Άρθρα

Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη και δωρεάν. Οι δύο βασικές τεχνολογίες με τις οποίες αξιοποιείται η ηλιακή ενέργεια, σε επίπεδο οικιακών, επαγγελματικών και βιομηχανικών κτιρίων είναι:

• Tα ηλιακά συστήματα θέρμανσης και ψύξης (Solar Heating and Cooling - SHC ή αλλιώς Solar Thermal Systems - STS), τα οποία συλλέγουν θερμική ενέργεια για να παρέχουν ζεστό νερό χρήσης και θέρμανσης.
• Τα φωτοβολταϊκά (Photovoltaics - PV), τα οποία μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική.

Στην Ελλάδα χρησιμοποιούνται και οι δύο αυτές τεχνολογίες.

Τα Συστήματα Ηλιοθερμίας, τα συναντάμε σε κάθε σπίτι, με την πιο απλή της μορφή, αυτή του ηλιακού θερμοσίφωνα, ενώ τα Κεντρικά Ηλιοθερμικά Συστήματα είναι η συνήθης επιλογή για ξενοδοχειακές ή βιομηχανικές εγκαταστάσεις που οι απαιτήσεις σε Ζεστό Νερό Χρήσης είναι μεγάλες και η ηλιοθερμία προσφέρει τον πιο οικονομικό τρόπο παραγωγής του.

Ηλιοθερμικό σύστημα ξενοδοχείου στη Σπάρτη 

Τα Φωτοβολταϊκά τα συναντάμε τόσο σε οικιακές εγκαταστάσεις στις στέγες οικιακών κτιρίων, όσο και σε επαγγελματικές εγκαταστάσεις όπως τα Φωτοβολταϊκά πάρκα.

Φωτοβολταϊκό σύστημα σε εγκατάσταση στη Μεσσηνία 

Με δεδομένο ότι τόσο η Ευρωπαϊκή όσο και η Εθνική νομοθεσία θέτουν πλέον ιδιαίτερα  αυστηρούς στόχους για την Ενεργειακή Απόδοση των κτιρίων, και τα δύο αυτά συστήματα θα γίνουν σύντομα αναγκαία σχεδόν σε όλα τα κτίρια.

Σε αυτό το άρθρο θα παρουσιάσουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κάθε συστήματος και την επίδραση τους στο ενεργειακό αποτύπωμα.

Ηλιοθερμία VS Φωτοβολταϊκά

Τόσο τα συστήματα ηλιοθερμίας όσο και τα φωτοβολταϊκά μπορούν να συνεισφέρουν σημαντικά στην κατεύθυνση της ενεργειακής εξοικονόμησης. Το κάθε ένα με διαφορετικό τρόπο. Ακολουθεί μια σύγκριση μεταξύ των δύο τεχνολογιών με ενδεικτικά να πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε μιας.

 Ηλιοθερμία - Πλεονεκτήματα

• Δύο με τρεις φορές μεγαλύτερους βαθμούς απόδοσης σε σχέση με τα φωτοβολταϊκά για θέρμανση νερού. Για παράδειγμα ο βαθμός απόδοσης ενός ηλιακού συλλέκτη ξεπερνά το 60%, ενώ ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό πάνελ έχει απόδοση περίπου 20-25%.
• Καταλαμβάνουν πολύ μικρότερη επιφάνεια. Ιδανικά σε περιπτώσεις με περιορισμό στο χώρο (στέγες, δώματα πολυκατοικιών κ.τ.λ).
• Η τεχνολογία των ηλιοθερμικών συστημάτων είναι απλή σε σχέση με τα φωτοβολταϊκά σε επίπεδο παραγωγής και αποθήκευσης.
• Με τακτική συντήρηση, ο βαθμός απόδοσης των συλλεκτών δεν μειώνεται σημαντικά όπως παρατηρείται στα φωτοβολταϊκά με την πάροδο του χρόνου.
• Υπάρχουν οικονομικές επιλογές διαθέσιμες στην αγορά (π.χ. ηλιακοί θερμοσίφωνες).
• Απλός και οικονομικός τρόπος αποθήκευσης με χρήση θερμοδοχείου.

Ηλιοθερμία - Μειονεκτήματα

• Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας μόνο σε θερμική. Δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάλυψη άλλων ηλεκτρικών καταναλώσεων ενός κτιρίου (π.χ. φωτισμός, ηλεκτρικές συσκευές).
• Περιλαμβάνουν ένα επιπλέον υδραυλικό κύκλωμα. Επιβάλλεται υδραυλική συντήρηση ετησίως.
• Μείωση της απόδοσης τους χειμερινούς μήνες, παρόλα αυτά η απόδοση σε σχέση με τα φωτοβολταϊκά παραμένει τουλάχιστον διπλάσια.
• Κατά τους καλοκαιρινούς υπάρχει περίσσεια παραγωγή ενέργειας (πλην ξενοδοχείων που αυτό αποτελεί πλεονέκτημα).

Φωτοβολταϊκά – Πλεονεκτήματα

• Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγουν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε σκοπό (φωτισμός, ηλεκτρ. συσκευές, ψύξη, θέρμανση κ.α.).
• Η πιθανή περίσσεια ενέργειας μπορεί να απορροφιθεί από το δίκτυο με ανάλογη ελάφρυνση του λογαριασμού.
• Δεν απαιτείται επιπλεόν υδραυλικό κύκλωμα και συντήρηση αυτού.

Φωτοβολταϊκά – Μειονεκτήματα

• Παραγωγή ζεστού νερού με χαμηλή απόδοση σε σχέση με τα ηλιοθερμικά (απλό σύστημα).
• Ο βαθμός απόδοσης του συλλέκτη μειώνεται με ρυθμό 0.4-0.8% ετησίως.
• Αντίστοιχα μειώνεται και η αποθηκευτική ικανότητα των μπαταριών (εάν υπάρχουν) οι οποίες πρέπει να αντικαθίστανται μετα από κάποιο χρονικό διάστημα (περίπου 5-10 χρόνια).

Συμπεράσματα

Τα ηλιακά και τα φωτοβολταϊκά συστήματα παρουσιάζουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα μεταξύ τους ως προς την αξιοποίηση της ανεξάντλητης ηλιακής ενέργειας.
Σε ότι αφορά την θέρμανση του νερού (είτε για παροχή ζεστού νερού χρήσης είτε για νερό θέρμανσης – υποβοήθηση θέρμανσης) τα ηλιακά συστήματα υπερέχουν σε σχέση με τα φωτοβολταϊκά από άποψη οικονομίας χώρου, απλότητας και οικονομίας.

Για ένα σπίτι κατοικίας όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ζεστό νερό είναι της τάξης του 60-70% η εγκατάσταση ενός ηλιοθερμικού συστήματος αποτελεί το πρώτο βήμα στην κατεύθυνση την ενεργειακής εξοικονόμησης.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να συμμετέχουν στη ενεργειακή κατανάλωση των ηλεκτρικών συσκευών και του φωτισμού το οποίο δεν είναι δυνατό να γίνει με τα ηλιοθερμικά.

Για παράδειγμα, σε μια ταράτσα, η ηλιοθερμία μπορεί να παράγει ενέργεια άνω των 3 MWh ετησίως με μια συλλεκτική επιφάνεια μικρότερη των 6,5 m², ενώ ένα φωτοβολταϊκό σύστημα θα απαιτούσε περισσότερα από 15 m² για μια ισοδύναμη παραγωγή ενέργειας, αφού ο βαθμός απόδοσης της ηλιοθερμίας σε πολλές περιπτώσεις ξεπερνά το 60%, ενώ του Φωτοβολταϊκού δύσκολα ξεπερνά το 20%.

Σύγκριση Παραγωγής 3MWh Ενέργειας Ετησίως με Ηλιοθερμία (ST) ή Φωτοβολταϊκό (PV)

Η Ηλιοθερμία και τα Φωτοβολταϊκά στο σπίτι του μέλλοντος

Με την ενεργειακή νομοθεσία να γίνεται αυστηρότερη, την κλιματική αλλαγή στο ζενίθ της και την ενεργειακή κρίση να μαστίζει όλο τον πλανήτη, στο σύντομο μέλλον κάθε σπίτι θα επιβάλλεται, μεταξύ άλλων, να έχει και Ηλιοθερμικό και Φωτοβολταϊκό Σύστημα.

Συγκεκριμένα, μια εγκατάσταση σε ένα νέο ή ενεργειακά ανακαινιζόμενο σπίτι, θα περιλαμβάνει συνήθως ένα υβριδικό σύστημα που αποτελείται από Ηλιοθερμικό Σύστημα, Αντλία Θερμότητας και Φωτοβολταϊκό Σύστημα, ώστε:

• Η παραγωγή Ζεστού Νερού Χρήσης να γίνεται αποκλειστικά από το Ηλιοθερμικό Σύστημα.
• Το Ηλιοθερμικό Σύστημα να υποβοηθά και στην Θέρμανση Χώρων σε ποσοστό έως 50%.
• Η Αντλία Θερμότητας να καλύπτει τις λοιπές ανάγκες θέρμανσης και ψύξης σε ποσοστό από 50% έως και 100% (τις ημέρες και τις ώρες που δεν έχει ηλιοφάνεια).
• Το Φωτοβολταϊκό Σύστημα, να παράγει την απαιτούμενη ενέργεια για τη λειτουργία της Αντλίας Θερμότητας, του φωτισμού και των λοιπών συσκευών του κτηρίου.

Για παράδειγμα:

Για την επίτευξη των ανωτέρω επιδόσεων σε μια κατοικία 100 τ.μ., Ενεργειακής Κλάσης Α στην Κλιματική Ζώνη Β, απαιτείται ένα Ηλιοθερμικό Σύστημα με δοχείο 500lt και 8 τ.μ. ηλιακών συλλεκτών, μια Αντλία Θερμότητας 5KW (που καταναλώνει κατά μέσο όρο 10KWh/μέρα) και ένα Φωτοβολταϊκό Σύστημα ισχύος 2,5KW με 12 τ.μ. συλλεκτικής επιφάνειας, ώστε να παράγει την ενέργεια που καταναλώνει η Αντλία Θερμότητας.

Ένα σύστημα όπως το παραπάνω, είναι δεδομένο ότι θα έχει πολύ καλή απόσβεση (ROI – Return of Investment), δηλαδή θα εξοικονομήσει τα χρήματα της αρχικής του αγοράς σε λιγότερο από 5 έτη, σε σχέση με το κόστος εξοικονομούμενης ενέργειας σε τιμές Οκτωβρίου 2022. Με τα επιδοτούμενα προγράμματα όπως το «Εξοικονομώ», ο χρόνος απόσβεσης μπορεί να μειωθεί στα 2,5 έτη.

Σύνταξη: Ανδρέας Καραγεώργης Διπλ. Μηχ. Μηχ. ΕΜΠ,  Γεώργιος Ανδριανός Διπλ. Ηλεκ. Μηχ. ΑΠΘ

Επικοινωνήστε με την ANDRIANOS για περισσότερες πληοροφορίες για τα Ηλιοθερμικά Συστήματα