Τεχνοοϊκονομική Διερεύνηση Εφαρμογής Φωτοβολταϊκών στον Νομό Αττικής

Abstract

Σύμφωνα με την υπουργική απόφαση «Ειδικό Πρόγραμμα Ανάπτυξης Φωτοβολταϊκών Συστημάτων σε Κτιριακές Εγκαταστάσεις (ΦΕΚ 1079 / Β / 04.06.2009), από την 1η Ιουλίου 2009, παρέχεται η δυνατότητα εγκατάστασης Φωτοβολταϊκών Συστημάτων ισχύος μέχρι 10kW σε κτίρια που χρησιμοποιούνται για κατοικία η στέγαση πολύ μικρών επιχειρίσεων. Το πρόγραμμα εφαρμόζεται σε όλη την επικράτεια με διαφοροποίηση στα μη διασυνδεδεμένα νησιά με το ηπειρωτικό σύστημα της χώρας, όπου η εγκατεστημένη ισχύ δεν μπορεί να ξεπερνά τα 5kW. Ωστόσο, το πρόβλημα που έχει προκύψει σχετικά με την εγκατάσταση οικιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων, είναι ο περιορισμός ως προς την έκταση της ελεύθερης διαθέσιμης επιφάνειας εγκατάστασης, καθώς η μέγιστη ισχύς των 10kW δύσκολα μπορεί να επιτευχθεί. Στην περίπτωση αυτή η βέλτιστη σχεδίαση του φωτοβολταϊκού συστήματος θεωρείται ιδιαίτερα σημαντική. Ιδιαίτερα για την περίπτωση οριζόντιων επιφανειών (π.χ δώματα), εκτός από τον προσανατολισμό των φωτοβολταϊκών πλαισίων, η απόσταση μεταξύ των φωτοβολταϊκών συστοιχιών καθορίζει τελικά το μέγεθος της μέγιστης εγκατεστημένης ισχύος. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε, μέσω της εφαρμογής κατάλληλων μαθηματικών μοντέλων, να υπολογιστεί η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε παραμετρική ανάλυση ώστε να διερευνηθεί η επίδραση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της επιφάνειας εφαρμογής στην παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια. Για οριζόντιες επιφάνειες υπολογίστηκαν οι βέλτιστες τιμές της κλίσης, της αζιμουθιας γωνίας και της απόστασης μεταξύ των φωτοβολταϊκών συστοιχιών, για τις οποίες μεγιστοποιείται η ενεργειακή παραγωγή. Επιπλέον, κατατρώθηκε κατάλληλη αντικειμενική συνάρτηση, η οποία συνδέει τις σχεδιαστικές παραμέτρους της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης με οικονομικούς όρους και μελετήθηκαν οι βέλτιστες τιμές των παραμέτρων που οδηγούν σε μεγιστοποίηση της αντικειμενικής συνάρτησης, λαμβάνοντας υπόψη το υφιστάμενο καθεστώς πώλησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.

According to the Ministerial Decree entitled "Special Program for the Development of Photovoltaic Systems in Buildings" (Published in the Official Gazette No 1079 / Β / 04.06.2009), starting from July 1st 2009, it is allowed to install photovoltaic systems with a capacity up to 10kW on buildings used for residence or sheltering very small businesses. The program is implemented throughout the country except for the islands which are not interconnected to the continental system of the country, with installed capacity not exceeding 5kW. The study establishes that the definite problem regarding the installation of residential solar systems is the restricted available free space appropriate for their installation, which makes it difficult to achieve the maximum allowable capacity of 10kW . In this case, the optimum design of a solar system is considered particularly important. In the special case of horizontal surfaces (eg horizontal roofs), apart from the orientation of the modules, the distance between the solar arrays ultimately determines the size of the maximum installed capacity. The current study seeks to estimate the electrical energy generated by a photovoltaic system through appropriate mathematical models. Subsequently, a parametric analysis of the effect of the geometric characteristics of the modules’ surface on the volume of output is investigated. For horizontal surfaces, optimal values of tilt angle, azimuth angle and the distance between the solar arrays which maximize energy production, are calculated. Moreover, the study formulates an appropriate objective function, which links the design parameters of the PV system with economic conditions and studies the optimal parameter values that maximize the objective function, taking into account the existing sales status of electricity.