίος είναι ο επίλογος ο οποίος περιλαμβάνει τα συμπεράσματα της μελέτης όπως και η βιβλιογραφία με τις πηγές που με βοήθησαν για να ολοκληρώσω την διπλωματική μου εργασία.