Φωτοβολταϊκή Τεχνολογία

Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία επιτρέπει τη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας απευθείας σε ηλεκτρισμό. Τα Φωτοβολταϊκά (Φ/Β) συστήματα είναι ικανά να τροφοδοτήσουν με ηλεκτρική ενέργεια συγκεκριμένες ηλεκτρικές συσκευές ή/και ηλεκτρικά δίκτυα. Μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη μετάβαση προς ένα σύστημα αειφόρου ενεργειακού εφοδιασμού του 21ου αιώνα και να καλύψουν ένα σημαντικό μέρος των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα Φ/Β μπορούν να συμβάλλουν στην ασφάλεια του μελλοντικού ενεργειακού εφοδιασμού, στην παροχή φιλικών προς το περιβάλλον ενεργειακών υπηρεσιών και στη βελτίωση της οικονομικής και κοινωνικής ευημερίας. Παράλληλα με τις υπόλοιπες τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας και υψηλής ενεργειακής απόδοσης, η Φ/Β τεχνολογία μπορεί να μετατραπεί σε μια από τις βασικές τεχνολογίες του μέλλοντος. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων που προσφέρει η Φ/Β ενέργεια, συγκαταλέγονται τα εξής:
1. συμπληρωματικότητα με άλλες πηγές ενέργειας, τόσο συμβατικές όσο και ανανεώσιμες
2. ευελιξία εφαρμογής της Φ/Β τεχνολογίας: τα Φ/Β συστήματα μπορούν να ενσωματωθούν σε καταναλωτικά αγαθά ή σε κτίρια, μπορούν να εγκατασταθούν ως χωριστά κινητά ή σταθερά στοιχεία, ή ακόμη και σε κεντρικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής
3. παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου
Παρά το γεγονός ότι τα τελευταία χρόνια το μερίδιο των Φ/Β στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται ταχέως χρόνο με το χρόνο, παραμένει πολύ μικρό σε σχέση με τα αντίστοιχα μερίδια άλλων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως ο αέρας ή η βιομάζα. Ο κυριότερος φραγμός που εμποδίζει σήμερα τη διείσδυση των Φ/Β στην αγορά είναι το μεγάλο κόστος τους, το οποίο καθιστά απαγορευτική την παραγωγή φωτοβολταϊκής ηλεκτρικής ενέργειας για πολλές εφαρμογές. Η βιομηχανία Φ/Β θα πρέπει να γίνει πιο ανταγωνιστική και να αναπτύξει πιο αποδοτικές διεργασίες μεταποίησης και διατάξεις φωτοβολταϊκής μετατροπής. Το ρυθμιστικό πλαίσιο εμποδίζει σε πολλές περιπτώσεις την εγκατάσταση Φ/Β και χρειάζονται περαιτέρω εργασίες βελτίωσης της τυποποίησης. Οι φορείς της αγοράς θεωρούν σήμερα ότι η Φ/Β τεχνολογία προσφέρεται μόνο για εξειδικευμένες εφαρμογές και όχι για γενική χρήση. Ο πλήρης συντονισμός των ερευνητικών προσπαθειών θα συμβάλει στην άρση ορισμένων από τους ως άνω φραγμούς, αλλά για να εξασφαλισθεί η εξάπλωση της χρήσης της Φ/Β τεχνολογίας χρειάζεται να καταβληθούν περαιτέρω προσπάθειες από όλα τα άμεσα ενδιαφερόμενα μέρη1.

Λειτουργικά Στοιχεία

Όταν τα φωτοβολταϊκά εκτεθούν στην ηλιακή ακτινοβολία, μετατρέπουν ένα 5-19% της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική (με τη σημερινή τεχνολογία, η οποία συνεχώς βελτιώνεται). Το πόσο ακριβώς είναι αυτό το ποσοστό εξαρτάται από την τεχνολογία που χρησιμοποιούμε. Υπάρχουν π.χ. τα λεγόμενα μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά, τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά, τα φωτοβολταϊκά 'λεπτού υμενίου' (thin-film, όπως είναι τα άμορφα [a-Si ], τα μικρομορφικά [μ -Si], τα CIS-CIGS, CdTe, κ.λ.π). Η επιλογή του είδους των φωτοβολταϊκών είναι συνάρτηση των αναγκών, του διαθέσιμου χώρου ή ακόμα και της οικονομικής ευχέρειας του χρήστη. Όλα τα φωτοβολταϊκά μοιράζονται τα παρακάτω πλεονεκτήματα:
1. μηδενική ρύπανση
2. αθόρυβη λειτουργία
3. αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής (που ξεπερνά τα 30 χρόνια)
4. απεξάρτηση από την τροφοδοσία καυσίμων για τις απομακρυσμένες περιοχές
5. δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες
6. ελάχιστη συντήρηση
Τα φωτοβολταϊκά συνεπάγονται σημαντικά οφέλη για το περιβάλλον και την κοινωνία. Οφέλη για τον καταναλωτή, για τις αγορές ενέργειας και για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Τα φωτοβολταϊκά είναι μία από τις πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες της νέας εποχής που ανατέλλει στο χώρο της ενέργειας. Μιας νέας εποχής που θα χαρακτηρίζεται ολοένα και περισσότερο από τις μικρές αποκεντρωμένες εφαρμογές σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς. Τα μικρά, ευέλικτα συστήματα που μπορούν να εφαρμοστούν σε επίπεδο κατοικίας, εμπορικού κτιρίου ή μικρού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής (όπως π.χ. τα φωτοβολταϊκά, τα μικρά συστήματα συμπαραγωγής, οι μικροτουρμπίνες και οι κυψέλες καυσίμου) αναμένεται να κατακτήσουν ένα σημαντικό μερίδιο της ενεργειακής αγοράς στα χρόνια που έρχονται. Ένα επιπλέον κοινό αυτών των νέων τεχνολογιών είναι η φιλικότητά τους προς το περιβάλλον. Η ηλιακή ενέργεια είναι καθαρή, ανεξάντλητη, ήπια και ανανεώσιμη. Η ηλιακή ακτινοβολία δεν ελέγχεται από κανέναν και αποτελεί ένα ανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό πόρο, που παρέχει ανεξαρτησία, προβλεψιμότητα και ασφάλεια στην ενεργειακή τροφοδοσία. Τα φωτοβολταϊκά, τα οποία μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρικό ρεύμα, θεωρούνται τα ιδανικά συστήματα ενεργειακής μετατροπής καθώς χρησιμοποιούν την πλέον διαθέσιμη πηγή ενέργειας στον πλανήτη και παράγουν ηλεκτρισμό, που αποτελεί την πιο χρήσιμη μορφή ενέργειας. Τα φωτοβολταϊκά παρέχουν τον απόλυτο έλεγχο στον καταναλωτή και άμεση πρόσβαση στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και καταναλισκόμενη ενέργεια. Τον καθιστούν έτσι πιο προσεκτικό στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια και συμβάλλουν μ’ αυτό τον τρόπο στην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση της ενέργειας. Δεδομένου ότι η παραγωγή και κατανάλωση του ηλιακού ηλεκτρισμού γίνονται τοπικά, αποφεύγονται οι σημαντικές απώλειες της μεταφοράς και διανομής του ηλεκτρισμού και κατ’ αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 10% σε σχέση με τη συμβατική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του δικτύου. Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν αθόρυβη λειτουργία, αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής, δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες, δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο δίκτυο ή σε συσσωρευτές) και απαιτούν ελάχιστη συντήρηση. Τα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών είναι αδιαμφισβήτητα. Κάθε κιλοβατώρα που παράγεται από φωτοβολταϊκά, και άρα όχι από συμβατικά καύσιμα, συνεπάγεται την αποφυγή έκλυσης ενός περίπου κιλού διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα (με βάση το σημερινό ενεργειακό μείγμα στην Ελλάδα και τις μέσες απώλειες του δικτύου). Ένα κιλοβάτ φωτοβολταϊκών αποτρέπει κάθε χρόνο την έκλυση 1,3 τόνων διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Χρειάζονται 2 στρέμματα δάσους ή περίπου 100 δέντρα για να απορροφήσουν αυτή την ποσότητα CO2. Για να παραχθεί η ίδια ηλεκτρική ενέργεια με πετρέλαιο, απαιτούνται 2,2 βαρέλια πετρελαίου κάθε χρόνο. Από περιβαλλοντική άποψη, αποφεύγοντας 1.300 κιλά CO2 ετησίως είναι σαν να κάνει ένα μέσο αυτοκίνητο 7.000 χιλιόμετρα λιγότερα κάθε χρόνο. Επιπλέον, η υποκατάσταση ρυπογόνων καυσίμων από φωτοβολταϊκά συνεπάγεται λιγότερες εκπομπές άλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα αιωρούμενα μικροσωματίδια, τα οξείδια του αζώτου, οι ενώσεις του θείου, κ.λ.π). Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα πυροδοτούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου και αλλάζουν το κλίμα της Γης, ενώ η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει σοβαρές επι πτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον. Η βαθμιαία αύξηση των μικρών ηλεκτροπαραγωγών μπορεί να καλύψει αποτελεσματικά τη διαρκή αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα έπρεπε να καλυφθεί με μεγάλες επενδύσεις για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η παραγωγή ηλεκτρισμού από μικρούς παραγωγούς μπορεί να περιορίσει επίσης την ανάγκη επενδύσεων σε νέες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος μιας νέας γραμμής μεταφοράς είναι πολύ υψηλό, αν λάβουμε υπόψη μας πέρα από τον τεχνολογικό εξοπλισμό και θέματα που σχετίζονται με την εξάντληση των φυσικών πόρων και τις αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι διάφοροι μικροί παραγωγοί 'πράσινης' ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν ιδανική λύση για τη μελλοντική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις περιπτώσεις όπου αμφισβητείται η ασφάλεια της παροχής. Η τοπική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν δοκιμάζεται από δαπανηρές ενεργειακές απώλειες που αντιμετωπίζει το ηλεκτρικό δίκτυο (απώλειες, οι οποίες στην Ελλάδα ανέρχονται σε 10% κατά μέσο όρο). Από την άλλη, η μέγιστη παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού συμπίπτει χρονικά με τις ημερήσιες αιχμές της ζήτησης (ιδίως τους καλοκαιρινούς μήνες), βοηθώντας έτσι στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου, στην αποφυγή black-out και στη μείωση του συνολικού κόστους της ηλεκτροπαραγωγής, δεδομένου ότι η κάλυψη αυτών των αιχμών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή. Σημειωτέον ότι, κάθε ώρα black-out κοστίζει στην εθνική οικονομία 25-40 εκατ. ευρώ. Μελέτες σε περιοχές με αντίστοιχες κλιματικές συνθήκες με την Ελλάδα έδειξαν ότι κάθε μεγαβάτ (MW) φωτοβολταϊκών υποκαθιστά έως και 0,8 MW συμβατικών μονάδων ηλεκτροπαραγωγής τις καλοκαιρινές ώρες αιχμής. O μέσος συντελεστής εγγυημένης ισχύος (capacity credit) των φωτοβολταϊκών σε ετήσια βάση είναι, για περιοχές σαν τη δική μας, 64% και ανέρχεται σε 80% τις καλοκαιρινές ώρες αιχμής. Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά παρέχοντας τη δυνατότητα για καινοτόμους αρχιτεκτονικούς σχεδιασμούς, καθώς διατίθενται σε ποικιλία χρωμάτων, μεγεθών, σχημάτων και μπορούν να παρέχουν ευελιξία και πλαστικότητα στη φόρμα, ενώ δίνουν και δυνατότητα διαφορικής διαπερατότητας του φωτός ανάλογα με τις ανάγκες του σχεδιασμού. Αντικαθιστώντας άλλα δομικά υλικά (π.χ. κεραμοσκεπές ή υαλοστάσια σε προσόψεις) συμβάλλουν στη μείωση του συνολικού κόστους μιας κατασκευής (ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των ηλιακών προσόψεων σε εμπορικά κτίρια). Στην περίπτωση μάλιστα των υαλοστασίων σε προσόψεις εμπορικών κτιρίων, διατίθενται σήμερα διαφανή φωτοβολταϊκά με θερμομονωτικές ιδιότητες αντίστοιχες με αυτές των υαλοστασίων χαμηλής εκπεμψιμότητας (low-e), τα οποία επιτυγχάνουν (πέραν της ηλεκτροπαραγωγής) και εξοικονόμηση ενέργειας 15-30% σε σχέση με ένα κτίριο με συμβατικά απλά υαλοστάσια. Τα φωτοβολταϊκά παράγονται σε διάφορα μεγέθη για κάθε εφαρμογή που μπορείτε να φανταστείτε. Δεν υπάρχουν συνεπώς standards που να χαρακτηρίζουν όλα τα συστήματα. Στη διεθνή αγορά κυκλοφορούν χιλιάδες διαφορετικά συστήματα με μεγάλη ποικιλία μεγεθών και ισχύος2.

Χαρακτηριστικά ΦΒ δυναμικού στην Κρήτη

Ηλιοφάνεια: ~ 3100 h ετησίως
Ηλιακό δυναμικό σε βέλτιστη γωνία κλίσης συλλέκτη: Ε=5,4 kWh/m2 .day (Μέση ετησίως ημερήσια τιμή)
Αποδοτικότητα ΦΒ συστοιχίας (Array Yield): Y= 4,3 kWh/kWp .day
ΦΒ συστοιχία 1 kWp στην Κρήτη, καλύπτει ετησίως, ~1200 kWh (ΑΦΣ) έως 1450 kWh (∆ΦΣ) καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας3

Οικονομικά Στοιχεία

Κόστος ΦΒ πλαισίου (2008): 3,5 – 5,5 €/Wp
Κόστος ενέργειας: ∆ΦΣ:~0,7 €/kWh
Αυτόνομα: 1 - 1,2 €/kWh
Χρόνος απόσβεσης επένδυσης μεγάλων ∆ΦΣ στην Κρήτη (με επιδότηση 45%): ~ 7- 8 έτη.3


Θεσμικό πλαίσιο Α.Π.Ε. στην Ελλάδα

Αναπτυξιακός Νόμος 3299/04 (Εταιρείες): Επιδότηση αρχ. κόστους επένδυσης: 30-55% & επιδοτούμενο επιτόκιο σε περίπτωση δανεισμού

Νόμος 3468/2006

Τιμή πώλησης της ηλιακής κιλοβατώρας: 0,40-0,50 €, ανάλογα με την ισχύ του φωτοβολταϊκού συστήματος και τον τόπο εγκατάστασης. Μεγαλύτερη στα νησιά και μικρότερη στην ηπειρωτική χώρα.
Εγγυημένη πώληση στη ∆ΕΗ της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας μέσω των φωτοβολταϊκών, για μία 20ετία.
Αναπροσαρμογή της τιμής της kWh με βάση τον πληθωρισμό ή τις αυξήσεις των τιμολογίων της ∆ΕΗ.
Η σύμβαση πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας στη ∆ΕΗ ισχύει για 10 έτη και μπορεί να παρατείνεται για επιπλέον 10 έτη, μονομερώς, με έγγραφη δήλωση του παραγωγού.

Στις 4 Μαΐου 2010 ψηφίστηκε ο νέος νόμος (Ν. 3851/2010) για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (φωτοβολταϊκά συστήματα σε στέγες και σε γήπεδα οικόπεδα και αγροτεμάχια). Ο νέος νόμος για τα φωτοβολταϊκά για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που ψηφίστηκε τον Μάιο του 2010 (Ν. 3851/2010, ΦΕΚ 85Α, 4 - 6 - 2010), επιφέρει σημαντικές αλλαγές σε ότι αφορά στην αδειοδότηση των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Ο νέος νόμος για τα φωτοβολταϊκά θα πρέπει να ερμηνευτεί σε συνδυασμό με προηγούμενους νόμους και ρυθμίσεις αλλά και υπό το πρίσμα αναμενόμενων υπουργικών αποφάσεων που προβλέπει, ώστε να έχει κανείς μια ξεκάθαρη εικόνα του νέου επενδυτικού τοπίου. Καταγράφουμε παρακάτω ορισμένα κομβικά σημεία του νέου νόμου. Ορίζεται, ως εθνικός στόχος, η κάλυψη με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, φωτοβολταϊκά πάρκα, ανεμογεννήτριες του 40% τουλάχιστον της ακαθάριστης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας ως το 2020. Αυτό είναι κατ' αρχήν πολύ θετικό. Το μερίδιο όμως των φωτοβολταϊκών στο μίγμα των ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, φωτοβολταικά πάρκα, ανεμογεννήτριες θα καθοριστεί με υπουργική απόφαση, η οποία σύμφωνα με το νόμο θα πρέπει να εκδοθεί ως τις αρχές Σεπτεμβρίου 2010. Αν το μερίδιο των φωτοβολταϊκών οριστεί σε ένα αξιοπρεπές ποσοστό, τότε ο νέος νόμος για τα φωτοβολταϊκά μπορεί να βοηθήσει την ανάπτυξη της αγοράς. Αν όμως το ποσοστό αυτό είναι μικρό και υπολείπεται του δυναμικού της αγοράς, τότε οι όποιες θετικές ρυθμίσεις του νέου νόμου καθίστανται πρακτικά ανενεργές. Η παρατήρηση αυτή είναι κρίσιμη για οτιδήποτε περιγραφεί παρακάτω. Ο νέος νόμος για τα φωτοβολταϊκά απλοποιεί κάποιες από τις παλιές διαδικασίες αδειοδότησης. Συγκεκ ριμένα, δεν απαιτείται πλέον άδεια παραγωγής ή άλλη διαπιστωτική απόφαση (γνωστή και ως "εξαίρεση") για φωτοβολταϊκά συστήματα ισχύος έως 1 MWp. Για φωτοβολταϊκά συστήματα ισχύος μεγαλύτερης του 1 MWp απαιτείται η έκδοση άδειας παραγωγής η οποία εκδίδεται από τη ΡΑΕ (και όχι από τον υπουργό Περιβάλλοντος, Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής όπως ίσχυε μέχρι σήμερα). Για τα συστήματα που απαιτείται άδεια παραγωγής, απαιτείται επίσης η έκδοση άδειας εγκατάστασης και άδειας λειτουργίας όπως και στο παρελθόν. Επίσ ης, δεν απαιτείται περιβαλλοντική αδειοδότηση για συστήματα που εγκαθίστανται σε κτίρια και οργανωμένους υποδοχείς βιομηχανικών δραστηριοτήτων. Για συστήματα που εγκαθίστανται σε γήπεδα (οικόπεδα και αγροτεμάχια), δεν απαιτείται περιβαλλοντική αδειοδότηση για συστήματα έως 500 KWp εφόσον πληρούνται κάποιες προϋποθέσεις. Για τα συστήματα αυτά, απαιτείται ειδική περιβαλλοντική εξαίρεση ("βεβαίωση απαλλαγής από ΕΠΟ") από την αρμόδια π εριφέρεια, η οποία, σύμφωνα με το νόμο, δίνεται σε 20 μέρες από την υποβολή της σχετικής αίτησης. Για όσα συστήματα εγκαθίστανται σε γήπεδα, απαιτείται ΕΠΟ εφόσον εγκαθίστανται σε περιοχές Natura, παράκτιες ζώνες (100μ από οριογραμμή αιγιαλού) και σε γήπεδα που γειτνιάζουν σε απόσταση μικρότερη από εκατόν πενήντα (150) μέτρα, με άλλο γήπεδο για το οποίο έχει εκδοθεί άδεια παραγωγής ή απόφαση ΕΠΟ ή προσφορά σύνδεσης φωτοβολταϊκού σταθμού και η συνολική ισχύς των σταθμών υπερβαίνει τα 500 KWp. Για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων δεν απαιτείται οικοδομική άδεια, αλλά έγκριση εργασιών δόμησης μικρής κλίμακας από την αρμόδια διεύθυνση πολεοδομίας. Στις συμβάσεις σύ νδεσης που συνάπτει ο αρμόδιος δ ιαχειριστής με τους φορείς φωτοβολταϊκών σταθμών που εξαιρούνται από τη λήψη άδειας παραγωγής, καθορίζεται προθεσμία σύνδεσης στο σύστημα ή δίκτυο, η οποία είναι αποκλειστική, και ορίζεται εγγύηση ή ποινική ρήτρα που καταπίπτει αν ο φορέας δεν υλοποιήσει τη σύνδεση εντός της καθορισθείσας προθεσμίας. Το ύψος της εγγύησης θα καθοριστεί με υπουργική απόφαση ως τις αρχές Αυγούστου 2010. Από την εγγύηση αυτή απαλλάσσονται όσα έργα αφορούν εγκαταστάσεις σε κτίρια και όσοι σταθμοί έχουν υπογράψει σύμβαση σύνδεσης πριν τις 4 - 6 - 2010 (ημερομηνία ισχύος του νέου νόμου 3851/2010)4.