Συνδυασμός οικονομίας με αντλία θερμότητας

Τα στοιχεία της μελέτης για θέρμανση και ψύξη
Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζεται η ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για κατοικία 140m2 που διαθέτει μέτρια μόνωση πάχους 3cm και σύστημα ενδοδαπέδιας θέρμανσης. Στην ετήσια κατανάλωση συμπεριλαμβάνεται και η ηλεκτρική ενέργεια (kWh), που καταναλώνεται από μια αντλία θερμότητας, η οποία λειτουργεί για τη θέρμανση της κατοικίας κατά τη χειμερινή περίοδο καθώς και το δροσισμό αυτής κατά τη θερινή περίοδο. Η θερμική ικανότητα της αντλίας θερμότητας είναι 14,8 kW, ενώ η ψυκτική της ικανότητα είναι 16,5 kW και η απορροφώμενη ισχύς είναι 5 kW.

Με βάση τις ενδείξεις του εξωτερικού μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας (κιλοβατόμετρο) που καταγράφει αποκλειστικά την κατανάλωση της αντλίας θερμότητας, η συνολική ετήσια ενέργεια που καταναλώνεται για τη λειτουργία της ανέρχεται σε 5.242 kWh. Πιο συγκεκριμένα:

Πίνακας 1

Αναλυτικότερα, κατά τη χειμερινή περίοδο και το διάστημα από τον Ιανουάριο έως τον Απρίλιο του 2014, η ενέργεια που καταναλώθηκε για τη θέρμανση της κατοικίας ήταν 2.200 kWh, ενώ για το διάστημα από τον Οκτώβριο έως και τον Δεκέμβριο του 2014 η αντίστοιχη ενέργεια ήταν 1.466 kWh.

Το κόστος λειτουργίας
Παρακάτω παρουσιάζεται ο υπολογισμός του κόστους λειτουργίας για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης από την αντλία θερμότητας και η σύγκριση με τις διάφορες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται για θέρμανση χώρων, με βάση τις θερμικές και ψυκτικές ανάγκες που παρουσιάστηκαν στον παραπάνω πίνακα.

Οι τιμές ενέργειας που χρησιμοποιήθηκαν για τους παραπάνω υπολογισμούς είναι αυτές που παρουσιάζονται στον Πίνακα 2:

Όπως φαίνεται και στο Διάγραμμα 1, η αντλία θερμότητας είναι το οικονομικότερο μέσο για τη θέρμανση χώρου. Η εξοικονόμηση που επιτυγχάνεται σε σχέση με το πετρέλαιο ανέρχεται στα 1016 € (60%).

Η τεχνική περιγραφή
Το διασυνδεδεμένο φωτοβολταϊκό σύστημα θα τοποθετηθεί σε επικλινή στέγη. Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια θα τοποθετηθούν πάνω σε βάσεις αλουμινίου ακολουθώντας την κλίση της στέγης. Στη φωτογραφία παρατίθεται η χωροθέτηση του έργου.

Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από 24 πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά πλαίσια της εταιρίας AmeriSolar ισχύος 255Wp. Οι διαστάσεις του κάθε πλαισίου είναι 1640 mm x 992 mm x 40 mm. Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια αλλά και οι βάσεις στήριξης ακολουθούνται από πολυετείς εγγυήσεις και είναι ουσιαστικά ελεύθερα συντήρησης. Ο φωτοβολταϊκός σταθμός θα αποτελείται από 2 φωτοβολταϊκά string (στοιχειοσειρές) και θα συνδέεται στους MPPT του inverter Zeversolar 6kW. Εναλλακτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν inverter της ΑΒΒ. Οι inverter ακολουθούνται με όλες τις απαραίτητες πιστοποιήσεις και κωδικούς ασφαλείας και έχουν εσωτερικούς διακόπτες DC. Για την εγκατάσταση θα δημιουργηθεί πίνακας χαμηλής τάσης με μικροαυτόματους διακόπτες ABB C204 C25 για μαγνητοθερμική προστασία και αντικεραυνικό γραμμής ABB OVR T2 40-275 για αντικεραυνική προστασία και προστασία από υπερτάσεις.

Στόχος της επιλογής των υλικών και της μεθόδου εγκατάστασης είναι η βέλτιστη εκμετάλλευση της ηλιοφάνειας της περιοχής με όσο το δυνατόν μικρότερες απώλειες λόγω σκίασης, καλωδίων κ.λ.π. Για τα τελευταία σε όλες μας τις εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται υψηλής ποιότητας καλώδια DC και AC, ελεγμένα και πιστοποιημένα από τα πιο απαιτητικά Εργαστήρια VDE και TUV της Γερμανίας, πιστοποιημένα για μεγάλη διάρκεια ζωής σύμφωνα με το ΙΕ C 60216 (με εγγύηση από τον κατασκευαστή), κ.α. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ποιότητα της εγκατάστασης, τόσο όσον αφορά την επιλογή των υλικών αλλά και όσον αφορά την επιλογή συνεργατών και τεχνικών λύσεων που σχεδιάζονται στη μελέτη εφαρμογής.

Η απόδοση του συστήματος
Έγινε αναλυτική μελέτη των σκιάσεων και της ετήσιας απόδοσης και προσομοίωση με ανάλογο λογισμικό. Η απόδοση του συστήματος, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις σκιάσεις κατά την διάρκεια του χρόνου και τον προσανατολισμό της εγκατάστασης, παρουσιάζεται στο Διάγράμμα 3.

Η κατανάλωση της εγκατάστασης προσομοιώθηκε σε μηνιαίο φορτίο, προσομοιώνοντας μοντέλα οικιακής χρήσης με ηλεκτρική θέρμανση (στην προκειμένη περίπτωση αντλία θερμότητας). Η συνολική κατανάλωση της εγκατάστασης (αντλία θερμότητας και φωτοβολταϊκό σύστημα) ανέρχεται λοιπόν σε 8.738kWh/ έτος. 

Η οικονομική ανάλυση της εγκατάστασης
Η κατανάλωση (συμπεριλαμβανομένης και αυτής της αντλίας θερμότητας) σύμφωνα με τα προηγούμενα έτη και την μελέτη που προηγήθηκε παρουσιάζεται στο Διάγραμμα 2.

Η εξοικονόμηση σε αριθμούς
Σύμφωνα με το τιμολόγιο του πελάτη (και τους υπολογισμούς του λογισμικού προσομοίωσης για την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας), η χρέωση της kWh αναλύεται στον Πίνακα 5. 

1η στήλη: Η σύμβαση συμψηφισμού με τη ΔΕΗ είναι 25 χρόνια
2η στήλη: Η ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας σε €, με τις αναμενόμενες ετήσιες αυξήσεις της ΔΕΗ
3η στήλη: Τα λειτουργικά έξοδα αφορούν το κόστος συντήρησης και ασφαλίστρου, τα οποία παρουσιάζουν αυξητική τάση κατ’έτος
4η στήλη: Η συνολική εξοικονόμηση σε ευρώ ανά έτος, η οποία προκύπτει από την εξοικονόμηση ενέργειας μείον τα λειτουργικά έξοδα (36.329,31 – 2.213,71 = 34.115,60 €)
5η στήλη: Βλέπουμε πότε η επένδυση αρχίζει να αποδίδει πραγματικά. Αφαιρούμε τα έσοδα της συνολικής εξοικονόμησης ενέργειας ανά έτος από το αρχικό κεφάλαιο και διαπιστώνουμε ότι στα 7 περίπου χρόνια έχουμε αποσβέσει το αρχικό κεφάλαιο.
6η στήλη: Το καθαρό ποσό που θα μας απέδιδε μια προθεσμιακή κατάθεση του ίδιου κεφαλαίου στην τράπεζα ανά έτος, με ένα υψηλό επιτόκιο (1,59%/έτος)

Συμπέρασμα: Γιατί να το κάνω;
Με λίγα λόγια, σε 25 χρόνια το σύστημα Net Metering θα μας προσφέρει καθαρά κέρδη ύψους 25.514,54€, όπως προκύπτει από την αφαίρεση του αρχικού κεφαλαίου (8.601,06€) και των λειτουργικών εξόδων (2.213,71€) από τη συνολική εξοικονόμηση ενέργειας (36.329,31€). Αρα, η επένδυση σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αυτοπαραγωγής έχει ετήσια απόδοση 10πλάσια από μια προθεσμιακή κατάθεση (με ευνοϊκούς όρους) στην τράπεζα. (Διάγραμμα 3)

Αρθρο των Δρ. Αντωνάκου Αναστάσιου, Γενικού Διευθυντή της NanoDomi και κ. Ρέτζιου Ευάγγελου, Μηχανολόγου Μηχανικού της NanoDomi