Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο περιγράφει τη διαδικασία κατά την οποία συγκεκριμένα υλικά εκτιθέμενα στην ηλιακή ενέργεια παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Συνοπτικά όταν σε επαφή τύπου p-n-p ημιαγωγού (με διαφορετικές προσμίξεις σε κάθε τμήμα p-n) προσπέσουν φωτόνια δημιουργείται πόλωση-κίνηση οπών-ηλεκτρονίων προς αντίθετες μεταξύ τους κατευθύνσεις, κίνηση η οποία αποτελεί παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.

Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο είναι γνωστό στην επιστημονική κοινότητα σχεδόν εδώ και 200 χρόνια, η ανακάλυψη όμως υλικών, τα οποία να καταστήσουν τη μετατροπή αυτή αποδοτική και οικονομικά εφικτή, διατελέστηκε μόλις τις τελευταίες δεκαετίες και κυρίως με την ανάγκη παροχής ηλεκτρικής ενέργειας στους δορυφόρους που τέθηκαν σε τροχιά. Αρκεί να αναφερθεί ότι τα κοινά φωτοβολταικα πλάισια πολυκρυσταλλικού πυριτίου έχουν απόδοση μόλις 15%, ενώ η αιχμή της τεχνολογίας της φωτοβολταϊκής μετατροπής αυτή τη στιγμή ακροβατεί κάπου στο 30% (προφανώς υπάρχουν υλικά με υψηλότερες αποδόσεις όμως οικονομικά είναι ακόμη μη αξιοποιήσιμα σε μεγάλη κλίμακα).

Είδη φωτοβολταικών

Ανάλογα με το είδος φωτοβολταϊκού συστήματος έχουμε τα αυτόνομα συστήματα (off-grid η stand alone) όπου η ενέργεια αποθηκεύεται σε μπαταρίες και από εκεί η ενέργεια διοχετεύεται στο χρήστη όποτε υπάρχει ανάγκη και τα διασυνδεδεμένα (on grid ή grid connected) όπου η ενέργεια εγχέεται στο δίκτυο της ΔΕΗ.

Τα φωτοβολταικά δεν επιβαρρύνουν το περιβάλλον ενώ το κόστος τους πλέον είναι χαμηλότατο. Είναι χαρακτηριστικό ότι το κόστος ενός φωτοβολταικού πλαισίου πριν 10 χρόνια είχε 800€ ενώ σήμερα μόλις 200€.

Διασυνδεδεμένα Φωτοβολταικα Συστήματα

Το κύριο χαρακτηριστικό των διασυνδεδεμένων φωτοβολταϊκών είναι η διασύνδεση με το δημόσιο δίκτυο (ΔΕΗ). Το κτίριο διαθέτει ή πρόκειται να συνδεθεί με τη ΔΕΗ και συνήθως ο στόχος της τοποθέτησης είναι η εξοικονόμηση ενέργειας και κατά συνέπεια χρημάτων. Διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: ι) τα φωτοβολταικα με ταρίφα και ιι) τα φωτοβολταϊκά αυτοπαραγωγής ή ιδιοκατανάλωσης (net metering).

Τα διασυνδεδεμένα φωτοβολταικα συστήματα αποτελούνται από τα πλαίσια και έναν αντιστροφέα διασύνδεσης με το δίκτυο. Επίσης υπάρχουν δύο μετρητές εισερχόμενης και εξερχόμενης ενέργειας οι οποίοι ανάλογα με την περίπτωση αφαιρούνται είται “λογιστικά” (συστήματα με ταρίφα) είτε ενεργειακά (αυτοπαραγωγή).

Φωτοβολταικά Συστήματα Με Ταρίφα

Την τελευταία δεκαετία η πλειοψηφία των φωτοβολταικών σταθμών στην Ελλάδα είναι διασυνδεδεμένα με ταρίφα (feed in tariff). Το γεγονός αυτό οφείλεται στις πολύ ενθαρρυντικές επιδοτήσεις που έχουν μέχρι σήμερα δοθεί από το κράτος και την Ε.Ε. είτε επιχορηγώντας το αρχικό κεφάλαιο είτε την τιμή του ρεύματος που πωλείται από τον ιδιώτη. Κατά συνέπεια η εγκατάσταση ενός φβ σταθμού, πέραν από τις σημαντικές ωφέλειες που έχει για την προστασία του περιβάλλοντος, καθώς εκμεταλλεύεται μια Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας (την ηλιακή), αποτελεί μια εγγυημένη και αποδοτική επένδυση.

Στα συστήματα αυτά έχουμε “λογιστικό” συμψηφισμός ενέργειας (οι ενδείξεις των δύο μετρητών μετατρέπονται σε χρήματα και αφαιρούνται μεταξύ τους, η διαφορά πιστώνεται στον καταναλωτή).

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα εγκαθίστανται κυρίως σε οικιακούς καταναλωτές, σε βιομηχανίες-βιοτεχνίες ή σε αγροτεμάχια (πάρκα). Την προηγούμενη δεκαετία η ισχυρή πλειοψηφία των φωτοβολταϊκών συστημάτων που εγκαταστάθηκαν στην Ελλάδα ήταν σε αγροτεμάχια. Τα τελευταία χρόνια όμως, κυρίως μετά τον Ιούλιο του 2009 οπότε ψηφίστηκε η Υπουργική Απόφαση για οικιακά φωτοβολταικα σε στέγες και ταράτσες, όλο και περισσότεροι οικιακοί καταναλωτές τα εγκαθιστούν στα σπίτια τους.

Η στροφή αυτή στα οικιακά συστήματα οφείλεται από τη μία στην επιδότηση στην τιμή του παραγόμενου ρεύματος και στο γεγονός ότι το εισόδημα είναι αφορολόγητο και εγγυημένο για 25 χρόνια και από την άλλη στην πτώση της τιμής των φωτοβολταϊκών πλαισίων η οποία κατέστησε την επένδυση ιδιαιτέρως ελκυστική και προσιτή. Αρκεί να αναφερθεί ότι με ένα κεφάλαιο της τάξης των 9.000€ μπορεί ένα νοικοκυριό να εξασφαλίσει μέχρι 900€ ετήσιο αφορολόγητο εισόδημα εγγυημένο για 20 έτη.

Το μέγιστο όριο για ένα οικιακό σύστημα είναι 6kWp και ο συμψηφισμός γίνεται με “ταρίφα” 0,087€/kWh (Άνοιξη 2022).

Μεγαλύτερα συστήματα σε αγροτεμάχια απολαμβάνουν μικρότερες ταρίφες αλλά λόγω οικονομίας κλίμακος η απόδοση της επένδυσης κρίνεται εξαιρετική.

Ακόμη και με τις νέες μειωμένες ταρίφες η απόδοση μίας επένδυσης σε φωτοβολταικα σε στέγες αποδίδει το αρχικό κεφάλαιο σε λιγότερο από 9-10 χρόνια.

Αυτοπαραγωγή Ενέργειας με φωτοβολταϊκά

Από τον Οκτώβριο του 2013 αποτελεί νόμο του Ελληνικούς κράτους η δυνατότητα ιδιοκατανάλωσης ενέργειας παραγώμενης από ΑΠΕ και συμψηφισμού της με την καταναλισκόμενη ενέργεια από το δημόσιο δίκτυο.

Στην περίπτωση αυτή έχουμε τον ενεργειακό συμψηφισμό εισερχόμενου και εξερχόμενου ηλεκτρικού ρεύματος.

Συνοπτικά με χρήση δύο μετρητών αφαιρείται η ενέργεια που παράγεται από τα φβ από εκείνη που καταναλώνει ο χρήστης από τη ΔΕΗ. Το σχήμα της αυτοπαραγωγής χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια στο εξωτερικό με εξαιρετικά αποτελέσματα για τον χρήστη αλλά και το δημόσιο δίκτυο.

Η κατανεμημένη αυτοπαραγωγή έχει πολλά πλεονεκτήματα, κυρίως τη μείωση απωλειών μεταφοράς αλλά και τη ελάφρυνση νοικοκυριών και επιχειρήσεων από τα μεγάλα ενεργειακά κόστη. Αρκεί να αναφερθεί ότι με 5-8.000€ μπορούν να καλυφθούν οι ανάγκες σε ηλεκτρικό ρεύμα μίας μέσης ελληνικής κατοικίας για 25 χρόνια.

Από τον Ιανουάριο του 2015 έχει υπογραφεί και η πολυαναμενόμενη Υπουργική Απόφαση η οποία ορίζει τις λεπτομέρειες του προγράμματος της αυτοπαραγωγής.

Το όριο ισχύος τιθεται στα 20kWp και αν η συμφωνημένη ισχύς είναι μεγάλη στο 50% αυτής. Ο συμψηφισμός είναι ετήσιως και συμπεριλαμβάνεται μέρος των τελών.

Τα βασικά μέρη ενός συστήματος net metering είναι ιδια με ένα σύστημα ταρίφας (φωτοβολταικά και αντιστροφέας διασύνδεσης).

Ο τρόπος υπολογισμού ενός συστήματος αυτοπαραγωγής συνίσταται στην ενδελεχή μελέτη της ηλεκτρικής κατανάλωσης του κτιρίου και στον αντίστροφο υπολογισμό της απαιτούμενης ισχύος πλαισίων που θα παράξουν το παραπάνω δεδομένο.

Η απόσβεση ενός φωτοβολταϊκού net metering μπορεί ανάλογα με το μέγεθός του να γίνει σε λιγότερο από 5-6 χρόνια. Για παράδειγμα ένα φωτοβολταϊκό των 20kWp που κοστίζει λιγότερο από 20.000+ΦΠΑ θα εξοικονομήσει πάνω από 30.000kWh ετησίως δηλαδή πάνω από 4.000€. Αν μιλάμε για επιχείρηση (ξενοδοχείο) δε η οποία θα εκπέσει το κεφάλαιο των 20.000€ τότε η απόσβεση γίνεται πολύ συντομότερα.