Ολοκληρωμένη μελέτη εγκατάστασης φωτοβολταϊκού συστήματος και φορτιστή ηλεκτρικών οχημάτων σε τυπική οικία

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη εγκατάστασης ενός διασυνδεδεμένου φωτοβολταϊκού συστήματος, σε συνδυασμό με τη φόρτιση ηλεκτρικού οχήματος, σε τυπική οικία. Η μελέτη περιλαμβάνει τόσο την τεχνική προσέγγιση και ανάλυση της ενεργειακής κατανάλωσης της οικίας, όσο και την οικονομική αξιολόγηση της επένδυσης. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε εκτενής βιβλιογραφική έρευνα σχετικά με τις τεχνολογίες φωτοβολταϊκών συστημάτων, τις τάσεις της αγοράς και το νομικό πλαίσιο που διέπει την εγκατάστασή τους στην Ελλάδα. Στη συνέχεια, καταγράφηκαν τα βασικά χαρακτηριστικά της οικίας και υπολογίστηκαν οι ενεργειακές της ανάγκες βάση πραγματικών δεδομένων. Επομένως, προέκυψαν σε ετήσια βάση, περίπου, 1700 kWh για την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και 2600 kWh που αντιστοιχούν σε καταναλώσεις από χρήση συσκευών φυσικού αερίου, όπου και θεωρήθηκε ότι σε μελλοντική μελέτη θα αντικατασταθούν με αντλία θερμότητας και οι ανάγκες αυτές θα καλύπτονται πλήρως από μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση. Τέλος, συνυπολογίστηκαν επιπλέον ενεργειακές ανάγκες 2400 kWh για την φόρτιση ενός ηλεκτρικού οχήματος. Για τη διαστασιολόγηση του φωτοβολταϊκού συστήματος και την προσομοίωση της ενεργειακής παραγωγής, χρησιμοποιήθηκε το εξειδικευμένο λογισμικό PVsyst. Στο λογισμικό, προσδιορίστηκαν οι βέλτιστες τεχνικές παράμετροι του συστήματος, όπως οι γεωγραφικές συντεταγμένες, τα μετεωρολογικά δεδομένα για την ακριβή τοποθεσία της οικίας αλλά και ο βέλτιστος προσανατολισμός του συστήματος με γωνία κλίσης 30° με 0° αζιμούθιο γωνία. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε ανάλυση ταυτοχρονισμού της αυτοπαραγωγής με την αυτοκατανάλωση και εκτιμήθηκε ταυτοχρονισμός 19%. Στη συνέχεια, επιλέχθηκε το σύστημα φόρτισης του ηλεκτρικού οχήματος, με συνολική ισχύ 3,7 kW, βάσει των εκτιμόμενων μελλοντικών αναγκών και της ενεργειακής διαθεσιμότητας της οικίας. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε η οικονομική ανάλυση της επένδυσης, όπου και εξετάστηκαν δύο διαφορετικά σενάρια χρηματοδότησης (ίδια κεφάλαια και λήψη δανείου). Η οικονομική αξιολόγηση βασίστηκε στον υπολογισμό των καθαρών ταμειακών ροών, την Καθαρή Παρούσα Αξία (NPV) και το τοκοχρεολύσιο του δανείου. Ενώ και για τις δύο περιπτώσεις χρηματοδότησης, η Καθαρή Παρούσα Αξία προέκυψε αρνητική, γεγονός που υποδεικνύει ότι η επένδυση δεν είναι οικονομικά βιώσιμη υπό τις τρέχουσες συνθήκες. Στην περίπτωση λήψης δανείου, το τοκοχρεολύσιο ανήλθε σε 543 € ετησίως κατά την διάρκεια 10 ετών της ζωής του δανείου, με σταθερό επιτόκιο 6%. Τέλος, εξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά με τη φωτοβολταϊκή εγκατάσταση που επιλέχθηκε. Συγκεκριμένα, επιλέχθηκαν 6 φωτοβολταϊκά πάνελ με συνολική ισχύ 2,8 kWp και ένας μετατροπέας 3kW, με συνολική ετήσια παραγωγή να ξεπερνά τις 4500 kWh (λαμβάνοντας υπόψιν περιορισμούς λόγω της χωρητικότητας της διαθέσιμης επιφάνειας εγκατάστασης). Η εργασία αναδεικνύει τις προκλήσεις που προκύπτουν κατά τη μελέτη ενός τέτοιου συστήματος σε ένα μεγάλο αστικό περιβάλλον, εστιάζοντας τόσο στις τεχνικές όσο και στις οικονομικές πτυχές της ενσωμάτωσης φωτοβολταικού συστήματος στις οικιακές εφαρμογές.