Solar Systems
ΤΑ «ΕΞΥΠΝΑ» ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΤΟ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΥ
Άρθρο του κ. Γιώργου Σαρρή*
Η ενεργειακή μετάβαση από τα ορυκτά καύσιμα σαν βασικές πηγές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις ΑΠΕ (Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας) έρχεται γρήγορα και για αυτό, δεν υπάρχει πλέον καμία αμφιβολία. Όταν γίνεται αναφορά σε αυτήν την αλλαγή, οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται μόνο μια ενεργειακή μετάβαση σε νέες μορφές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για τον απλά σκεπτόμενο ηλεκτρολόγο της πράξης δεν είχε μέχρι τώρα ιδιαίτερη βαρύτητα και σημασία το πού και πώς παράγεται το ρεύμα που φθάνει στον μετρητή της ηλεκτρικής του εγκατάστασης. Όμως έτσι όπως εξελίσσονται τα πράγματα, έχει αρχίσει να διαφαίνεται όλο και πιο ξεκάθαρα, ότι αυτή η ενεργειακή μετάβαση θα πρέπει να επηρεάσει άμεσα, ακόμη και από σήμερα, τις προβλέψεις αλλά και τις καθημερινές δραστηριότητες στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και ιδιαίτερα στις κτιριακές.
H ενεργειακή αυτή μετάβαση συνδέεται με πολλά ηλεκτρολογικά θέματα και τομείς. Μερικά από αυτά είναι σχετικά γνωστά στους ηλεκτρολόγους, όπως επί παραδείγματι, τα έξυπνα κτίρια (Smart Buildings). Προκύπτουν όμως και νέα θέματα – τομείς, όπως τα έξυπνα συστήματα καταμέτρησης (Smart Metering) και τα έξυπνα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας (Smart Grids), τα οποία δεν είναι και τόσο γνωστά ηλεκτρολογικά στην Ελλάδα. Όλα αυτά θα διασυνδέονται ηλεκτρικά και επικοινωνιακά, με βασικό σκοπό την καλύτερη και οικονομικότερη αξιοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως, η έγκαιρη γνώση, η σωστή πρόβλεψη και η καλή προετοιμασία γίνονται καθοριστικές για όσους θέλουν να είναι ενημερωμένοι ώστε να μπορούν να ανταποκρίνονται στις νέες απαιτήσεις και στις εξελίξεις.
Στόχος αυτού του άρθρου είναι να δοθούν εισαγωγικές πληροφορίες και στοιχεία στους ηλεκτρολόγους για όλες αυτές τις γνωστές αλλά και τις μη γνωστές εξελίξεις και μάλιστα, όχι μεμονωμένα – ανεξάρτητα για κάθε μια, αλλά με βάση πάντα την ενεργειακή μετάβαση. Γιατί η έγκαιρη ενημέρωση και προετοιμασία είναι βασικός παράγοντας της επαγγελματικής επιτυχίας.
Ενεργειακή μετάβαση
Δεν υπάρχει καμιά αμφιβολία: Η ενεργειακή μετάβαση φέρνει την ενεργειακή επανάσταση και από ότι διαφαίνεται η επανάσταση αυτή έρχεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από όση υπολογίζαμε πριν μερικά χρόνια.
Είναι πλέον γενικά γνωστό και αποδεκτό, ότι ο πλανήτης μας ξοδεύει – καταναλώνει την αποθηκευμένη εδώ και πολλούς αιώνες ηλιακή του ενέργεια. Αυτή είναι τα ορυκτά καύσιμα που προήλθαν από δάση, των οποίων τα φυτά μέσω της ηλιακής ενέργειας, του άνθρακα της ατμόσφαιρας και του νερού παρήγαγαν αυτήν την ισχυρή βιομάζα. Τα δάση πλημύρισαν, καταπλακώθηκαν από στρώματα ιζήματος σε βαθύτερα πετρώματα και μετά από εκατομμύρια χρόνια μεταβλήθηκαν σε πετρέλαιο, άνθρακα και φυσικό αέριο.
Αυτά είναι ο Μαύρος Χρυσός, ο οποίος μας εφοδίασε άνετα τους τελευταίους αιώνες με ενέργεια. Σήμερα είναι επιβεβαιωμένο πλέον, ότι αυτά τα αποθέματα θα τελειώσουν σύντομα.
Η αποσύνδεση της παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τα ορυκτά καύσιμα είναι ξεκάθαρα ορατή, είναι αναπόφευκτη, είναι μια αυτονόητη αλήθεια εδώ και δεκαετίες. Διαφορές απόψεων και εκτιμήσεων υπάρχουν μόνο για το πόσο θα επαρκέσει η αποθηκευμένη στο έδαφος της γης ηλιακή ενέργεια, δηλαδή το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και ο άνθρακας. Οι εκτιμήσεις για το πόσο θα διαρκέσουν αυτά τα καύσιμα διαφέρουν μεταξύ τους μόνο λίγες δεκαετίες.
Αν και σχετικά νωρίς, οι τιμές ενέργειας έχουν αρχίσει να εκτοξεύονται. Ακόμα και αν θέλουμε να μην το σκεπτόμαστε, τα πρατήρια καυσίμων όπως και οι λογαριασμοί ηλεκτρικού ρεύματος και φυσικού αερίου, μας το θυμίζουν σχεδόν καθημερινά: Είναι πλέον καιρός να βρεθούν και να τεθούν σε πρακτική εφαρμογή εναλλακτικές ενεργειακές λύσεις. Η πρώτη λύση για ηλεκτρολογική επεξεργασία είναι η άμεση αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας.
Βέβαια, ο ήλιος μπορεί να είναι με ποικίλους τρόπους άμεσα αξιοποιήσιμος όχι μόνο μέσω των φωτοβολταϊκών συστημάτων και της ηλιακής θερμικής ενέργειας, αλλά και από τα εργοστάσια ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα και από την αιολική ή υδροηλεκτρική ενέργεια. Γιατί η βιομάζα, η αιολική και η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι τελικά μορφές ηλιακής ενέργειας. Χωρίς ήλιο δεν αναπτύσσεται κανένα φυτό, χωρίς ήλιο δεν υπάρχει άνεμος, χωρίς ήλιο δεν γίνεται εξάτμιση και επομένως δεν μπορεί να υπάρχουν σύννεφα, κίνηση του αέρα, βροχή και γεμάτοι ταμιευτήρες νερού.
Εδώ βέβαια τίθεται το ερώτημα, υπάρχει τελικά αρκετή ηλιακή ενέργεια;
Η απάντηση είναι ότι «οι έρημοι της γης λαμβάνουν από τον ήλιο σε έξι ώρες περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνει η ανθρωπότητα σε ένα χρόνο», όπως υπολογίζει ο Dr. Gerhard Knies, γερμανός φυσικός και συνιδρυτής του Ιδρύματος Desertec Foundation.
Το ότι δεν θα χρειάζεται να αξιοποιούμε τον ήλιο μόνο στην έρημο, το ζούμε ήδη γύρω μας καθημερινά. Το δείχνουν οι φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις στις στέγες και στα χωράφια αλλά και οι ανεμογεννήτριες. Και όλα αυτά βέβαια είναι και θα είναι ηλεκτρολογικά έργα.
Θα χρειαστούν σίγουρα μερικά ακόμα χρόνια μέχρι να επιτύχουμε την απεξάρτησή μας από τα ορυκτά καύσιμα. Πρέπει ακόμα να βρεθούν πολλές τεχνικές λύσεις και να αναπτυχθούν πολλά πρότυπα. Έχουμε την διαθέσιμη ενέργεια αλλά όχι όταν την χρειαζόμαστε. Επομένως πρέπει να βρεθούν οικονομικοί συσσωρευτές – αποθήκες. Όλος αυτός ο σχεδιασμός είναι σύνθετος με αρκετά ακόμα άλυτα προβλήματα, αλλά οι λύσεις είναι ορατές, είναι θέματα προβλέψιμου χρόνου.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η παροχή ενέργειας – ενεργειακός εφοδιασμός- που βασίζεται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, εκτός από τα θελκτικά οφέλη, είναι γνωστό ότι έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα – πρόβλημα: Τις διακυμάνσεις της προσφοράς και της ζήτησης. Τη νύχτα δεν υπάρχει ηλιακό ρεύμα και όταν δε φυσάει, δεν υπάρχει αιολική ενέργεια. Θα έπρεπε να μπορεί “να αποθηκευτεί ο ήλιος”, αλλά πώς;
Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα γίνονται σε όλον τον κόσμο έρευνες για την εξεύρεση ενδεδειγμένης δυνατότητας αποθήκευσης. Εκτός από τους γνωστούς από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης ταμιευτήρες άντλησης ερευνούνται και πολλές άλλες ιδέες κεντρικής αποθήκευσης ενέργειας: Αποθήκευση υδρογόνου, υπερπυκνωτές ή υπεραγώγιμα μαγνητικά πηνία, ανέβασμα και κατέβασμα βαρών πολλών τόνων σε παλιά φρεάτια ορυχείων, ακόμη και υδραυλικό ανεβοκατέβασμα ολόκληρων βουνοκορφών.
Αλλά και λύσεις αποκεντρωμένης αποθήκευσης ερευνώνται και έχουν ενδιαφέρον, όπως ερμάρια συσσωρευτών για το σπίτι ή και χρησιμοποίηση συσσωρευτών σταθμευμένων ηλεκτρικών αυτοκινήτων.
Όμως όλα αυτά για να μελετηθούν, για να εγκατασταθούν, για να λειτουργήσουν, για να συντηρηθούν σε μεγάλη κλίμακα χρειάζονται ηλεκτρολόγους όλων των βαθμίδων και ειδικοτήτων. Επομένως ο ηλεκτρολογικός κλάδος έχει άμεση σύνδεση με την ενεργειακή μετάβαση – επανάσταση.
Έξυπνα κτίρια
Τι είναι, τι σημαίνει έξυπνο κτίριο είναι σχετικά γνωστό. Όμως μια σύντομη επεξήγηση κρίνεται σκόπιμη για τους νεοεισερχόμενους στο θέμα. Ένα κτίριο είναι έξυπνο όταν διαθέτει έξυπνη ηλεκτρική εγκατάσταση. Η έξυπνη ηλεκτρική εγκατάσταση φροντίζει ώστε λειτουργίες του κτιρίου όπως θέρμανση, ψύξη, αερισμός, έλεγχος σκίασης και φωτισμός να ελέγχονται αυτόματα, εύκολα και απλά, χωρίς σπατάλες ενέργειας και χωρίς απώλειες ευκολιών χρήσης και άνεσης. Όμως στο άρθρο αυτό θα δοθεί περισσότερη βαρύτητα στην εξοικονόμηση ενέργειας στα έξυπνα κτίρια.
Ένα έξυπνο κτίριο μπορεί να εξοικονομεί ενέργεια όχι μόνο σήμερα αλλά και μελλοντικά.
Για να γίνει αυτό θα πρέπει να έχουν προβλεφτεί δομικά στοιχεία –υλικά στην έξυπνη ηλεκτρική του εγκατάσταση και βέβαια η επικοινωνιακή και λογική διασύνδεση τους.
Ήδη, σήμερα, ακόμη και χωρίς μεταβαλλόμενες τιμές ενέργειας και χωρίς επικοινωνούσες οικιακές ηλεκτρικές συσκευές, μπορεί ένα έξυπνο, δηλαδή ένα αυτοματοποιημένο κτίριο, να συμβάλλει στην εξοικονόμηση ενέργειας.
Από την καθημερινότητα ενός έξυπνου κτιρίου προέρχονται τα επόμενα παραδείγματα λειτουργιών, οι οποίες βοηθούν, δίδουν ιδέες για το πώς μπορεί να εξοικονομείται ενέργεια από την ηλεκτρική του εγκατάσταση.
Παράθυρο ανοιχτό, θέρμανση κλειστή
Τι κάνει ένας συμβατικός θερμοστάτης ελέγχου θέρμανσης, όταν ανοίγει ένα παράθυρο; Σωστά, εντοπίζει πτώση της θερμοκρασίας του χώρου, δίδει εντολή και αφήνει περισσότερο ζεστό νερό στα θερμαντικά σώματα του χώρου, δηλαδή παρέχει περισσότερη ενέργεια στον χώρο. Με άλλες λέξεις: Πετά ενέργεια και χρήματα από το παράθυρο.
Επειδή ο χώρος ψύχεται δύσκολα (θερμική υστέρηση), ο χρήστης του χώρου δεν αισθάνεται την ανάγκη να κλείσει γρήγορα το παράθυρο.
Στο έξυπνο κτίριο, το άνοιγμα του παραθύρου εντοπίζεται και υποχρεώνει τον θερμοστάτη να ρυθμιστεί στους 7°C αντί π.χ. στους 20°C (απενεργοποίηση της εντολής αυτής δεν προβλέπεται, κίνδυνος για πάγωμα του θερμαντικού σώματος δεν υπάρχει). Έτσι, ο χώρος ψύχεται όσο είναι επιθυμητό και το παράθυρο κλείνει πιο γρήγορα.
Θερμοκρασία άνεσης και έλεγχος στάθμης φωτισμού
Σε κάθε κτίριο υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες μέρη του κτιρίου ή ακόμη και ολόκληρο το κτίριο δεν χρησιμοποιείται για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τότε είναι σκόπιμο να απενεργοποιηθούν τα αντίστοιχα θερμαντικά σώματα ή να μειωθεί η ροή ζεστού νερού σε αυτά. Όμως, ποιος μπορεί ειλικρινά να παραδεχτεί ότι μπορεί να τηρήσει χειροκίνητα και με συνέπεια κάτι τέτοιο;
Τo έξυπνο κτίριο μπορεί, για παράδειγμα, να διαπιστώσει μέσω ανιχνευτών παρουσίας, εάν είναι κάποιος στο κτίριο, ή ακόμα και αν κάποιοι βρίσκονται μέσα σε κάθε χώρο. Εάν δεν είναι, μπορεί αυτόματα να μειώσει σταδιακά την επιθυμητή θερμοκρασία του χώρου κατά μερικούς Κ ή C° και να απενεργοποιήσει ή να μειώσει τον τεχνικό φωτισμό. Έτσι εξοικονομείται πολύτιμη ενέργεια.
Η επαναφορά της θέρμανσης στην θερμοκρασία άνεσης αλλά και του φωτισμού μπορεί γίνεται με το πάτημα ενός μπουτόν στον χώρο, ή αυτόματα μέσω σήματος ανιχνευτή παρουσίας, ή μέσω οθόνης αφής, ή από ένα tablet. Για το έξυπνο σπίτι μπορεί, να δίδονται οι εντολές και από το smartphone.
Κλείσιμο του κυκλοφορητή όταν δεν χρειάζεται να θερμανθεί κανένας χώρος
Tα συστήματα παραγωγής ζεστού νερού και κεντρικής θέρμανσης έχουν έναν κεντρικό κυκλοφορητή, ο οποίος μεταφέρει το ζεστό νερό από τον λέβητα στα θερμαντικά σώματα. Τι γίνεται όμως εάν όλοι οι χώροι έχουν θερμανθεί και δεν χρειάζονται θερμότητα;
Σε αυτήν την περίπτωση, ο κυκλοφορητής ωθεί το ζεστό νερό προς κλειστές βαλβίδες.
Μη σωστά ελεγχόμενοι κυκλοφορητές καταναλίσκουν εύκολα, 100W, συχνά 24 ώρες την ημέρα, μια καθαρή σπατάλη ενέργειας.
Αντίθετα, το έξυπνο κτίριο με ρύθμιση θερμοκρασίας ανά χώρο γνωρίζει εάν και ποιοι χώροι χρειάζονται θέρμανση. Εάν δεν χρειάζεται κανένας χώρος, ο κυκλοφορητής μπορεί να απενεργοποιηθεί. Με παρόμοιο τρόπο μπορεί να ελέγχεται και ο κυκλοφορητής ανακυκλοφορίας του ζεστού νερού χρήσης.
Αυτόματο κλείσιμο καταναλώσεων ή και όλων (γενικό off)
Στην έξυπνη ηλεκτρική εγκατάσταση μπορούν να ελεγχθούν οι ηλεκτρικές της καταναλώσεις με συνέπεια και με ελάχιστη προσπάθεια. Έτσι γίνεται και για παράδειγμα στο έξυπνο σπίτι: Τα φώτα στο χολ, στον κήπο, στον διάδρομο και στο μπάνιο επισκεπτών, ο απορροφητήρας της κουζίνας, τα φώτα τοίχου και οροφής στο σαλόνι, οι εξαεριστήρες στα μπάνια και στον χώρο πλυσίματος ρούχων ελέγχονται μέσω του bus. Ενεργοποιούνται μόνο όταν χρειάζονται και απενεγοποιούνται σίγουρα φεύγοντας από το σπίτι. Το ίδιο και πολλές πρίζες – έτσι, είναι υπό έλεγχο συσκευές/καταναλωτές, όπως TV, μουσικά συστήματα, κονσόλες παιχνιδιών, ασύρματα router.
Όλοι αυτοί οι έλεγχοι εκτός από την άνεση που προσφέρουν εξοικονομούν ενέργεια άρα και χρήματα. Εάν μάλιστα αυξηθούν οι τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας (που δυστυχώς προβλέπεται να αυξηθούν), εξοικονομούνται ακόμα περισσότερα.
Για όλα αυτά φροντίζει μια έξυπνη ηλεκτρική εγκατάσταση. Η μελέτη, η κατασκευή της, ο προγραμματισμός της και η συντήρηση της είναι υπόθεση ενημερωμένων, εκπαιδευμένων δραστήριων ηλεκτρολόγων. Μάλιστα η τεχνική ΚΝΧ των έξυπνων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων (παλαιότερα ΕΙΒ) είναι αρκετά γνωστή και στην χώρα μας, έχει εγκατασταθεί σε μερικές εκατοντάδες κτίρια και μερικές εκατοντάδες ηλεκτρολόγοι όλων των βαθμίδων έχουν πιστοποιηθεί σε αυτήν.
