Oι ημέρες των καλοκαιρινών διακοπών πλησιάζουν και, όπως είναι φυσικό, οι συζητήσεις γύρω από το συγκεκριμένο ζήτημα έχουν ανάψει για τα καλά. Ωστόσο, για εκείνους που έχουν προγραμματίσει να περάσουν τις ημέρες του Αυγούστου στο εξοχικό τους, ίσως είναι η στιγμή να πάρουν την απόφαση να το αυτονομήσουν, επενδύοντας στην «ανεξαρτητοποίησή» τους. Τα αυτόνομα συστήματα είναι η κατάλληλη λύση για όσους επιθυμούν να ανεξαρτητοποιηθούν πλήρως από το δίκτυο της ΔΕΗ, καλύπτοντας τις ανάγκες τους μόνο με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Ειδικά για την περίπτωση εξοχικής κατοικίας, τα οφέλη πολλαπλασιάζονται καθώς η διαμονή μας περιορίζεται σε ελάχιστες ημέρες το χρόνο. Επίσης, για ορισμένες περιπτώσεις εξοχικών που βρίσκονται σε ένα απομακρυσμένο μέρος της χώρας (για παράδειγμα σε ένα νησί ή κάποια απομακρυσμένη ορεινή περιοχή), όπου είναι δύσκολο να υπάρξει σύνδεση με το δίκτυο ηλεκτροδότησης, η «αυτονομία» είναι μονόδρομος. Σε γενικές γραμμές, τα αυτόνομα συστήματα είναι η κατάλληλη λύση για όποιον επιθυμεί να εκμεταλλευτεί την άπλετη ενέργεια του ήλιου, χωρίς να εξαρτάται το δίκτυο της ΔΕΗ (και τα πάγια έξοδα) και φυσικά να μην επηρεάζεται από τις αυξομειώσεις στις τιμές του ρεύματος.
Τέλος, θα πρέπει να επισημάνουμε ότι, ο ελλαδικός χώρος είναι ιδανικός για χρήση αυτόνομων συστημάτων, λόγω της μεγάλης ηλιοφάνειας καθʼ όλη τη διάρκεια του έτους, αλλά και των ισχυρών ανέμων που επικρατούν στις περισσότερες περιοχές.
Ένα αυτόνομο σύστημα μπορεί να χρησιμοποιεί αποκλειστικά φωτοβολταϊκά ή συνδυασμό τους με ανεμογεννήτρια, οπότε και χαρακτηρίζεται ως υβριδικό. Η τελική επιλογή βρίσκεται στο χέρι του ιδιοκτήτη και εξαρτάται από τα χρήματα που θέλει να δαπανήσει, τις ανάγκες που θέλει να καλύψει και φυσικά, από την περιοχή που βρίσκεται η κατοικία. Στο συγκεκριμένο case study, επιλέξαμε να σας παρουσιάσουμε ένα αυτόνομο σύστημα σε κατοικία που βρίσκεται σε ημιορεινή περιοχή της Στερεάς Ελλάδας, το οποίο σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε από την Electrotech Power Systems.
Τα δεδομένα της εφαρμογής
Το σπίτι χρησιμοποιείται προς το παρόν ως εξοχική κατοικία και ξεπερνάει σε εμβαδόν τα 200 τμ. (σε ημιορεινή περιοχή της Στερεάς Ελλάδας). Οι ιδιοκτήτες το επισκέπτονται συχνά κατά την καλοκαιρινή περίοδο, περίπου από το Πάσχα και μετά και μέχρι τον Οκτώβριο. Για το υπόλοιπο του έτους, η χρήση είναι λιγότερο συχνή και εξαρτάται από τις επαγγελματικές (και όχι μόνο) υποχρεώσεις της οικογένειας. Αφού έγινε η σχετική μελέτη/ανάλυση που έλαβε υπόψη τα ηλεκτρικά φορτία του σπιτιού, τον τρόπο χρήσης και την συχνότητα χρήσης του, το σύστημα διαστασιολογήθηκε έτσι ώστε να καλύπτει πλήρως τις ενεργειακές ανάγκες για τουλάχιστον 7– 8 μήνες που η ηλιοφάνεια είναι σαφώς πιο έντονη. Σε αυτήν την περίοδο, η γεννήτρια έχει καθαρά εφεδρικό ρόλο και λειτουργεί πολύ σπάνια και για πολύ λίγο.
Τη χειμερινή περίοδο και ιδιαίτερα το «δύσκολο» δίμηνο Δεκεμβρίου – Ιανουαρίου, τα φωτοβολταϊκά αποδίδουν λιγότερο, λόγω μικρότερης διάρκειας ηλιοφάνειας αλλά και μικρότερης έντασης της ακτινοβολίας. Με δεδομένο επίσης ότι, το ίδιο χρονικό διάστημα αναμένονται κακοκαιρίες με συνεχόμενες συννεφιασμένες ημέρες, η γεννήτρια καλείται συχνότερα να καλύψει το «ενεργειακό έλλειμμα».
Η μεγάλη χωρητικότητα των συσσωρευτών σε συνδυασμό με τον υψηλό ρυθμό «αποθήκευσης» ενέργειας που επιτυγχάνουν οι μετατροπείς – φορτιστές, (εξασφαλίζει πολύ αποδοτική λειτουργία της γεννήτριας καθώς η φόρτιση γίνεται αρκετά γρήγορα).
Ακόμη και σε μία πλήρως συννεφιασμένη ημέρα αρκούν 3 – 4 ώρες συνολικά λειτουργίας της γεννήτριας για να καλυφθεί η κατανάλωση ολόκληρου του 24ώρου. Πάντως, ο συνολικός χρόνος λειτουργίας της γεννήτριας δεν ξεπερνά τις περίπου 100 – 150 ώρες ετησίως και εξαρτάται απόλυτα από το πόσο εντατικά θα κατοικηθεί η οικία τον χειμώνα. Οι χρήστες της οικίας δεν χρειάζεται να γνωρίζουν όλες τις παραπάνω λεπτομέρειες, αφού τα πάντα λειτουργούν αυτόματα και η μόνη φροντίδα που χρειάζεται περιοδικά είναι ο έλεγχος της στάθμης του ηλεκτρολύτη (συμπληρώνουμε με απιονισμένο νερό κάθε εξάμηνο) και η συντήρηση / ανεφοδιασμός της γεννήτριας σε καύσιμα ανάλογα με τις ώρες λειτουργίας της (περίπου μία φορά ετησίως ή ανά διετία όταν η δεξαμενή καυσίμου είναι άνω των 1.000 λτ.).
Από τι αποτελείται ένα αυτόνομο σύστημα
Ένα αυτόνομο σύστημα περιλαμβάνει:
• Φωτοβολταϊκά πλαίσια για τη συλλογή ηλιακής ενέργειας
• Αντιστροφείς ισχύος (inverters) που απαιτούνται για τη μετατροπή του συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο
• Συσσωρευτές (μπαταρίες) για την αποθήκευση ενέργειας και τη χρήση της όλο το 24ωρο
• Ρυθμιστή φόρτισης
• Καλωδιώσεις
Οι συσκευές που καλύπτει το συγκεκριμένο σύστημα
•Πάνω από 30 λαμπτήρες μέσα – έξω (δεν ανάβουν όλοι ταυτόχρονα), προβολείς με ανιχν. κίνησης στους εξωτ. χώρους.
•Ψυγείο μεγάλο ενεργειακής κλάσης Α
•Καταψύκτης ενεργειακής κλάσης Α
•Ηλεκτρικές εστίες και εστίες αερίου εντοιχισμένες
•Ηλεκτρικός φούρνος εντοιχισμένος ενεργειακής κλάσης Α
•Πλυντήρια ρούχων και πιάτων ενεργειακής κλάσης Α
•Φούρνος μικροκυμάτων και κλασικές βοηθητικές συσκευές κουζίνας (μίξερ, ατμομάγειρας)
•3 x TV + DVD + SAT receiver
•Σύστημα θέρμανσης (καυστήρας – κυκλοφορητής)
•Ηλιακός θερμοσίφωνας με αντίσταση 1500W
•Συσκευές τύπου ηλεκτρικής σκούπας ή στεγνωτήριο μαλλιών, που χρησιμοποιούνται περιστασιακά. Το μόνο που δε διαθέτει η κατοικία από τις κλασικές ηλεκτρικές συσκευές είναι κλιματιστικά, καθώς δεν χρειάζονται στη συγκεκριμένη περιοχή.
Η οικογένεια γνωρίζει ότι καλό θα ήταν να μην ανάβει ταυτόχρονα πάνω από 2 συσκευές μεγάλης ισχύος. Ακόμη όμως και αν λειτουργήσουν πολλές συσκευές ταυτόχρονα και η ισχύς υπερβεί τη δυνατότητα των inverters, τότε θα τεθεί αυτόματα η γεννήτρια σε λειτουργία (η γεννήτρια επεμβαίνει, επίσης, και αν το επίπεδο φόρτισης μειωθεί κάτω από ένα όριο λόγω καιρικών συνθηκών).
Περί αυτονομίας
Αν θεωρήσουμε σαν μέγιστη ημερήσια κατανάλωση τα 12kWh και με δεδομένο ότι, η συγκεκριμένη συστοιχία έχει ικανότητα «αποθήκευσης» 34kWh σε κατάσταση πλήρους φόρτισης, η θεωρητική αυτονομία του συστήματος είναι 3 ημέρες. Η ισχύς των συσκευών που μπορούν να λειτουργούν ταυτόχρονα (άρα η ονομαστική ισχύς των inverters) χωρίς την «βοήθεια» της γεννήτριας είναι 6kW. Η ικανότητα ημερήσιας παραγωγής ενέργειας των Φ/Β (με τους συγκεκριμένους ρυθμιστές φόρτισης ΜΡΡΤ) είναι περίπου μέχρι 16-17kWh την καλοκαιρινή περίοδο.
Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε
Το σύστημα αυτόνομης ηλεκτροδότησης που σχεδιάστηκε και εγκαταστάθηκε στην συγκεκριμένη οικία κόστισε 22.000 ευρώ και περιλαμβάνει:
•Μετατροπείς-φορτιστές της OUTBACK (USA) των 3kW, καθαρού ημιτόνου, με ενσωματωμένο μεταγωγικό διακόπτη ταχείας μεταγωγής. Οι μετατροπείς λειτουργούν σε παράλληλη συνδεσμολογία και μπορούν να εξυπηρετήσουν ηλεκτρικά φορτία με συνεχή ισχύ 6kW. Συνοδεύονται από 5ετή εγγύηση εργοστασίου.
•Συστοιχία συσσωρευτών της ROLLS (Canada). Πρόκειται για 12 2βολτα στοιχεία με ονομαστική χωρητικότητα 1.766Ah (C20) για 24V, 1.766Ah συνολικά. Οι συγκεκριμένοι συσσωρευτές έχουν αντοχή 2.100 κύκλων σε βάθος εκφόρτισης (DoD) 80%, ενώ η αναμενόμενη διάρκεια ζωής τους είναι 15 χρόνια. Σε πλήρη φόρτιση διαθέτουν περισσότερες από 30kWh (κιλοβατώρες) ηλεκτρικής ενέργειας έτοιμες προς κατανάλωση. Επίσης, συνοδεύονται από 3ετή (+7 έτη μειωμένης τιμής) εγγύηση εργοστασίου.
•Φωτοβολταϊκά πλαίσια πολυκρυσταλλικού πυριτίου της HYUNDAI (S. Korea). Τα Φ/Β πλαίσια έχουν εγκατασταθεί στην στέγη της οικίας έτσι, ώστε να «ενταχθούν» αισθητικά στην υπόλοιπη κατασκευή της οικίας χωρίς να αποτελούν «παραφωνία». Η συνολική ονομαστική ισχύ των φωτοβολταϊκών είναι 2,82kWp. Συνοδεύονται από 10ετή (υλικό) και 25ετή (80% απόδοσης) εγγύηση εργοστασίου.
•Ρυθμιστές φόρτισης FLEXmax 80 για φωτοβολταϊκά επίσης της OUTBACK (USA). Οι ρυθμιστές είναι τύπου MPPT για υψηλή απόδοση και έχουν δυνατότητα πλήρους παραμετροποίησης, ώστε να προσαρμόζονται ακριβώς στις απαιτήσεις φόρτισης του συγκεκριμένου τύπου συσσωρευτή και να επιτυγχάνεται η καλύτερη δυνατή φόρτιση και συντήρησή του. Οι ρυθμιστές δίνουν συνεχώς και σε πραγματικό χρόνο όλα τα δεδομένα λειτουργίας τους, ενώ καταγράφουν σε μνήμη τα βασικά δεδομένα των τελευταίων 128 ημερών. Συνοδεύονται από 5ετή εγγύηση εργοστασίου.
• Πλήθος ηλεκτρολογικών παρελκομένων, αυτοματισμών και διατάξεων προστασίας από υπερτάσεις και εποπτικών οργάνων, ώστε η λειτουργία του συστήματος να είναι απολύτως ασφαλής για τους χρήστες και για τον ίδιο τον εξοπλισμό, αλλά και να είναι εύκολη η εποπτεία και ο έλεγχος του συστήματος με μία ματιά.
Πότε κάνω απόσβεση
Αν το εξετάσει κανείς με αυστηρά οικονομικά κριτήρια θα διαπιστώσει ότι, με τρέχουσες τιμές του απαιτούμενου εξοπλισμού ακόμη και με δεδομένο ότι η σύνδεση με το δίκτυο είναι εφικτή χωρίς πρόσθετο κόστος (κολόνες), η απόσβεση ενός συστήματος αυτόνομης ηλεκτροδότησης με εξοπλισμό υψηλής ποιότητας, είναι περίπου στα 10 – 15 έτη. Δυστυχώς, δεν είναι δυνατόν να υπολογισθεί με ακρίβεια, αφού υπάρχουν παράγοντες που συσχετίζονται με τον τρόπο χρήσης της οικίας και μπορεί να μεταβάλλουν σημαντικά τον χρόνο απόσβεσης. Εφόσον το δίκτυο βρίσκεται σε μια σχετική απόσταση οπότε απαιτείται να γίνει πρόσθετη δαπάνη για την σύνδεση σε αυτό (κολόνες), η επιλογή ενός συστήματος αυτόνομης ηλεκτροδότησης από Α.Π.Ε. είναι απολύτως συμφέρουσα και η σχετική δαπάνη αποσβένεται πολύ πιο σύντομα από την 10ετία.
Τα λειτουργικά έξοδα ενός τέτοιου συστήματος είναι ελάχιστα και ουσιαστικά συνοψίζονται στο κόστος λειτουργίας της εφεδρικής γεννήτριας. Στο όριο ζωής των συσσωρευτών θα πρέπει να σκεφτούμε το κόστος αντικατάστασής τους, όμως 15 χρόνια είναι πολλά και πρακτικά δεν μπορούμε να προβλέψουμε την τιμή τους. Το πιθανότερο είναι ότι, το κόστος των συσσωρευτών μετά από 10 – 15 χρόνια θα είναι σημαντικά μικρότερο, αφού η σχετική τεχνολογία «τρέχει» και η παραγωγή του γίνεται όλο και μαζικότερη.
Στην περίπτωση του παραδείγματός μας, η εξοχική κατοικία απέχει μερικά χιλιόμετρα από το δίκτυο και η περίπτωση σύνδεσης με αυτό είχε αποκλειστεί από την αρχή.
| 
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου