1 Νοεμβρίου, 2015
Δε «δίνουν» λογαριασμό!
Η ύπαρξη ενός λειτουργικού και αξιόπιστου δημόσιου δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι πάντα αυτονόητη και δυνατή. Εκεί λοιπόν που, είτε υπάρχει ηλεκτρική ενέργεια από ένα δημόσιο δίκτυο όπως αυτό της ΔΕΗ, αλλά όμως αυτό είναι αναξιόπιστο λόγω ανεπαρκούς υποδομής, είτε δεν υπάρχει καθόλου για διάφορες αιτίες και λόγους, μπορεί να υπάρξει ένα αυτόνομο σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που να εκμεταλλεύεται τις ανεξάντλητες ανανεώσιμες φυσικές πηγές ενέργειας, όπως είναι ο ήλιος και ο αέρας.
Ευτυχώς, στην πατρίδα μας και οι δύο αυτές πηγές, κρύβουν άφθονη ενέργεια που όμως πρέπει να μετατραπεί αξιόπιστα σε ηλεκτρική. Ο ήλιος είναι η πρώτη πηγή ενέργειας που πρέπει να εκμεταλλευτούμε δεδομένου του ότι στην Ελλάδα οι περισσότερες μέρες του χρόνου είναι ηλιόλουστες. Η συλλογή αυτής της ενέργειας και η μετατροπή της σε ηλεκτρισμό επιτυγχάνεται με τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Υπάρχουν όμως και περιπτώσεις όπου η ενέργεια που παράγεται από τον ήλιο μέσω των Φ/Β πλαισίων δεν επαρκεί. Όπου οι καιρικές συνθήκες το επιτρέπουν, όπου δηλαδή υπάρχει αρκετό αιολικό δυναμικό, το Φ/Β σύστημα μπορεί να ενισχυθεί με μία μικρή ανεμογεννήτρια.
Επειδή όμως μπορεί να υπάρξουν περίοδοι χαμηλής ηλιακής αλλά και αιολικής ενέργειας (π.χ. νύκτα, νέφη, χαμηλή ένταση ανέμου), μπορεί να γίνει και χρήση γεννητριών πετρελαίου ή βενζίνης ή αερίου και σπανιότερα, λόγω υψηλού προς το παρόν κόστους, κυψέλη υδρογόνου, ώστε να εξασφαλίζεται συνεχής και ελεγχόμενη από εμάς παροχή ενέργειας. Τα συστήματα που χρησιμοποιούν πάνω από μια πηγή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας συνήθως αποκαλούνται «υβριδικά».
Πληθώρα εφαρμογών
Ήδη στην Ελλάδα λειτουργούν εκατοντάδες αυτόνομες εγκαταστάσεις, σε οικίες, επαγγελματικούς χώρους, τουριστικά καταλύματα κλπ. Μία από αυτές είναι και το συγκρότημα μικρών ενοικιαζόμενων τουριστικών κατοικιών σε ένα μικρό νησί των Κυκλάδων. Οι ιδιοκτήτες της συγκεκριμένης τουριστικής μονάδας, με μεράκι και σεβασμό στην τοπική αρχιτεκτονική και έχοντας οικολογική συνείδηση, αποφάσισαν να μην τροφοδοτήσουν το συγκρότημα από το Δημόσιο Δίκτυο Ηλεκτρισμού αποφεύγοντας την εγκατάσταση πολλών αντιαισθητικών κολόνων, εναέριων καλωδίων και δίστηλου μετασχηματιστή, αλλά να εγκαταστήσουν μία μικρή αυτόνομη μονάδα που να καλύπτει πλήρως τις ανάγκες ηλεκτρικής ενέργειας των μικρών κατοικιών. Η τουριστική μονάδα αποτελείται από πέντε ανεξάρτητα καταλύματα. Το κάθε κατάλυμα διαθέτει 5 λυχνίες εξοικονόμησης ενέργειας, ένα μικρό ψυγείο, ένα φουρνάκι με ηλεκτρικό μάτι, ανεμιστήρα οροφής και μπορεί να υποστηρίξει διάφορες μικροσυσκευές (υπολογιστής, φορτιστής κινητού τηλεφώνου κα.). Επιπλέον, υπάρχει εξωτερικός φωτισμός περιμετρικά του συγκροτήματος.
Το συγκεκριμένο σύστημα έχει κόστος, σήμερα, περίπου 20.000 ευρώ, κάτι το οποίο μπορεί να αυξηθεί ανάλογα με τις ανάγκες του κάθε ιδιοκτήτη. Επίσης, θα πρέπει να τονίσουμε ότι όλο το συγκρότημα κατοικιών τροφοδοτείται από ένα σύστημα και όχι από ξεχωριστά, ώστε να περιοριστεί το συνολικό κόστος. Ο ιδιοκτήτης μπορεί να επεκτείνει τις δυνατότητες του αυτόνομου συστήματος ανά πάσα στιγμή. Για την εγκατάσταση και σωστή λειτουργία ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος απαιτείται ακριβής και πλήρης σχεδιασμός, από ειδικούς μηχανικούς, βάσει αναγκών και περιοχής λειτουργίας, αλλά και η επιλογή επώνυμου και αξιόπιστου εξοπλισμού. Υπάρχουν δύο τυπικές διατάξεις εξοπλισμού που μπορούν να εφαρμοστούν στο σχεδιασμό αυτόνομων συστημάτων παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Η διάταξη ζεύξης εναλλασσόμενου ρεύματος (AC coupling) και η διάταξη ζεύξης συνεχούς ρεύματος (DC coupling)*. Και οι δύο διατάξεις μπορούν να έχουν ισοδύναμα αποτελέσματα, αλλά η τελική επιλογή εναπόκειται στο σχεδιαστή του συστήματος, ο οποίος πρέπει να εκτιμήσει τα υπέρ και τα κατά αναλόγως της περίπτωσης και να κάνει χρήση ποιοτικού, κατάλληλου και αξιόπιστου για κάθε συγκεκριμένη περίπτωση εξοπλισμού.
* Το ac-coupling είναι πιο ακριβό και αυτός είναι ο λόγος που χρησιμοποιείται, κυρίως, σε μεγάλα συστήματα. Παλαιότερα, εφαρμοζόταν και σε μικρότερα συστήματα, λόγω καλύτερης εκμετάλλευσης της ενέργειας από τα Φ/Β. Πλέον, με τους σύγχρονους ρυθμιστές φόρτισης τύπου MPPT, αυτό το πλεονέκτημα δεν υπάρχει. Το είδος που θα χρησιμοποιήσουμε εξαρτάται, βασικά, από το μέγεθος του συστήματος και την διασπορά (απόσταση) των καταναλώσεων.
Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν
Μετά από προσεκτικό σχεδιασμό και εκτίμηση των ημερήσιων αναγκών του συγκροτήματος σε kWh χρησιμοποιήθηκε ο παρακάτω βασικός εξοπλισμός για την υλοποίηση του συστήματος:
• 15 Φωτοβολταϊκά Πλαίσια Centrosolar (Γερμανίας) συνολικής ισχύος 2700 Wp με ετήσια απόδοση περίπου 4300 kWh ή περίπου 16 kWh ημερησίως κατά μέσο όρο το καλοκαίρι
• 2 Αυτόνομοι Αντιστροφείς/Φορτιστές Victron Energy (Ολλανδίας) Multiplus 48/5000 σε παράλληλη λειτουργία, συνολικής ισχύος 10 kVA
• 1 Ρυθμιστής Φόρτισης μέγιστου σημείου ισχύος Morningstar (ΗΠΑ) TS-MPPT-60
• 1 Ανεμογεννήτρια Aerodyne Lakota (Ισπανίας) 900 W με ετήσια απόδοση περίπου 2500 kWh ή περίπου 7 kWh ημερησίως κατά μέσο όρο το καλοκαίρι
• 24 Συσσωρευτές (μπαταρίες) Hoppecke (Γερμανίας) OPzS solar power 620
• 1 Ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος (γεννήτρια) πετρελαίου Mase Generators (Ιταλίας) ισχύος 5,4kW με κινητήρα Yanmar τύπου PD 70
Τα μέρη ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος
Ο βασικός εξοπλισμός ενός υβριδικού συστήματος αποτελείται από τις παρακάτω συσκευές/μονάδες:
• Φωτοβολταϊκά Πλαίσια.
• Αυτόνομοι Αντιστροφείς / Φορτιστές
• Διασυνδεδεμένοι Αντιστροφείς για περιπτώσεις ζεύξης εναλλασσόμενου ρεύματος
• Ρυθμιστές Φόρτισης για περιπτώσεις ζεύξης συνεχούς ρεύματος
• Ανεμογεννήτριες
• Συσσωρευτές
• Γεννήτριες πετρελαίου ή βενζίνης
• Διάφορα παρελκόμενα, όργανα μέτρησης και ελέγχου του συστήματος
