Μελέτη Εγκατάστασης Φωτοβολταϊκού Συστήματος Σε Κτίριο Της Εθνικής Τράπεζας Της Ελλάδος Στην Αθήνα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια ολοκληρωμένη μελέτη εγκατάστασης ενός διασυνδεδεμένου φωτοβολταϊκού συστήματος σε κτίριο της Εθνικής Τράπεζας στην Αθήνα. Παρουσιάζονται με σαφήνεια τα στάδια σχεδιασμού ενός τέτοιου συστήματος, ενώ ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στο φαινόμενο της σκίασης. Πρόκειται για την ανάλυση δύο σεναρίων: Στο πρώτο λαμβάνεται υπ’όψη η καθοριστική σκίαση που προκαλείται στο υπό μελέτη κτίριο από τον γειτονικό «Πύργο των Αθηνών» ενώ στο δεύτερο αγνοείται. Εν συνεχεία, μέσα από τη σύγκριση των δύο αυτών σεναρίων μελετώνται οι επιπτώσεις των σκιάσεων, τόσο στην τελική απολαβή ενέργειας όσο και στην οικονομική αξιολόγηση της επένδυσης. Για την προσομοίωση του συστήματος χρησιμοποιήθηκε το πλέον σύγχρονο λογισμικό που αναπτύχθηκε στο πανεπιστήμιο της Γενεύης (PVSYST), λογισμικό το οποίο είναι ευρύτατα διαδεδομένο στην αγορά των φωτοβολταϊκών συστημάτων.Το λογισμικό αρχικά αντλεί ακριβή κλιματικά δεδομένα σχετικά με την περιοχή τοποθέτησης της φωτοβολταϊκής γεννήτριας από μία ευρωπαϊκή βάση δεδομένων. Στη συνέχεια καθορίζονται τα υλικά (πλαίσια, αντιστροφείς) που πρόκειται να εγκατασταθούν καθώς και η κλίση και επιφάνεια των πλαισίων. Επιπλέον, μέσω ενός εργαλείου τρισδιάστατης σχεδίασης που διαθέτει, σχεδιάζονται ο περιβάλλων χώρος καθώς και η ενεργή φωτοβολταϊκή περιοχή με σκοπό τον υπολογισμό των σκιάσεων που προκύπτουν καθ’όλη τη διάρκεια του έτους, ανάλογα με τη θέση του ήλιου κάθε στιγμή. Το πρόγραμμα προσομοιώνει με ικανοποιητική ακρίβεια τις ημερήσιες και κατόπιν τις ετήσιες ενεργειακές απολαβές και εν συνεχεία προχωρά στην οικονομική αξιολόγηση της υπό μελέτη επένδυσης.Τελικά από την οικονομική αξιολόγηση των δύο σεναρίων έγινε φανερός ο σημαντικός ρόλος που διαδραματίζουν οι σκιάσεις, καθώς στην περίπτωση που ληφθεί υπ’όψη ο «Πύργος των Αθηνών», οι συνολικές οικονομικές απολαβές είναι μειωμένες το λιγότερο κατά 18%. Μάλιστα οι απώλειες αναμένονται να είναι αρκετά μεγαλύτερες, αν λάβουμε υπ’όψη τη γραμμικότητα του μοντέλου υπολογισμού που χρησιμοποιήσαμε στο πρόγραμμα προσομοίωσης. Η διπλωματική εργασία αποτελείται από 4 κεφάλαια.Το πρώτο κεφάλαιο αποτελείται από δύο γενικές ενότητες. Στην πρώτη (υποκεφάλαια 1.1 - 1.6) παρουσιάζονται πληροφορίες σχετικά με τις Α.Π.Ε και την φωτοβολταϊκή τεχνολογία. Ειδικότερα αναλύονται διεξοδικά τα πλεονεκτήματά των ανανεώσιμων πηγών και της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας ξεχωριστά και στη συνέχεια παριγράφουμε την ανάπτυξή τους σε Ελληνικό και Ευρωπαϊκό επίπεδο. Στα υπόλοιπα υποκεφάλαια παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρό που αφορά στην λειτουργία των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Γίνεται αναφορά στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο και στην ηλιακή ακτινοβολία και στη συνέχεια αναλύεται η φυσική υπόσταση ενός στοιχείου από κρυσταλλικό πυρίτιο καθώς οι ηλεκτρικές του ιδιότητες. Τέλος γίνεται μνεία στους βασικούς τύπους πλαισίων και φωτοβολταϊκών συστημάτων.Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζουμε αναλυτικά το διοικητικό, οικονομικό και ευρύτερο νομικό πλαίσιο που αφορά στις εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας στην Ελλάδα. Παρουσιάζονται συνοπτικά οι διαδικασίες που πρέπει να ακολουθηθούν μέχρι την υπογραφή της σύμβασης με τη Δ.Ε.Η ή το Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε και την ενεργοποίηση της σύνδεσης με το δίκτυο. Αναφέρονται οι πολεοδομικές διατάξεις, οι οικονομικοί όροι καθώς και τα σημαντικότερα σημεία που περιέχονται στους σχετικούς με τη φωτοβολταϊκή ενέργεια νόμους. Δίνεται βαρύτητα στα Φ/Β συστήματα <10ΚW που εντάσσονται στο πλαίσιο του Ειδικού Προγράμματος Φωτοβολταϊκών Συστημάτων σε κτιριακές εγκαταστάσεις, καθ’ότι αυτά γνωρίζουν τη μεγαλύτερα άνθιση τα τελευταία χρόνια, αλλά και στα συστήματα που αφορούν σε εμπορικές και βιομηχανικές στέγες, καθώς σε αυτό το πλαίσιο εντάσσεται η εγκατάσταση που μελετάμε στο τελευταίο κεφάλαιο.Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στη αρχική διερεύνηση που πρέπει να κάνει ένας μηχανικός και τους παράγοντες που πρέπει να λάβει υπ’όψη κατά τη μελέτη και εγκατάσταση ενός διασυνδεδεμένου φωτοβολταϊκού συστήματος σε ένα κτίριο. Στην αρχή παρουσιάζονται συνοπτικά τα σημεία αυτά ενώ στη συνέχεια δίνεται έμφαση στα σημαντικότερα εξ’αυτών σε ξεχωριστά υποκεφάλαια.Στο τέταρτο κεφάλαιο, με τη χρήση του λογισμικού προσομοίωσης PVSYST, παρουσιάζεται μία οικονομοτεχνική μελέτη σχεδίασης και εγκατάστασης ενός διασυνδεδεμένου φωτοβολταϊκού συστήματος σε κτίριο της Εθνικής Τράπεζας στην Αθήνα. Αναλύονται δύο σενάρια: στο πρώτο η σκίαση που παράγεται από το γειτονικό κτίριο του «Πύργου των Αθηνών» αγνοείται ενώ στο δεύτερο η σκίαση λαμβάνεται υπ’όψην. Στο τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης καθώς και οι επιπτώσεις που η σκίαση επιφέρει στο έργο, και εξάγονται ορισμένα χρήσιμα συμπεράσματα, όπως αυτά προκύπτουν από τη σύγκριση των δύο σεναρίων.