Φωτοβολταϊκά παράθυρα θερμαίνουν νερό - Tι μπορούμε να περιμένουμε από τη νέα αυτή τεχνολογία

Για τους κατοίκους πολυκατοικιών, η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας δεν είναι τόσο απλή όσο για τους ιδιοκτήτες μονοκατοικιών που έχουν πρόσβαση στη στέγη τους.

 

Εκατομμύρια άνθρωποι που ζουν σε διαμερίσματα δεν διαθέτουν αξιοποιήσιμη επιφάνεια στη στέγη. Σε πολλές περιπτώσεις, οι μόνες επιφάνειες που μπορούν να χρησιμοποιήσουν άμεσα είναι τα μπαλκόνια, τα κιγκλιδώματα και τα παράθυρα.

 

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπαλκονιού που συνδέονται απευθείας στην πρίζα έχουν εξελιχθεί σε σημαντική λύση για το πρόβλημα αυτό. Ωστόσο, εγείρουν ένα ακόμη ερώτημα: τι συμβαίνει με την ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια όταν παράγεται σε μια χρονική στιγμή κατά την οποία το διαμέρισμα δεν έχει αντίστοιχη κατανάλωση;

 

Εδώ και περισσότερα από δύο χρόνια, δοκιμάζεται μια διαφορετική προσέγγιση σε πραγματικό διαμέρισμα στο Βουκουρέστι της Ρουμανίας.

 

Αντί η ηλεκτρική ενέργεια από τα φωτοβολταϊκά να τροφοδοτεί την ηλεκτρική εγκατάσταση του διαμερίσματος, ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά παράθυρα τροφοδοτούν απευθείας με συνεχές ρεύμα (DC) έναν συμβατικό ηλεκτρικό θερμοσίφωνα.

 

Η ιδέα είναι απλή: ο ίδιος ο θερμοσίφωνας χρησιμοποιείται ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας.

 

Η ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται επί αρκετές ώρες κατά τη διάρκεια της ημέρας μετατρέπεται απευθείας σε θερμότητα και αποθηκεύεται ως ζεστό νερό για χρήση αργότερα.

 

Δεν υπάρχει φωτοβολταϊκή μπαταρία ούτε ηλιακός αντιστροφέας μεταξύ των φωτοβολταϊκών υαλοπινάκων και της αντίστασης θέρμανσης. Η πλευρά των φωτοβολταϊκών λειτουργεί αυτόνομα και δεν διοχετεύει ηλεκτρική ενέργεια στο δημόσιο δίκτυο.

 

Όταν η ηλιακή ενέργεια δεν επαρκεί, ο ελεγκτής συνδέει τον ίδιο θερμοσίφωνα με το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) μετά τη δύση του ηλίου, ώστε να φτάσει στη θερμοκρασία που έχει οριστεί στον θερμοστάτη.

 

 

Το σύστημα είναι εγκατεστημένο σε γυάλινο μπαλκόνι με νότιο προσανατολισμό στο Βουκουρέστι.

 

Οι φωτοβολταϊκοί υαλοπίνακες έχουν ονομαστική εγκατεστημένη ισχύ περίπου 845 Wp και τροφοδοτούν με ζεστό νερό ένα νοικοκυριό τεσσάρων ατόμων, με καθημερινή κατανάλωση, συμπεριλαμβανομένου ενός ντους ανά άτομο την ημέρα.

 

Σε παλαιότερη τεκμηρίωση του έργου αναφερόταν ονομαστική ισχύς 683 Wp, βάσει των στοιχείων του κατασκευαστή για το 2021, τα οποία ήταν διαθέσιμα όταν παραγγέλθηκαν οι υαλοπίνακες το 2022. Έκτοτε, ο κατασκευαστής επιβεβαίωσε ότι οι υαλοπίνακες που παραδόθηκαν αντιστοιχούν σε νεότερα μοντέλα υψηλότερης ισχύος. Με τον επανυπολογισμό της ίδιας διάταξης των 11 παραθύρων βάσει των σημερινών τεχνικών στοιχείων, η ονομαστική ισχύς ανέρχεται σε περίπου 845 Wp.

 

Η διόρθωση αυτή αφορά την ονομαστική ισχύ STC και δεν μεταβάλλει την ενέργεια που μετρήθηκε ότι διοχετεύθηκε στον θερμοσίφωνα ούτε την κάλυψη των αναγκών σε ζεστό νερό που καταγράφηκε.

 

Το σύστημα παρακολουθήθηκε σε δύο διαδοχικές περιόδους από τον Οκτώβριο έως τον Σεπτέμβριο.

 

Κατά την περίοδο 2023-2024, τα φωτοβολταϊκά παράθυρα παρείχαν 446 kWh στον θερμοσίφωνα και κάλυψαν το 46,7% της ενεργειακής ζήτησης του νοικοκυριού για ζεστό νερό.

 

Κατά την περίοδο 2024-2025, παρείχαν 462 kWh, καλύπτοντας το 43,7% της αντίστοιχης ενεργειακής ζήτησης.

 

Και στις δύο περιόδους, η οικογένεια απουσίαζε για περίπου έναν μήνα. Ως εκ τούτου, κάθε περίοδος μέτρησης από τον Οκτώβριο έως τον Σεπτέμβριο αντιστοιχεί ουσιαστικά σε περίπου 11 μήνες πραγματικής χρήσης.

 

Τα αποτελέσματα έχουν σημασία επειδή στόχος του συστήματος δεν είναι η μέγιστη στιγμιαία παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας. Στόχος είναι να αξιοποιείται όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος της διαθέσιμης ηλιακής ενέργειας μέσα στο ίδιο το διαμέρισμα.

 

Η διορθωμένη ονομαστική ισχύς των φωτοβολταϊκών δεν επηρεάζει επίσης τις ξεχωριστές αναλύσεις για την εξοικονόμηση νερού και την ψύξη. Ο υπολογισμός για το νερό βασίζεται στη μετρημένη ροή και στον χρόνο αναμονής, ενώ το μοντέλο για την ψύξη βασίζεται στην επιφάνεια των υαλοπινάκων και στα χαρακτηριστικά ηλιακού θερμικού κέρδους και όχι στην ονομαστική ηλεκτρική ισχύ των φωτοβολταϊκών.

 

 

Ενδιαφέρον σημείο αναφοράς αποτελεί η γερμανική Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Περιβάλλοντος (UBA).

 

Για ένα σύστημα φωτοβολταϊκών 800 W με νότιο προσανατολισμό και κατακόρυφη τοποθέτηση, η UBA εκτιμά ότι η ετήσια παραγωγή ανέρχεται περίπου στις 532 kWh. Χωρίς μπαταρία, περίπου 240 kWh ετησίως, δηλαδή περίπου το 45%, εκτιμάται ότι μπορούν να καταναλωθούν απευθείας μέσα στο διαμέρισμα.

 

Ο λόγος είναι εύκολο να γίνει κατανοητός.

 

Ένα συμβατικό φωτοβολταϊκό σύστημα μπαλκονιού τροφοδοτεί τα ηλεκτρικά φορτία που λειτουργούν τη συγκεκριμένη στιγμή κατά την οποία παράγεται η ηλιακή ενέργεια.

 

Εάν το φωτοβολταϊκό σύστημα παράγει 500 W ενώ το διαμέρισμα καταναλώνει μόλις 150 W, το νοικοκυριό δεν μπορεί να αξιοποιήσει ταυτόχρονα και τα 500 W, εκτός εάν ενεργοποιηθεί κάποιο άλλο φορτίο, αποθηκευτεί η ενέργεια ή διοχετευθεί το πλεόνασμα στο δίκτυο.

 

Η συγκεκριμένη προσέγγιση αλλάζει αυτή τη σχέση.

 

Αντί η παραγωγή ηλιακής ενέργειας να πρέπει να ακολουθεί τη στιγμιαία ηλεκτρική ζήτηση του διαμερίσματος, συνδέεται με ένα φορτίο που μπορεί να απορροφά ενέργεια σε βάθος χρόνου.

 

Ένας θερμοσίφωνας λειτουργεί ουσιαστικά ως θερμική μπαταρία.

 

Μπορεί να δεχθεί 100 W, 300 W ή 500 W επί αρκετές ώρες, να συσσωρεύσει αυτή την ενέργεια ως θερμότητα και να παρέχει το αποθηκευμένο ζεστό νερό αργότερα μέσα στην ημέρα.

 

Έτσι, η παραγωγή και η κατανάλωση της ηλιακής ενέργειας μπορούν να πραγματοποιούνται σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, χωρίς να απαιτείται ηλεκτροχημική μπαταρία.

 

 

Υπάρχει ακόμη ένα σημαντικό στοιχείο της συγκεκριμένης ιδέας που είναι εύκολο να παραβλεφθεί.

 

Το σύστημα λειτουργεί ιδιαίτερα καλά όχι απλώς επειδή τα φωτοβολταϊκά συνδέονται με έναν θερμοσίφωνα, αλλά επειδή οι φωτοβολταϊκοί υαλοπίνακες μπορούν να αποτελέσουν πολύ καλύτερη ηλεκτρική αντιστοίχιση για την απευθείας θέρμανση νερού με συνεχές ρεύμα σε σχέση με ένα τυπικό σύστημα ενός ή δύο φωτοβολταϊκών πάνελ μπαλκονιού.

 

Ένας ηλεκτρικός θερμοσίφωνας διαθέτει αντίσταση θέρμανσης συγκεκριμένης ηλεκτρικής αντίστασης.

 

Για παράδειγμα, ένας τυπικός θερμοσίφωνας 3 kW και 230 V μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως χαρακτηριστικό παράδειγμα. Η ίδια ηλεκτρική αρχή ισχύει και για θερμοσίφωνες διαφορετικής ονομαστικής ισχύος.

 

Εάν τα φωτοβολταϊκά πάνελ συνδεθούν απευθείας στην αντίσταση θέρμανσης, χωρίς αντιστροφέα ή ενεργό μετατροπέα DC/DC με MPPT, το σημείο λειτουργίας εξαρτάται από τη σχέση μεταξύ της τάσης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας και της αντίστασης της θερμαντικής αντίστασης.

 

Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς που αναγράφεται στο φωτοβολταϊκό πάνελ δεν είναι αυτομάτως και η ισχύς που φτάνει στον θερμοσίφωνα.

 

Εάν, για παράδειγμα, δύο σύγχρονα φωτοβολταϊκά πάνελ έχουν συνολική ονομαστική ισχύ περίπου 800 Wp, η απευθείας σύνδεσή τους με την αντίσταση ενός θερμοσίφωνα 3 kW και 230 V μπορεί, με βάση τα χαρακτηριστικά των πάνελ που χρησιμοποιούνται στη συγκεκριμένη σύγκριση, να οδηγήσει σε μέγιστη μεταφερόμενη ισχύ μόλις περίπου 300 W, παρά την ονομαστική ισχύ των περίπου 800 Wp.

 

Η ακριβής τιμή εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά τάσης-ρεύματος των πάνελ. Το βασικό πρόβλημα, όμως, παραμένει: δύο συμβατικά πάνελ λειτουργούν σε τάση DC σχετικά χαμηλή σε σχέση με την τάση που απαιτείται για καλή αντιστοίχιση με την αντίσταση ενός συμβατικού θερμοσίφωνα 230 V.

 

Ως αποτέλεσμα, η ονομαστική ισχύς των 800 W δεν μπορεί να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά με μια απλή απευθείας σύνδεση στην αντίσταση θέρμανσης.

 

Η εγκατάσταση των φωτοβολταϊκών παραθύρων λειτουργεί διαφορετικά.

 

Παρότι η διορθωμένη ονομαστική εγκατεστημένη ισχύς ανέρχεται περίπου στα 845 Wp, έχει μετρηθεί μέγιστη ισχύς 499 W που διοχετεύεται απευθείας στον θερμοσίφωνα.

 

Αυτό δεν σημαίνει ότι το φωτοβολταϊκό γυαλί είναι εγγενώς αποδοτικότερο από τα συμβατικά κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά πάνελ πυριτίου. Σημαίνει ότι η ηλεκτρική διαμόρφωση είναι καλύτερα προσαρμοσμένη στο συγκεκριμένο φορτίο.

 

Αντί για ένα ή δύο πάνελ σχετικά υψηλής ισχύος που λειτουργούν σε χαμηλή τάση και υψηλό ρεύμα, οι φωτοβολταϊκοί υαλοπίνακες διαθέτουν μεγαλύτερο αριθμό στοιχείων παραγωγής χαμηλότερης ισχύος.

 

Αυτά μπορούν να συνδεθούν ηλεκτρικά με τρόπο ώστε η συστοιχία να επιτυγχάνει πολύ πιο χρήσιμη τάση DC, ενώ η συνολική εγκατεστημένη ισχύς παραμένει σε μέτρια επίπεδα.

 

Μέτρια ισχύς, κατάλληλη τάση DC, ωμική θέρμανση και θερμική αποθήκευση.

 

Ο συνδυασμός αυτός ταιριάζει ιδιαίτερα καλά σε μια αντίσταση θέρμανσης νερού.

 

 

Ένας ενεργός μετατροπέας MPPT θα μπορούσε υπό ορισμένες συνθήκες ηλιακής ακτινοβολίας να αυξήσει τη στιγμιαία ισχύ που μεταφέρεται στον θερμοσίφωνα, διατηρώντας τη φωτοβολταϊκή συστοιχία πιο κοντά στο ακριβές σημείο μέγιστης ισχύος της.

 

Ωστόσο, η αύξηση της στιγμιαίας ισχύος δεν θα μεταφραζόταν αναλογικά σε επιπλέον χρήσιμη ετήσια ενέργεια. Το δοχείο έχει πεπερασμένη θερμική χωρητικότητα και, μόλις επιτευχθεί η θερμοκρασία που έχει οριστεί στον θερμοστάτη, η αντίσταση σταματά να απορροφά ενέργεια.

 

Η επιπλέον ισχύς το μεσημέρι μπορεί επομένως να οδηγήσει απλώς σε ταχύτερη επίτευξη της θερμοκρασίας διακοπής λειτουργίας και όχι σε αναλογική αύξηση της ετήσιας αυτοκατανάλωσης.

 

Στη συγκεκριμένη διαμόρφωση, η φωτοβολταϊκή συστοιχία και η αντίσταση θέρμανσης είναι ήδη αρκετά καλά προσαρμοσμένες, ώστε ένα ενεργό στάδιο MPPT να μην είναι απαραίτητο για την επίτευξη του στόχου του συστήματος.

 

Οποιοδήποτε πρόσθετο όφελος θα πρέπει επίσης να σταθμίζεται έναντι της κατανάλωσης του ίδιου του μετατροπέα, των απωλειών μετατροπής, του πρόσθετου κόστους και της αυξημένης πολυπλοκότητας.

 

Η μετρημένη αιχμή των 499 W από ένα σύστημα φωτοβολταϊκών παραθύρων περίπου 845 Wp δείχνει ότι μπορεί να μεταφερθεί χρήσιμη ισχύς απευθείας στον θερμοσίφωνα με μια ιδιαίτερα απλή αρχιτεκτονική.

 

Η εικόνα είναι διαφορετική στην περίπτωση των δύο συμβατικών πάνελ. Με δύο πάνελ συνολικής ισχύος περίπου 800 Wp, η λιγότερο κατάλληλη αντιστοίχιση τάσης με μια αντίσταση 3 kW/230 V καθιστά την ενεργό μετατροπή ισχύος πολύ πιο σημαντική, εφόσον στόχος είναι η αξιοποίηση όσο το δυνατόν μεγαλύτερου μέρους της διαθέσιμης φωτοβολταϊκής ισχύος.

 

Εναλλακτικά, αρκετά συμβατικά πάνελ μπορούν να συνδεθούν σε σειρά ώστε να αυξηθεί η τάση της συστοιχίας.

 

Όταν όμως εγκαθίστανται αρκετά συμβατικά πάνελ υψηλής ισχύος, η συνολική διαθέσιμη ισχύς γίνεται πολύ μεγαλύτερη. Σε αυτή την περίπτωση, ένας αντιστροφέας και η τροφοδοσία πολλαπλών ηλεκτρικών φορτίων του νοικοκυριού είναι συνήθως πιο λογική λύση από την αποκλειστική τροφοδοσία ενός θερμοσίφωνα.

 

Γι’ αυτό οι φωτοβολταϊκοί υαλοπίνακες και η απευθείας θέρμανση νερού με DC αποτελούν έναν ιδιαίτερα φυσικό συνδυασμό.

 

 

Τα συμβατικά φωτοβολταϊκά μπαλκονιού αποτελούν εξαιρετική λύση και έχουν συμβάλει στο να γίνει η ηλιακή παραγωγή ενέργειας προσβάσιμη σε ανθρώπους που δεν διαθέτουν στέγη.

 

Ούτε υποστηρίζεται ότι τα συμβατικά πάνελ δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για απευθείας θέρμανση νερού με DC. Μπορούν.

 

Με αρκετά πάνελ συνδεδεμένα σε σειρά, μια κατάλληλα επιλεγμένη αντίσταση θέρμανσης ή ενεργά ηλεκτρονικά ισχύος DC/DC, τα συμβατικά φωτοβολταϊκά μπορούν επίσης να θερμαίνουν νερό αποτελεσματικά.

 

Η διαφορά είναι ότι ένα τυπικό σύστημα μπαλκονιού με ένα ή δύο συμβατικά πάνελ υψηλής ισχύος δεν ταιριάζει από τη φύση του με μια τυπική αντίσταση θερμοσίφωνα 230 V.

 

Οι φωτοβολταϊκοί υαλοπίνακες καταλαμβάνουν διαφορετική ηλεκτρική θέση.

 

Μια πρόσοψη ή ένα μπαλκόνι μπορεί να διαθέτει αρκετά φωτοβολταϊκά στοιχεία γυαλιού, παρέχοντας την απαιτούμενη τάση για απευθείας θέρμανση χωρίς ταυτόχρονα να δημιουργείται μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση ισχύος αρκετών κιλοβάτ.

 

Αυτό καθιστά την ιδέα ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα για τα διαμερίσματα.

 

 

Η δεξαμενή νερού αλλάζει επίσης τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να αντιμετωπίζεται η διαστασιολόγηση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος.

 

Σε ένα συμβατικό ηλεκτρικό σύστημα, οι χρήστες συχνά επικεντρώνονται στην επίτευξη της υψηλότερης δυνατής στιγμιαίας ισχύος.

 

Για την απευθείας ηλιακή θέρμανση νερού, αυτό δεν είναι απαραίτητα επιθυμητό.

 

Εάν μια μεγάλη φωτοβολταϊκή εγκατάσταση θερμάνει πλήρως τη δεξαμενή μέχρι το μεσημέρι, η επιπλέον παραγωγή αργότερα μέσα στην ημέρα δεν μπορεί πλέον να αξιοποιηθεί από το συγκεκριμένο φορτίο.

 

Ένα πιο μετριοπαθές φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί, αντίθετα, να παρέχει ενέργεια επί πολλές ώρες. Ο θερμοσίφωνας αποθηκεύει σταδιακά αυτή την ενέργεια.

 

Επομένως, το σημαντικό μέγεθος δεν είναι μόνο τα μέγιστα watt, αλλά και οι χρήσιμες κιλοβατώρες που αποθηκεύονται κατά τη διάρκεια της ημέρας.

 

Τα αποτελέσματα από το Βουκουρέστι το καταδεικνύουν. Το σύστημα φωτοβολταϊκών παραθύρων περίπου 845 Wp, με μετρημένη μέγιστη ισχύ 499 W στον θερμοσίφωνα, παρείχε 446 kWh κατά την πρώτη περίοδο παρακολούθησης και 462 kWh κατά τη δεύτερη.

 

Η ενέργεια αυτή ήταν αρκετή για να καλύψει το 46,7% και το 43,7%, αντίστοιχα, των αναγκών του τετραμελούς νοικοκυριού σε ενέργεια για ζεστό νερό.

 

 

Το πείραμα ανέδειξε ακόμη ένα όφελος που έχει ελάχιστη σχέση με την απόδοση των φωτοβολταϊκών.

 

Πριν εγκατασταθεί ο τοπικός θερμοσίφωνας, το διαμέρισμα βασιζόταν σε κεντρικά παρεχόμενο ζεστό νερό χρήσης.

 

Όπως συμβαίνει σε πολλές πολυκατοικίες, οι ένοικοι έπρεπε να αφήνουν το νερό να τρέχει μέχρι να φτάσει στη ντουζιέρα αρκετά ζεστό.

 

Στη συγκεκριμένη περίπτωση στο Βουκουρέστι, μια μέτρηση έδειξε παροχή 6,7 λίτρων το λεπτό και περίπου πέντε λεπτά αναμονής μέχρι το νερό να φτάσει περίπου στους 43°C στα τέλη Σεπτεμβρίου.

 

Με βάση αυτή τη μέτρηση και εποχικά προσαρμοσμένους χρόνους αναμονής περίπου πέντε έως οκτώ λεπτών, το μοντέλο της μελέτης εκτίμησε ότι περίπου 62,1 κυβικά μέτρα νερού τον χρόνο καταλήγουν να καταναλώνονται κατά τις περιόδους αναμονής σε ένα νοικοκυριό τεσσάρων ατόμων, με ένα ντους ανά άτομο την ημέρα.

 

Πρόκειται για εκτίμηση που δεν μπορεί να γενικευθεί. Οι χρόνοι αναμονής διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με το κτίριο, το μήκος των σωληνώσεων, το σύστημα κυκλοφορίας και τις συνθήκες λειτουργίας.

 

Ο μηχανισμός, ωστόσο, είναι καθολικός.

 

Όταν το ζεστό νερό παράγεται τοπικά και αποθηκεύεται σε μικρή απόσταση από τη ντουζιέρα, ο χρόνος αναμονής μπορεί να γίνει πρακτικά αμελητέος.

 

Στην περίπτωση αυτή, ο τοπικός θερμοσίφωνας των 80 λίτρων προσφέρει επομένως ένα επιπλέον όφελος πέρα από την ηλιακή ενέργεια: μειώνει σημαντικά το νερό που χάνεται κατά την αναμονή για την άφιξη του κεντρικά παραγόμενου ζεστού νερού.

 

 

Τα φωτοβολταϊκά παράθυρα έχουν ακόμη ένα χαρακτηριστικό που δεν διαθέτουν τα συμβατικά αδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ όταν αυτά απλώς τοποθετούνται πάνω σε ένα μπαλκόνι.

 

Αποτελούν μέρος του κελύφους του κτιρίου.

 

Το ίδιο γυαλί που παράγει ηλεκτρική ενέργεια μειώνει επίσης την ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στο διαμέρισμα.

 

Η συγκεκριμένη επίδραση μοντελοποιήθηκε ξεχωριστά για το διαμέρισμα στο Βουκουρέστι.

 

Η νότια γυάλινη πρόσοψη έχει περίπου 12,9 τετραγωνικά μέτρα υαλοπινάκων, εκ των οποίων τα 7,92 τετραγωνικά μέτρα είναι ημιδιαφανές φωτοβολταϊκό γυαλί.

 

Με βάση τις παραδοχές της μελέτης, η αντικατάσταση των συμβατικών διαφανών υαλοπινάκων με φωτοβολταϊκούς μειώνει το ηλιακό θερμικό κέρδος μέσω της συνολικής γυάλινης πρόσοψης κατά περίπου 40%.

 

Για το συγκεκριμένο διαμέρισμα και τις συνθήκες λειτουργίας του κλιματισμού που χρησιμοποιήθηκαν στο μοντέλο, αυτό αντιστοιχεί σε εκτιμώμενη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για ψύξη κατά περίπου 433-481 kWh ανά καλοκαίρι, με κεντρική εκτίμηση περίπου 457 kWh.

 

Οι αριθμοί αυτοί αποτελούν υπολογιστικές εκτιμήσεις και όχι μετρημένη εξοικονόμηση από τη λειτουργία του κλιματιστικού. Η διάκριση αυτή είναι σημαντική.

 

Ωστόσο, ο υπολογισμός αναδεικνύει ένα βασικό χαρακτηριστικό των ενσωματωμένων στα κτίρια φωτοβολταϊκών.

 

Οι υαλοπίνακες μπορούν ταυτόχρονα να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και να μειώνουν το θερμικό φορτίο ψύξης.

 

Για διαμερίσματα με μεγάλες γυάλινες επιφάνειες με νότιο, ανατολικό ή δυτικό προσανατολισμό και έντονη υπερθέρμανση κατά τους θερινούς μήνες, αυτό το δευτερογενές όφελος μπορεί να είναι ιδιαίτερα σημαντικό.

 

 

Η στέγη δεν είναι το μοναδικό σημείο ενός κτιρίου που δέχεται ηλιακή ακτινοβολία. Και οι προσόψεις των πολυκατοικιών δέχονται ηλιακή ενέργεια.

 

Οι φωτοβολταϊκοί υαλοπίνακες μπορούν να ενσωματωθούν σε σταθερά τμήματα παραθύρων, περιφράξεις μπαλκονιών ή γυάλινα κιγκλιδώματα.

 

Έτσι αξιοποιούν επιφάνειες που ήδη διαθέτουν αρχιτεκτονική λειτουργία.

 

Αυτό δεν σημαίνει ότι τα φωτοβολταϊκά παράθυρα είναι κατάλληλα για κάθε πρόσοψη. Ο προσανατολισμός, η σκίαση, η διαφάνεια, η αισθητική και το οικονομικό κόστος πρέπει να λαμβάνονται υπόψη.

 

Για διαμερίσματα όμως με σημαντικές επιφάνειες γυαλιού που εκτίθενται στον ήλιο, η πρόσοψη μπορεί να μετατραπεί σε επιφάνεια παραγωγής ενέργειας χωρίς να απαιτείται πρόσβαση στη στέγη.

 

Και όταν η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται τοπικά για την παραγωγή ζεστού νερού, το σύστημα δεν χρειάζεται να βασίζεται στη σύμπτωση μεταξύ παραγωγής και στιγμιαίας κατανάλωσης του νοικοκυριού.

 

 

Ένας από τους στόχους του πιλοτικού συστήματος ήταν να αποφευχθούν τα περιττά εξαρτήματα.

 

Στην πλευρά των φωτοβολταϊκών δεν υπάρχει μπαταρία ούτε ηλιακός αντιστροφέας. Η ηλεκτρική ενέργεια από τα φωτοβολταϊκά χρησιμοποιείται απευθείας σε DC από μια ωμική αντίσταση θέρμανσης.

 

Όταν η ηλιακή ενέργεια δεν επαρκεί, ο ελεγκτής συνδέει αυτόματα τον θερμοσίφωνα με το δίκτυο AC μετά τη δύση του ηλίου, ώστε να φτάσει στη θερμοκρασία που έχει οριστεί στον θερμοστάτη.

 

Η λογική της αυτόματης εναλλαγής μεταξύ τροφοδοσίας DC από τα φωτοβολταϊκά και AC από το δίκτυο έχει επίσης συμπεριληφθεί σε αίτηση ρουμανικού διπλώματος ευρεσιτεχνίας, η οποία δημοσιεύθηκε από το Ρουμανικό Κρατικό Γραφείο Εφευρέσεων και Εμπορικών Σημάτων.

 

Το σημαντικότερο στοιχείο της ιδέας, ωστόσο, είναι ακόμη απλούστερο από το ίδιο το σύστημα εναλλαγής.

 

Πρόκειται για τον συνδυασμό ενός φωτοβολταϊκού συστήματος ενσωματωμένου στην πρόσοψη, με κατάλληλα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά DC, ενός απλού ωμικού φορτίου και μιας οικονομικής μορφής θερμικής αποθήκευσης που το νοικοκυριό χρειάζεται ούτως ή άλλως καθημερινά.

 

 

Οι περισσότερες συζητήσεις για τα οικιακά φωτοβολταϊκά εξακολουθούν να ξεκινούν από τη στέγη.

 

Αυτό λειτουργεί καλά για τις μονοκατοικίες. Για τα εκατομμύρια των ανθρώπων που ζουν σε πολυκατοικίες, όμως, δεν λύνει το πρόβλημα.

 

Τα φωτοβολταϊκά μπαλκονιού έχουν ήδη δείξει ότι οι κάτοικοι διαμερισμάτων θέλουν πρόσβαση στη δική τους παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας.

 

Το επόμενο ερώτημα είναι πώς μπορεί να αξιοποιηθεί με τον αποτελεσματικότερο τρόπο η περιορισμένη ηλιακή επιφάνεια που έχουν στη διάθεσή τους.

 

Το πιλοτικό σύστημα στο Βουκουρέστι υποδεικνύει μία πιθανή λύση.

 

Σε δύο διαδοχικές περιόδους μέτρησης, τα φωτοβολταϊκά παράθυρα παρείχαν 446 kWh και 462 kWh απευθείας για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, καλύπτοντας αντίστοιχα το 46,7% και το 43,7% των ενεργειακών αναγκών του νοικοκυριού για ζεστό νερό.

 

Το νοικοκυριό αποτελείται από τέσσερα άτομα που χρησιμοποιούν καθημερινά ζεστό νερό.

 

Η ίδια εγκατάσταση προσφέρει επίσης σκίαση από τον ήλιο, ενώ η τοπική παραγωγή ζεστού νερού μπορεί να μειώσει τις απώλειες νερού που συνδέονται με την αναμονή για την άφιξη του κεντρικού ζεστού νερού.

 

Το σημαντικότερο είναι ότι το σύστημα αποδεικνύει πως η ηλεκτρική ενέργεια από τα φωτοβολταϊκά δεν χρειάζεται πάντα να μετατρέπεται σε AC, να αποθηκεύεται σε μπαταρία ή να διοχετεύεται στο δίκτυο προτού καταστεί χρήσιμη.

 

Μερικές φορές, το πιο αποτελεσματικό σύστημα αποθήκευσης βρίσκεται ήδη μέσα στο διαμέρισμα.

 

Είναι μια δεξαμενή νερού.

 

Και για τους φωτοβολταϊκούς υαλοπίνακες, ο συνδυασμός υψηλότερης χρήσιμης τάσης DC, μέτριας ισχύος και θερμικής αποθήκευσης μπορεί να καταστήσει την απευθείας χρήση DC έναν από τους πιο φυσικούς τρόπους αξιοποίησης της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουν.

 

Η πιο πολύτιμη ηλιακή κιλοβατώρα μπορεί να μην είναι εκείνη που παράγεται από το μεγαλύτερο σύστημα. Μπορεί να είναι εκείνη που παράγεται στο μπαλκόνι, αποθηκεύεται ως ζεστό νερό και χρησιμοποιείται από την ίδια οικογένεια λίγες ώρες αργότερα.

 

www.worldenergynews.gr