Η χρήση Φ/Β για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τον ήλιο θεωρείται από τις πλέον σημαντικές τεχνολογίες ηλεκτροπαραγωγής και με μεγάλες προοπτικές. Η Ελλάδα παρουσιάζει αξιοσημείωτες προϋποθέσεις, για ανάπτυξη και εφαρμογή των  Φ/Β συστημάτων λόγω του ιδιαίτερα υψηλού δυναμικού ηλιακής ενέργειας. Η δυνατότητα παραγωγής αποκεντρωμένης ηλεκτρικής ενέργειας σε κατοικημένες περιοχές, χωρίς επιπτώσεις στο περιβάλλον, κάνει ελκυστική τη χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων σε κτίρια στην Ελλάδα.
Η χρήση Φ/Β συστημάτων σε κτίρια είναι μία εφαρμογή που προβλέπεται ότι θα κερδίσει έδαφος τα προσεχή χρόνια, σε συνδυασμό και με τα μέτρα που προωθούνται διεθνώς για φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες. Στην Ελλάδα σύμφωνα με τον Ν.4122/2013, σε εναρμόνιση με την Οδηγία 2010/31/ΕΕ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου, προβλέπεται ότι από 1.1.2021 όλα τα νέα κτίρια πρέπει να είναι κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας, ενώ για τα νέα κτίρια που στεγάζουν υπηρεσίες του δημόσιου και ευρύτερου δημόσιου τομέα η υποχρέωση αυτή ισχύει από 1.1.2019. Ένα κτίριο σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας είναι ένα κτίριο πολύ υψηλής ενεργειακής απόδοσης στο οποίο η σχεδόν μηδενική ή πολύ χαμηλή ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την κάλυψη των ενεργειακών του απαιτήσεων, καλύπτεται σε πολύ μεγάλο βαθμό από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Συνεπώς, παράλληλα με την εκμετάλλευση των δυνατοτήτων Εξοικονόμησης Ενέργειας (ΕΞΕ) στα κτίρια είναι επιθυμητό να συνδυάζεται και η χρήση συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η πλέον πρόσφορη τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για εφαρμογές σε κτίρια προς κάλυψη των ενεργειακών αναγκών τους, είναι η φωτοβολταϊκή.  
Βασικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας των Φ/Β είναι η δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, σε μικρές ή και σε μεγαλύτερες ποσότητες, στο σημείο χρήσης, με φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Άλλα πλεονεκτήματα είναι τα παρακάτω:

Στις εφαρμογές σε κτίρια τα Φ/Β πλαίσια μπορούν να εγκατασταθούν στην επίπεδη οροφή μέσω μιας πρόσθετης κατασκευής η οποία θα χρησιμοποιείται σαν βάση στήριξης, ανάλογη με αυτήν που χρησιμοποιείται σε Φ/Β συστήματα που εγκαθίστανται επί εδάφους.  Ωστόσο υπάρχει και η δυνατότητα τα Φ/Β πλαίσια να ενσωματωθούν αρχιτεκτονικά στο κτίριο. Στις εφαρμογές αυτές τα Φ/Β συστήματα εγκαθίστανται σε κτίρια για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ενώ συγχρόνως τα Φ/Β πλαίσια χρησιμοποιούνται και σαν δομικά στοιχεία για τη κάλυψη εξωτερικών επιφανειών του κτιρίου, όπως π.χ. σε οροφές, προσόψεις, σκίαστρα κλπ.
Πολλές εταιρίες συστημάτων αλουμινίου προσφέρουν ή αναπτύσσουν κατάλληλο προφίλ για την ενσωμάτωση Φ/Β πλαισίων σε όψεις ή οροφές κτιρίων ενώ υπάρχουν και κεραμίδια με ενσωματωμένα Φ/Β για την τοποθέτηση στην οροφή των κτιρίων. Με αυτόν τον τρόπο συμβάλλουν εκτός των άλλων στην υποκατάσταση μέρους του κόστους των δομικών υλικών, ειδικά στα εμπορικά κτίρια με την ακριβή επένδυση, με συνέπεια την μείωση του καθαυτού κόστους του Φ/Β συστήματος. Επίσης μπορούν να εγκατασταθούν ομοίως και σε κατασκευές του ευρύτερου οικιστικού περιβάλλοντος, όπως σε υπαίθρια πάρκινγκ, στέγαστρα, ηχοπετάσματα κλπ. Στις εφαρμογές αυτές πρέπει να δίδεται ιδιαίτερη προσοχή στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό ώστε τα Φ/Β πλαίσια να δένουν αισθητικά με την αρχιτεκτονική του κτιρίου. Κατά τη φάση της σχεδίασης του Φ/Β συστήματος απαιτείται πλέον και η ενεργός συμμετοχή των αρχιτεκτόνων, ώστε να συνδυασθεί η τεχνική λύση με αποτελέσματα που πληρούν τους όρους της αισθητικής.
Πολλές κατασκευάστριες εταιρείες διαθέτουν Φ/Β πλαίσια και προϊόντα κατάλληλα για την ενσωμάτωση των Φ/Β πλαισίων σε κτίρια. Για εφαρμογές ενσωμάτωσης Φ/Β πλαισίων σε κτίρια διατίθενται και πλαίσια διαφόρων χρωμάτων και βαθμού διαφάνειας, σε βάρος όμως της απόδοσης.

 

Φωτό 3: Ημιδιαφανείς Φ/Β γεννήτριες αμόρφου Πυριτίου ενσωματωμένες στην πρόσοψη κτιρίου γραφείων στην πόλη Kobe της Ιαπωνίας.

Οι βασικές ιδιότητες των Φ/Β συστημάτων
Η βασική δομική μονάδα των Φ/Β συστημάτων είναι το Φ/Β πλαίσιο. Το σημαντικότερο από τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του Φ/Β πλαισίου είναι η ισχύς αιχμής (Wp), που εκφράζει την παραγόμενη ηλεκτρική ισχύ όταν το Φ/Β πλαίσιο εκτεθεί σε ηλιακή ακτινοβολία 1000W/m2 και θερμοκρασία 25°C. Τα τυπικά Φ/Β πλαίσια της αγοράς έχουν ισχύ αιχμής στο εύρος 100-300Wp. Ένα Φ/Β σύστημα αποτελείται από Φ/Β πλαίσια ηλεκτρικά συνδεδεμένα μεταξύ τους για την επίτευξη της επιθυμητής ισχύος, και περιλαμβάνει έναν ή περισσότερους αντιστροφείς (inverters), για την μετατροπή του συνεχούς ρεύματος που παράγουν τα Φ/Β πλαίσια σε εναλλασσόμενο, συμβατό με τα χαρακτηριστικά του δημόσιου ηλεκτρικού δικτύου.

Ένα Φ/Β σύστημα 1 kWp  αποτελούμενο από Φ/Β πλαίσια  κρυσταλλικού Πυριτίου (η πιο διαδεδομένη τεχνολογία) έχει επιφάνεια 5 με 8 τ.μ. ανάλογα με την απόδοση που διαθέτει, και παράγει κατά μέσο όρο 1.550 kWh AC το χρόνο (σε συνθήκες Ελληνικού χώρου), πάνω σε σταθερή βάση στήριξης. Η επιφάνεια που απαιτείται για την εγκατάσταση ενός Φ/Β συστήματος σε επίπεδη επιφάνεια (οροφή) συνήθως είναι 2 με 2,5 φορές μεγαλύτερη από την ονομαστική επιφάνεια των Φ/Β.

Ένα πλήρες σύστημα 1 kWp, εγκατεστημένο  κοστίζει περίπου 1.500€, για συστήματα του μεγέθους που εγκαθίστανται σε κτίρια.  Για να καλυφθούν οι ανάγκες ενός σπιτιού απαιτούνται περίπου 2-3 kWp και οριζόντια επιφάνεια περίπου 20-50 τ.μ., ανάλογα την τεχνολογία Φ/Β που θα επιλεχθεί.

Δυνατότητες αξιοποίησης Φ/Β συστημάτων σε κτίρια

Για τις εφαρμογές Φ/Β σε κτίρια ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η δυνατότητα του ένταξης στο πρόγραμμα Net Metering, (Αυτοπαραγωγή με ενεργειακό συμψηφισμό), που θεσμοθετήθηκε αρχικά με το Ν.4203/2013, και στη συνέχεια τροποποιήθηκε με το Ν. 4254/2014. Οι ρυθμίσεις για την εφαρμογή του Net Metering καθορίσθηκαν με την ΥΑ Αρ. ΑΠΕΗΛ/Α/Φ1/οικ.24461(ΦΕΚ Β 3583/2014).
Ο αυτοπαραγωγός χρησιμοποιεί την ενέργεια που παράγεται από το Φ/Β σύστημα κυρίως για κάλυψη της ιδιοκατανάλωσής του, μειώνοντας έτσι την απορροφούμενη από το δίκτυο ενέργεια, ενώ σε περιόδους που υπάρχει περίσσεια Φ/Β ενέργειας αυτή εγχέεται στο δίκτυο.
Με τον ενεργειακό συμψηφισμό, όπως ισχύει στην Ελλάδα, γίνεται ο συμψηφισμός της παραγόμενης από το φωτοβολταϊκό σύστημα ενέργειας με την καταναλισκόμενη στις εγκαταστάσεις του κτιρίου, και η χρέωση/πίστωση του καταναλωτή υπολογίζεται βάσει της προκύπτουσας διαφοράς για κάθε κύκλο καταμέτρησης του προμηθευτή ηλεκτρικής ενέργειας. Αν υπάρχει περίσσεια ενέργειας, αυτή μπορεί να μεταφερθεί σε επόμενο κύκλο καταμέτρησης, αλλά μέχρι  διάστημα ενός έτους, οπότε γίνεται η τελική ετήσια εκκαθάριση. Τυχόν πλεόνασμα ενέργειας κατά την ετήσια εκκαθάριση δεν αποζημιώνεται.

Συμπερασματικά, με τον ενεργειακό συμψηφισμό για ένα σωστά διαστασιολογημένο Φ/Β σύστημα δίδεται η δυνατότητα να εκμεταλλευθεί το σύνολο της ετήσιας παραγόμενης ενέργειας, με το δίκτυο να χρησιμοποιείται για έμμεση αποθήκευση της Φ/Β ενέργειας.
Το όφελος για τον καταναλωτή προκύπτει από την μείωση του λογαριασμού του ηλεκτρικού ρεύματος για το σκέλος της ενέργειας, που προκύπτει από την μειωμένη χρεωστέα ενέργεια, σύμφωνα με τον ενεργειακό συμψηφισμό, κατά τον οποίον από την καταναλισκόμενη ενέργεια αφαιρείται η παραγόμενη ενέργεια. Το ετήσιο ενεργειακό ισοζύγιο μπορεί να είναι πλήρως ισοσκελισμένο, ωστόσο ένα υπερδιαστασιολογημένο Φ/Β σύστημα δεν προσφέρει οικονομικό όφελος στον καταναλωτή, παρά μόνο πλεονάζουσα ενέργεια στο δίκτυο. Πρόσθετο όφελος προκύπτει για τον καταναλωτή και όταν υπάρχει ταυτοχρονισμός της κατανάλωσης με την παραγωγή, καθώς οι ρυθμιζόμενες χρεώσεις (πλην των ΥΚΩ που υπολογίζονται επί του συνόλου της καταναλισκομένης ενέργειας) υπολογίζονται βάσει της συνολικής ενέργειας που απορροφάται από το δίκτυο. Όταν κατά τις ώρες που υπάρχει σημαντική κατανάλωση υπάρχει και παραγωγή από το Φ/Β σύστημα, η ενέργεια που απορροφάται από το δίκτυο είναι μειωμένη.
Για την εφαρμογή των ανωτέρω κάθε Φ/Β σύστημα αντιστοιχίζεται αποκλειστικά με έναν μετρητή κατανάλωσης. Το μέγεθος του Φ/Β συστήματος, για την ηπειρωτική Ελλάδα, μπορεί να ανέρχεται μέχρι 20kWp ή μέχρι το 50% της συμφωνημένης ισχύος κατανάλωσης εφόσον η τιμή αυτή είναι μεγαλύτερη. Τα Φ/Β συστήματα μπορούν να εγκαθίστανται επί κτιρίων ή επί εδάφους ή άλλων κατασκευών, στον ίδιο ή όμορο χώρο με τις εγκαταστάσεις κατανάλωσης τις οποίες τροφοδοτούν και οι οποίες συνδέονται στο δίκτυο. Δικαίωμα ένταξης έχουν φυσικά πρόσωπα ή νομικά πρόσωπα δημοσίου ή ιδιωτικού δικαίου, τα οποία έχουν την κυριότητα ή την νόμιμη χρήση του χώρου που εγκαθίσταται το Φ/Β σύστημα.
Από υπολογισμούς που έχουν γίνει  προκύπτει ότι ο χρόνος απόσβεσης του Φ/Β συστήματος με ενεργειακό συμψηφισμό κυμαίνεται από 7-12 χρόνια.  

Η δεύτερη, και παλαιότερη δυνατότητα εγκατάστασης Φ/Β σε κτίρια αφορά στα Φ/Β που έχουν εγκατασταθεί ή εγκαθίστανται υπό το καθεστώς του ‘Ειδικού Προγράμματος ανάπτυξης φωτοβολταϊκών συστημάτων σε κτιριακές εγκαταστάσεις‘. Σύμφωνα με αυτό, το φωτοβολταϊκό σύστημα παρέχει το σύνολο της παραγόμενης ενέργειας στο δίκτυο και ο ιδιοκτήτης του αποζημιώνεται για αυτήν με την τιμή πώλησης που ισχύει κατά τον χρόνο της σύνδεσης του συστήματος. Στα πλαίσια του Προγράμματος αυτού επιτρέπεται η εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων ισχύος έως 10kWp, τα οποία εγκαθίστανται επί του κτιρίου. Η τιμή αποζημίωσης για την ηλεκτρική ενέργεια για το 2015 είναι 115 €/ΜWh, μειούμενη προοδευτικά στα 80 €/ΜWh έχρι το έτος 2019. Από υπολογισμούς που έχουν γίνει  προκύπτει ότι ο χρόνος απόσβεσης του Φ/Β συστήματος με τιμές 2015 κυμαίνεται στα 10 με 13 χρόνια.  

Και στις δύο παραπάνω περιπτώσεις, σε περίπτωση διακοπής του δημόσιου ηλεκτρικού δικτύου, το Φ/Β σύστημα δεν μπορεί να παράσχει ενέργεια στο κτίριο.

Η τρίτη δυνατότητα αφορά στους χρήστες σε απομακρυσμένες περιοχές που χαρακτηρίζονται από έλλειψη ηλεκτρικού δικτύου. Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα με σύστημα αποθήκευσης ενέργειας (συσσωρευτές), θεωρούνται η πλέον ενδεδειγμένη, αξιόπιστη και οικονομική λύση για την κάλυψη των βασικών ηλεκτρικών τους αναγκών.

 

.