Integration of photovoltaics in the urban built environment
Authors: Καρτέρης Μαρίνος 
Published: January 2014

Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε ένα ολοκληρωμένο μοντέλο αξιολόγησης των φωτοβολταϊκών συστημάτων στο δομημένο αστικό περιβάλλον, το οποίο περιλαμβάνει δύο στάδια αξιολόγησης των συστημάτων αυτών στο κτιριακό απόθεμα. Το πρώτο υλοποιείται σε επίπεδο κτιρίου. Στο δεύτερο τα αποτελέσματα ανάγονται σε μεγαλύτερη κλίμακα και πιο συγκεκριμένα σε κλίμακα τυπικού αστικού κέντρου. Δεδομένου ότι τα αστικά κέντρα στην Ελλάδα αποτελούνται κατά κύριο ποσοστό από κτίρια με χρήση κατοικίας, το μοντέλο αυτό διαμορφώθηκε ειδικότερα για κτίρια πολυκατοικιών. Στα πλαίσια του πρώτου σταδίου της μεθοδολογίας μελετάται αρχικά το υφιστάμενο δυναμικό των φωτοβολταϊκών συστημάτων στα κτίρια πολυκατοικιών. Για αυτό το σκοπό αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα υπολογισμού των κατάλληλων επιφανειών στα δώματα και τις προσόψεις των κτιρίων, λαμβάνοντας υπόψη τα αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά τυπικών χρονολογικών κλάσεων πολυκατοικιών και τα προβλήματα σκίασης που προκύπτουν από το ίδιο το κτίριο αλλά και το περιβάλλοντα αστικό χώρο. Στη συνέχεια του πρώτου σταδίου της μεθοδολογίας και για τα κτίρια που κρίνονται κατάλληλα και εκτιμάται το δυναμικό τους σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις, αναπτύχθηκε ένα αριθμητικό μοντέλο το οποίο παρέχει μία ολοκληρωμένη αποτίμηση των φωτοβολταϊκών συστημάτων αξιολογώντας συγκεκριμένα κριτήρια. Αυτά τα κριτήρια σχετίζονται από τη μία πλευρά με την προοπτική εγκατάστασης των εκτιμώμενων συστημάτων, η οποία επηρεάζεται από τα κοινωνικά και οικονομικά χαρακτηριστικά των υποψήφιων επενδυτών, καθώς και τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των κτιρίων. Από την άλλη, η αξιολόγηση ολοκληρώνεται με βάση το ποσοστό εξοικονόμησης τελικής και πρωτογενούς ενέργειας που δύναται να επιτευχθεί με τη χρήση των φωτοβολταϊκών, συμπεριλαμβάνοντας και την οικονομική σκοπιμότητά τους στην τελική αποτίμηση. Για την αντικειμενικότερη αξιολόγηση, εκτιμήθηκε και λήφθηκε υπόψη η επίδραση των φωτοβολταϊκών συστημάτων στην ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων πολυκατοικιών με την χρήση δυναμικής ενεργειακής προσομοίωσης.Στο δεύτερο στάδιο της μεθοδολογίας προβλέπεται η σύνδεση των αποτελεσμάτων της αξιολόγησης από το επίπεδο του κτιρίου στο επίπεδο του κτιριακού αποθέματος, αναγνωρίζοντας τις τυπικές χρονολογικές κλάσεις των κτιρίων στον αστικό ιστό. Ταυτόχρονα εκτιμώνται οι κατάλληλες επιφάνειες των κτιρίων για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών αξιοποιώντας τα προαναφερόμενα μοντέλα και τις δυνατότητες της τηλεπισκόπησης για την αναγνώριση αντικειμένων σε διαθέσιμες δορυφορικές εικόνες. Το μοντέλο αξιολόγησης, τέλος, εφαρμόστηκε επιτυχώς για το πολεοδομικό συγκρότημα της Θεσσαλονίκης, και πιο συγκεκριμένα στους Δήμους Θεσσαλονίκης και Καλαμαριάς, με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.Συμπερασματικά, το μοντέλο που αναπτύχθηκε αποτελεί ένα χρηστικό και πολύτιμο εργαλείο, το οποίο δίνει τη δυνατότητα ταύτισης των καταλληλότερων κτιρίων για εγκατάσταση φωτοβολταϊκών, με βάση τα κοινωνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των κτιρίων, το βαθμό επίτευξης εξοικονόμησης ενέργειας και την οικονομική βιωσιμότητα των συστημάτων. Υπό αυτήν την έννοια, το μοντέλο έχει άμεση εφαρμοσημότητα για τυπικές πόλεις της Ελλάδας αλλά και τη δυνατότητα εισαγωγής του σαν εφαρμογή σε διαδικτυακά Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών των αστικών κέντρων. Κατ’ επέκταση, με την αποτίμηση του ρεαλιστικού δυναμικού των φωτοβολταϊκών συστημάτων σε επίπεδο κτιρίου αλλά και σε επίπεδο αστικών κέντρων, δύναται να βελτιωθεί η ενεργειακή πολιτική ανάπτυξης των φωτοβολταϊκών στον κτιριακό τομέα της Ελλάδας. Τέλος, το μοντέλο είναι δυναμικό, παρέχοντας τη δυνατότητα στο χρήστη να τροποποιήσει τα κριτήρια και την αντίστοιχη βαθμονόμησή τους, ενώ δύναται να τροποποιηθεί και για κτίρια του τριτογενή τομέα.