Ενεργά ζσζηήμαηα τρήζης ηης ηλιακής ενέργειας

Transcript

1 Ενεργά ζσζηήμαηα τρήζης ηης ηλιακής ενέργειας 1.0 Ηλιακοί ζσλλέκηες Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο, νη νπνίνη κεηαηξέπνπλ ηελ ειηαθή ελέξγεηα ζε ρξεζηκνπνηήζηκε ζεξκφηεηα, απνηεινχλ ήδε ηερληθά δνθηκαζκέλα ζπζηήκαηα. Σηελ Δπξψπε ρξεζηκνπνηνχληαη ελ γέλεη γηα ηελ ζέξκαλζε λεξνχ ρξήζεσο θαη ζε κηθξφηεξε θιίκαθα γηα ηελ ππνζηήξημε ηνπ θχξηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο, ηδηαίηεξα θαηά ηηο κεηαβαηηθέο επνρέο άλνημε θαη θζηλφπσξν (Σρήκα 1.1). 1 Ηιηαθφο ζπιιέθηεο 2 Δλαιιάθηεο ζεξκφηεηαο ζπιιέθηε δεμακελήο 3 Γεμακελή απνζήθεπζεο 4 Γεμακελή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεσο 5 Βνεζεηηθή ελέξγεηα δεζηνχ λεξνχ ρξήζεσο 6 Βνεζεηηθή ελέξγεηα θεληξηθήο ζέξκαλζεο 7 Δλαιιάθηεο ζεξκφηεηαο Σρήκα 1.1 Σρεκαηηθή απεηθφληζε ζπζηήκαηνο ειηαθνχ ζπιιέθηε γηα ζέξκαλζε λεξνχ ρξήζεσο θαη ρψξσλ Τν θεληξηθφ δνκηθφ ζηνηρείν ηνπ ειηαθνχ ζπιιέθηε είλαη ε επηθάλεηα απνξξφθεζεο (ζπιιέθηεο), ε νπνία κεηαηξέπεη ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ζε ζεξκφηεηα. Γηαθξίλνπκε ηνπο παξαθάησ ηχπνπο ζπιιέθηε: Δπίπεδνη ζπιιέθηεο Ο επίπεδνο ζπιιέθηεο είλαη κηα επίπεδε επηθάλεηα απφ ραιθφ ή αινπκίλην κε καχξε επίζηξσζε, ηνπνζεηεκέλε πίζσ απφ έλαλ παινπίλαθα. Τν κέζν κεηαθνξάο ηεο ζεξκφηεηαο θπθινθνξεί κέζα ζε ράιθηλεο ζσιελψζεηο νη νπνίεο ζπγθνιινχληαη κε ηελ επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε. Ο ζπιιέθηεο κπνξεί αθφκα λα απνηειείηαη απφ θνίιεο δηαηνκέο ραιθνχ, ζην δηάθελν ησλ νπνίσλ θπθινθνξεί ην ξεπζηφ κέζν (Σρήκα 1.2). Σρήκα 1.2 Δπίπεδνο ζπιιέθηεο Σσιελνεηδείο ζπιιέθηεο Δδψ ην κέζν θπθινθνξεί ζην εζσηεξηθφ ελφο καχξνπ ζσιήλα κε δηπιφ γπάιηλν πεξίβιεκα, ζην δηάθελν ηνπ νπνίνπ ππάξρεη θελφ αέξα. Η ειηαθή αθηηλνβνιία απνξξνθάηαη απφ ηελ

2 εζσηεξηθή γπάιηλε επηθάλεηα ηνπ ζσιήλα, ν νπνίνο δηαζέηεη εηδηθή επηιεθηηθή επίζηξσζε, ε νπνία απνηξέπεη ηελ αληαλάθιαζε. Ο ζσιήλαο ιεηηνπξγεί επνκέλσο ζαλ θάηνπηξν κηαο θαηεχζπλζεο. Τν ζχζηεκα απηφ είλαη πνιχ απνδνηηθφ, θαζψο απνξξνθά ην 93% ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη ιεηηνπξγεί αθφκα θαη ζε πνιχ ρακειέο ζεξκνθξαζίεο (Σρήκα 1.3). Σρήκα 1.3 Σσιελνεηδήο ζπιιέθηεο Σπιιέθηεο αέξα Ο αέξαο κπνξεί επίζεο λα ιεηηνπξγήζεη ζαλ ζπιιέθηεο. Μηα πάισζε ηνπνζεηείηαη εκπξφο απφ θηηξηαθφ ζηνηρείν κεγάιεο ζεξκηθήο κάδαο. Ο αέξαο ζην δηάθελν ζεξκαίλεηαη θαη αληιείηαη κέζσ αλεκηζηήξα πξνο ην εζσηεξηθφ ηνπ θηηξίνπ. Σεκαληηθή είλαη ε ζεξκνκφλσζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ψζηε λα εκπνδίδνληαη νη ζεξκηθέο απψιεηεο πξνο ην πεξηβάιινλ. Σηνπο επίπεδνπο ζπιιέθηεο ρξεζηκνπνηνχληαη ελ γέλεη ζπκβαηηθά ζεξκνκνλσηηθά πιηθά. Οη ζσιελνεηδείο ζπιιέθηεο ζεξκνκνλψλνληαη κέζσ θελνχ αέξα. Η ηερλνινγία απηή θαζηζηά ηνπο ζπιιέθηεο πην απνηειεζκαηηθνχο αιιά θαη πην αθξηβνχο. Δπηπιένλ ε πάισζε είλαη πην εππξφζβιεηε. Σήκεξα νη επίπεδνη ζπιιέθηεο έρνπλ εμειηρζεί ζε βαζκφ λα αληαγσλίδνληαη ηνπο ζσιήλεο θελνχ ζε απφδνζε. Η αηζζεηηθή πξνζαξκνγή ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζην ζψκα ηνπ θηηξίνπ είλαη έλα πξφβιεκα πνπ ζπλήζσο αληηκεησπίδεηαη πξφρεηξα. Η ελζσκάησζή ηνπο ζηελ θαηαζθεπή πξέπεη λα ιακβάλεηαη ππφςε θαηά ηε κειέηε ελφο λένπ θηηξίνπ. Γελ είλαη απαξαίηεην λα ηνπνζεηνχληαη ζε ζηέγεο θαη δψκαηα. Υπάξρνπλ επηηπρεκέλα παξαδείγκαηα ζπιιεθηηθψλ επηθαλεηψλ ελζσκαησκέλσλ ζηελ πξφζνςε ηνπ θηηξίνπ (Σρήκα 1.4). Καηά ηελ επνρή ζέξκαλζεο ν ήιηνο βξίζθεηαη ρακειά, νπφηε ν βαζκφο απφδνζεο είλαη πςειφηεξνο απφ απηφλ ελφο ζπιιέθηε ζηέγεο κε ζηαζεξή θιίζε (Πίλαθαο 1.1). Σρήκα 1.4 Απηφ ην «ειηαθφ θηίξην» ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ εκηθπθιηθή λφηηα πξφζνςε κε κεγάιε επηθάλεηα πάισζεο κε παζεηηθή θαη ελεξγεηηθή εθκεηάιιεπζε ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Αξρηηέθηνλεο: Peter Cook, Christine Hawley Πεγή: 48 Solarhäuser, C. F. Müller, Karlsruhe 1985

3 Η απφδνζε ελφο ζπζηήκαηνο εμαξηάηαη θαη αξρή απφ ην πνζφ ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο. Απηή κε ηε ζεηξά ηεο εμαξηάηαη απφ ηε ζέζε ηεο ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο, δειαδή ηελ απφθιηζε ηεο ηειεπηαίαο απφ ην Νφην θαζψο θαη ηελ θιίζε ηεο σο πξνο ην νξηδφληην επίπεδν (Πίλαθαο 1.2). Η κέγηζηε πνζφηεηα αθηηλνβνιίαο ζπιιέγεηαη ζε θάζεηε πξφζπησζε επάλσ ζηε ζπιιεθηηθή επηθάλεηα. Η γσλία πξφζπησζεο πνηθίιιεη αλάινγα κε ην γεσγξαθηθφ πιάηνο, ηελ επνρή ηνπ ρξφλνπ θαη ηελ ψξα ηεο εκέξαο. Θεσξεηηθά ν κεγαιχηεξνο βαζκφο απφδνζεο ζα ήηαλ εθηθηφο κε έλα ζχζηεκα πεξηζηξεθφκελν, ην νπνίν αθνινπζεί ηελ πνξεία ηνπ ήιηνπ. Τέηνηεο εγθαηαζηάζεηο είλαη νγθψδεηο, αθξηβέο θαη επαίζζεηεο. Σπλήζσο νη εγθαηαζηάζεηο ζπιινγήο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ζηεξεψλνληαη ζηαζεξά θαη θαηαβάιιεηαη ε πξνζπάζεηα λα πξνζαλαηνιηζηνχλ θαηά ην δπλαηφ λφηηα κε θιίζε αλάινγα κε ηελ πεξηνρή. Οπνηαδήπνηε απφθιηζε απφ ηνλ ηδαληθφ πξνζαλαηνιηζκφ πξέπεη λα αληηζηαζκίδεηαη, βάζεη δηνξζσηηθψλ ηηκψλ, κε αχμεζε ηεο ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο. Πίλαθαο 1.1: Σπληειεζηήο απόδνζεο ειηαθνύ ζπιιέθηε ζε ζπλάξηεζε κε ηελ απόθιηζε από ην Νόην Νόηηα απόθιηζε Δ Δ Ν/Δ Ν/Δ Ν Ν/Δ Ν Ν Ν/Α Ν/Α Α Ν/Α Δηόξζσζε Α: Αλαηνιηθά, Γ:Γπηηθά, Ν: Νφηηα Πίλαθαο 1.2: Σπληειεζηήο απόδνζεο ειηαθνύ ζπιιέθηε ζε ζπλάξηεζε κε ηελ γσλία θιίζεο ηνπ Γσλία θιίζεο Οξηδόληηα Κάζεηε Λεηηνπξγία φιν ην ρξφλν Λεηηνπξγία κφλν ην θαινθαίξη Λεηηνπξγία ην ρεηκψλα Α Τν λεξφ πνπ ζεξκαίλεηαη απφ κία ειηαθή εγθαηάζηαζε ρξεζηκνπνηείηαη γηα ζέξκαλζε λεξνχ ρξήζεο ζην ινπηξφ, ζε πιπληήξηα ξνχρσλ θαη καγεηξηθψλ ζθεπψλ θαζψο θαη γηα ζέξκαλζε. Δπίζεο επξχηαηε είλαη ε ρξήζε ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζε πηζίλεο. Η ζέξκαλζε απφ ήιην βξίζθεη εθαξκνγή ζε - θηίξηα κε ρακειέο ελεξγεηαθέο αλάγθεο - ζε ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζε ρακειφ ελεξγεηαθφ επίπεδν φπσο ζέξκαλζε επηθαλεηψλ, ιέβεηεο αεξίνπ πςειήο απφδνζεο ή ζεξκναληιίεο είηε ζε πνιπδχλακα ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο. Η απφζβεζε ηεο δαπάλεο κηαο ειηαθήο εγθαηάζηαζεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη κφλν γηα ζέξκαλζε λεξνχ ρξήζεσο πξαγκαηνπνηείηαη ζε 5 έσο 10 ρξφληα [3.4]. Γηα θάζε έλνηθν απαηηνχληαη πεξίπνπ 2 m 2 ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο πξνθεηκέλνπ λα θαιχςεη ε εγθαηάζηαζε ηηο αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ απφ ην Μάξηην έσο ηνλ Οθηψβξην. Υπνινγίδεηαη φηη γηα κηα εγθαηάζηαζε εκβαδνχ 40 m 2 απαηηείηαη φγθνο δεμακελήο 28 m 3. Τν πξφβιεκα ηεο αμηνπνίεζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο έγθεηηαη ζηελ επνρηαθή κεηαηφπηζε κεηαμχ πξνζθεξφκελεο ειηαθήο ελέξγεηαο θαη αλαγθψλ ζε ελέξγεηα. Δάλ εμεηάζεη θαλείο ηελ θαηαλνκή δηάρπηεο θαη άκεζεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ζε έλαλ ηφπν, ζα δηαπηζηψζεη φηη ε

4 έληαζή ηεο παξνπζηάδεη έληνλεο δηαθπκάλζεηο φρη κφλν θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο αιιά θαη θαηά ηε δηάξθεηα κηαο εκέξαο ή αθφκα θαη κηαο ψξαο. Γηα λα θαιπθζνχλ νη αλάγθεο κηαο θαηνηθίαο 4 αηφκσλ απφ ειηαθή ελέξγεηα ζε θηίξην ζπκβαηηθήο θαηαζθεπήο θαηά ην ρεηκψλα, πξέπεη λα απνζεθεπζνχλ πεξίπνπ ιίηξα δεζηνχ λεξνχ θαη κάιηζηα ρσξίο αμηφινγεο ζεξκηθέο απψιεηεο. Να ζεκεησζεί φηη ζηελ Διιάδα απφ ηνλ Οθηψβξην έσο ην Μάξηην κπνξεί λα εμνηθνλνκεζεί ζεκαληηθφ πνζφ ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε. Πξνθεηκέλνπ λα ρξεζηκνπνηεζεί απνηειεζκαηηθά ε δηαζέζηκε ειηαθή ελέξγεηα πξέπεη λα εμνκαιπλζνχλ νη δηαθπκάλζεηο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο είηε κε βνεζεηηθά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο είηε κε θαηάιιειε απνζήθεπζε ηεο ζέξκαλζεο ζε δεμακελέο (Σρήκα 1.5). Βαζηθή πξνυπφζεζε είλαη έλα θαιά κνλσκέλν πεξίβιεκα ηνπ θηηξίνπ θαη έλα ζχζηεκα ζέξκαλζεο ρακειήο ζεξκνθξαζίαο κε αξρηθέο ζεξκνθξαζίεο 30 C έσο 50 C. Δθφζνλ πιεξνχληαη νη παξαπάλσ πξνυπνζέζεηο, κία κνλνθαηνηθία θαιχπηεηαη κε επηθάλεηεο ζπιιέθηε 10 έσο 15 m 2 θαη φγθν δεμακελήο απνζήθεπζεο 700 έσο 1500 l. Δπηηπγράλεηαη έηζη δηπιάζηα εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο ζε ζχγθξηζε κε κία απιή ειηαθή εγθαηάζηαζε. Σρήκα 1.5 Δίδε δεμακελψλ απνζήθεπζεο ζεξκνχ λεξνχ γηα δηαθνξεηηθέο ρξήζεηο Πεγή: Οη κηθξννξγαληζκνί πνπ επδνθηκνχλ ζε πεξηβάιινλ ζεξκνχ λεξνχ (δεμακελέο ελαπνζήθεπζεο) είλαη έλα ζέκα πνπ αμίδεη έζησ θαη κία ζχληνκε αλαθνξά. Πξφθεηηαη θπξίσο γηα ηα βαθηεξίδηα πνπ πξνθαινχλ ηε ιεγφκελε «λφζν ησλ ιεγεσλάξησλ», κε ζπκπηψκαηα παξαπιήζηα κε απηά ηεο πλεπκνλίαο. Δπλντθνί παξάγνληεο γηα ηελ αλάπηπμή ηνπο είλαη αθφκα ηα ζπλζεηηθά πιηθά θαη κεηαιιηθά ηδήκαηα ζε ζσιήλεο θαη δεμακελέο πδάησλ. Έλαο ηξφπνο απνθπγήο ηνπ θηλδχλνπ απηνχ είλαη ε πξφβιεςε ειεθηξηθήο αληίζηαζεο πνπ ζεξκαίλεη πεξηνδηθά ην λεξφ ζε ζεξκνθξαζία άλσ ησλ 45ºC, ζηελ νπνία ηα ελ ιφγσ βαθηεξίδηα θαηαζηξέθνληαη Ενεργά ηλιακά ζσζηήμαηα με διαθανή θερμομόνωζη Με ηελ ηνπνζέηεζε ελφο ζπιιέθηε ειηαθήο ελέξγεηαο κεηαμχ δηαθαλνχο ζεξκνκφλσζεο θαη ηνηρνπνηίαο εμαζθαιίδνληαη επηπιένλ θέξδε ζε ζεξκηθή ελέξγεηα ηα νπνία κπνξνχλ λα δηαηεζνχλ γηα δηάθνξεο ρξήζεηο φπσο πξνεηνηκαζία δεζηνχ λεξνχ ή λα απνζεθεπηνχλ ζε δεμακελή. Η εθκεηάιιεπζε ηεο ιαλζάλνπζαο ζεξκφηεηαο θαηά ηελ αιιαγή θάζεο (ελέξγεηα γηα ηελ ηήμε ή ζηεξενπνίεζε) θάπνησλ κέζσλ, φπσο ε παξαθίλε ή ην αιάηη επηηξέπεη ηελ απνζήθεπζε ζεξκφηεηαο απεπζείαο ζηνλ ζπιιέθηε πίζσ απφ ηε ΓΘΜ. Τα ελεξγά ζπζηήκαηα ηνίρνπ παξνπζηάδνπλ ελδηαθέξνλ επίζεο φζνλ αθνξά ηελ πξνζέξκαλζε λσπνχ αέξα ζε θηίξηα φπνπ απαηηείηαη ε ρξήζε ζπζηήκαηνο εμαεξηζκνχ.

5 Ηιηαθόο ζπιιέθηεο κε δηαθαλή ζεξκνκόλσζε Σε πεξηνρέο φπνπ ππάξρεη θίλδπλνο λα παγψζεη ην λεξφ ζηελ εγθαηάζηαζε ειηαθνχ ζεξκνζίθσλα, απαηηνχληαη δχν μερσξηζηά θπθιψκαηα, φπνπ θχξην θχθισκα πξνζηαηεχεηαη απφ έλα αληηςπθηηθφ, ην νπνίν δηέξρεηαη απφ έλαλ ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο πξνθεηκέλνπ λα κεηαθέξεη ζεξκφηεηα ζην δεπηεξεχνλ θχθισκα δηαλνκήο. Η εθαξκνγή ηεο δηαθαλνχο ζεξκνκφλσζεο ζε ζπιιέθηεο ειηαθήο ελέξγεηαο έρεη σο θχξην πιενλέθηεκα φηη απνθεχγεηαη ε ρξήζε ελαιιαθηψλ ζεξκφηεηαο, αληιηψλ, ζσιελψζεσλ θαη κεραληζκψλ ξχζκηζεο. Φαξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα απνηειεί ν θπιηλδξηθφο ζπιιέθηεο ηνπ ζρήκαηνο 1.6, φπνπ ην εζσηεξηθφ ηκήκα απνξξνθά ειηαθή ελέξγεηα θαη νη ζεξκηθέο απψιεηεο απνθεχγνληαη κε ηε βνήζεηα ελφο ζηξψκαηνο δηαθαλνχο ζεξκνκφλσζεο, ε νπνία ηνπνζεηείηαη ζηε ζηάζκε εηζφδνπ ηεο αθηηλνβνιίαο, θάησ απφ έλα γπάιηλν θάιπκκα. Η δηάηαμε πεξηβάιιεηαη απφ έλαλ θπιηλδξηθφ ζφιν κε αλαθιαζηηθέο ηδηφηεηεο, ν νπνίνο αληαλαθιά φιε ηελ αθηηλνβνιία ε νπνία δηέξρεηαη κέζσ ηεο δηαθαλνχο ζεξκνκφλσζεο πξνο ηελ απνξξνθεηηθή επηθάλεηα. Τν ζχζηεκα βξίζθεη εθαξκνγή θαη ζε επίπεδνπο ζπιιέθηεο, νη νπνίνη απνηεινχληαη απφ ζεηξέο ζσιήλσλ ζηεξεσκέλσλ ζε κία καχξε απνξξνθεηηθή επηθάλεηα (Σρήκα 1.7). Τν ζχζηεκα είλαη ηνπνζεηεκέλν ζε έλα ξερφ θηβψηην κε πάισζε ζηελ εθηεζεηκέλε ζηνλ ήιην πιεπξά. Τν πγξφ ζην εζσηεξηθφ ησλ ζσιήλσλ ζεξκαίλεηαη ζε ζεξκνθξαζίεο 60 C. Η αληηθαηάζηαζε ηεο πάισζεο κε δηαθαλέο ζεξκνκνλσηηθφ πιηθφ αλεβάδεη ηε κέγηζηε ζεξκνθξαζία ζε 120 C. Σηα ζπζηήκαηα κε δηαθαλή ζεξκνκφλσζε πθίζηαηαη θίλδπλνο ππεξζέξκαλζεο, θαζψο ε ζεξκνθξαζία ζηνπο ζπιιέθηεο κπνξεί λα θηάζεη ηνπο 300 C θαη λα θαηαζηξαθνχλ ηα θπςεινεηδή πνιπαλζξαθηθά πιηθά. Σρήκα 1.6 Ηιηαθφο ζπιιέθηεο πνπ δέρεηαη ακθίπιεπξε αθηηλνβνιία ράξηο ζε εκηθπθιηθφ θάηνπηξν. Η ζπιιεθηηθή επηθάλεηα βξίζθεηαη κεηαμχ δχν δηαηάμεσλ δηαθαλνχο ζεξκνκφλσζεο. Πεγή: Jesch, L: Transparent Insulation Technology, ETSU, Harwell, Oxfordshire 1993, ζειίδα 7 Σρήκα 1.7 Δπίπεδνο ειηαθφο ζπιιέθηεο κε δηαθαλή ζεξκνκφλσζε Πεγή: Jesch, L: Transparent Insulation Technology, ETSU, Harwell, Oxfordshire 1993, ζειίδα 6

6 1.2 Ενζωμάηωζη ηλιακών ζσλλεκηών ζηο κέλσθος Πξνθεηκέλνπ λα ελζσκαησζνχλ νη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζην θέιπθνο ψζηε λα δεκηνπξγεζεί απφζεκα ζεξκνχ λεξνχ γηα ρξήζε, ζέξκαλζε ή θαη ςχμε (ζπζηήκαηα ςχμεο κε ήιην) αλαδεηνχληαη ζπζηήκαηα ηα νπνία ζα πξνζθέξνπλ παξάιιεια θαη έλα ελδηαθέξνλ αξρηηεθηνληθφ απνηέιεζκα. Υπάξρνπλ ήδε ιχζεηο γηα ηελ ελζσκάησζε επίπεδσλ ζπιιεθηψλ νη νπνίνη νπζηαζηηθά αληηθαζηζηνχλ γπάιηλεο επηθάλεηεο. Μεγάιν φκσο ελδηαθέξνλ απνθηνχλ θαη νη ζπιιέθηεο ζε ζσιήλεο θελνχ. Οη ζσιήλεο απηνί ηνπνζεηνχληαη ζε κνξθή νξηδφληησλ ξάβδσλ κεηαμχ ησλ κεηαιιηθψλ νξζνζηαηψλ κηαο γπάιηλεο πξφζνςεο ελψ ην λεξφ θπθινθνξεί κέζα ζηνπο νξζνζηάηεο, Οη ζπιιέθηεο ζσιήλεο έρνπλ ην έλα εκηθχθιην ηεο δηαηνκήο ηνπο δηακνξθσκέλν σο θαζξέθηε θαη πεξηζηξέθνληαη αθνινπζψληαο ηε γσλία πξφζπησζεο ησλ ειηαθψλ αθηίλσλ, απμάλνληαο ηελ απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο (Δηθφλεο 1.8 θαη 1.9). Εηθόλα 1.8: νξζνζηάηεο παινζηαζίνπ Εηθόλα 1.9: Σσιελνεηδείο ειηαθνί ζπιιέθηεο ζε πξνζφςεηο 1.3 Εμέιημε ειηαθώλ ζπιιεθηώλ - νινθιεξσκέλα ζεξκνδπλακηθά ζπζηήκαηα Οη ζπκβαηηθνί ειηαθνί ζπιιέθηεο, παξά ηελ δηαξθή εμέιημε θαη βειηίσζε ηεο απφδνζήο ηνπο, παξνπζηάδνπλ νξηζκέλα κεηνλεθηήκαηα, φπσο: Αλάγθε κεγάιεο ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο δεδνκέλνπ φηη απνξξνθνχλ απφ κία κφλν πιεπξά- πξνθεηκέλνπ λα εμππεξεηήζνπλ ηηο αλάγθεο ελφο θηηξίνπ ζε ζέξκαλζε θαη παξνρή ζεξκνχ λεξνχ ρξήζεο, άξα θαη δπζρέξεηεο σο πξνο ηελ έληαμή ηνπο ζην θηηξηαθφ θέιπθνο. Δπίζεο έρνπλ κεγάιν βάξνο. Η ιεηηνπξγία ηνπο ζηακαηά φηαλ δελ ππάξρεη ειηαθή αθηηλνβνιία Δίλαη εχζξαπζηα Έρνπλ απμεκέλεο αλάγθεο ζπληήξεζεο: Κίλδπλνο ςχμεο ην ρεηκψλα, θίλδπλνο ππεξζέξκαλζεο ην θαινθαίξη, θίλδπλνο απφθξαμεο ιφγσ αιάησλ ζην λεξφ, θιπ. Λνγηθφ είλαη ε έξεπλα λα θαηεπζπλζεί πξνο ζπιιέθηεο πνπ απνξξνθνχλ ζε δχν πιεπξέο, πνπ είλαη ειαθξνί, αλζεθηηθνί θαη παξάγνπλ ελέξγεηα ζε θαηά ην δπλαηφλ κεγαιχηεξν δηάζηεκα. Απηά ηα λέα ραξαθηεξηζηηθά είλαη εθηθηά κε ηηο αθφινπζεο βειηηψζεηο: Διαθξά πιηθά (αινπκίλην) Αληηδηαβξσηηθέο επηζηξψζεηο Σχδεπμε κε άιια ζπζηήκαηα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο Απηά ηα ζπζηήκαηα είλαη ν ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο θαη έλαο ζπκπηεζηήο. Ο ηειεπηαίνο απνηειεί βαζηθφ ζπζηαηηθφ ζηνηρείν ησλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο πνπ πεξηγξάθνληαη αλαιπηηθά, φπσο θαη νη ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο ζε παξαθάησ θεθάιαηα. Τα ζπζηήκαηα απηά ζε ζπλδπαζκφ κε ηνλ ειηαθφ ζπζζσξεπηή ζπγθξνηνχλ έλα ζεξκνδπλακηθό ζχζηεκα.

7 Λεηηνπξγία ελόο ζεξκνδπλακηθνύ ζπζηήκαηνο Τα ζεξκνδπλακηθά ζπζηήκαηα ζηεξίδνληαη ζηνπο λφκνπο ηεο ζεξκνδπλακηθήο, εθκεηαιιεπφκελα ηηο θπζηθέο ηδηφηεηεο αεξίσλ. Πξφθεηηαη γηα ηα ιεγφκελα ςπθηηθά αέξηα, ηα νπνία ρξεζηκνπνηνχληαη ζε ςπγεία αιιά θαη ζε αληιίεο ζεξκφηεηαο. Χπθηηθά αέξηα Χπθηηθφ ραξαθηεξίδεηαη θάζε αέξην κε ρακειφ ζεκείν βξαζκνχ, ηθαλφ λα απνξξνθήζεη κεγάιεο πνζφηεηεο ζεξκφηεηαο ζε θάζε κεηάβαζή ηνπ απφ κηα θαηάζηαζε ζε άιιε. Πξφθεηηαη γηα αέξηα πνπ κεηαηξέπνληαη ζε πγξά θαη αληίζηξνθα. Τν λεξφ, γηα παξάδεηγκα, κπνξεί λα ςχμεη ζπζηήκαηα κε ζεξκνθξαζίεο κεηαμχ 0 θαη 100 C. Τα γλσζηά ςπθηηθά αέξηα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ηηο ηειεπηαίεο δεθαεηίεο έρνπλ ζεκεία βξαζκνχ κεηαμχ -15 θαη -5 C. Τα πεξηζζφηεξα απφ ηα αέξηα απηά είλαη ρισξνθζνξάλζξαθεο (CFCs), ηα νπνία αλαγλσξίζηεθαλ σο επηβιαβή γηα ην ζηξψκα ηνπ φδνληνο ζηελ ζηξαηφζθαηξα θαη είλαη ππφ θαηάξγεζε. Σήκεξα ρξεζηκνπνηνχληαη αέξηα πνπ δελ πεξηέρνπλ ριψξην. Τα ζεκεία βξαζκνχ ηνπο βξίζθνληαη θνληά ζηνπο -30 C, νπφηε κπνξνχλ άλεηα λα κεηαθέξνπλ ζεξκφηεηα ζε ζεξκνθξαζίεο πεξί ηνπο -5 C. Δπίζεο είλαη άθιεθηα, αληηδηαβξσηηθά, κε ηνμηθά, ρεκηθά ζηαζεξά ζε πςειέο πηέζεηο θαη ζεξκνθξαζίαο, δελ είλαη επηβιαβή γηα ην ζηξψκα ηνπ φδνληνο θαη αληρλεχνληαη εχθνια απφ αληρλεπηέο δηαξξνψλ. Αξρή ιεηηνπξγίαο Τν ζχζηεκα ιεηηνπξγεί φπσο έλα ςπγείν: Υπάξρεη έλα ςπρξφ κέξνο, έλα ζεξκφ θαη έλαο ζπκπηεζηήο αεξίνπ. Τν ςπρξφ κέξνο είλαη νη ζπιιέθηεο θαη ην ζεξκφ ν ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο. Ο ζπκπηεζηήο ζπκπηέδεη ην αέξην αλεβάδνληαο ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ζηνπο 120 C. Τν ζεξκφ αέξην κεηαθέξεη φιε ηνπ ηε ζεξκφηεηα ζε λεξφ κε ηε βνήζεηα ελφο ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο. Σε απηφ ην ζεκείν ην αέξην κεηαηξέπεηαη ζε πγξφ ιφγσ πςειήο πίεζεο. Σηε ζπλέρεηα εηζξέεη ζε κηα δεμακελή θαη απφ εθεί, κέζσ κηαο βαιβίδαο, πξνο ηνπο ζπιιέθηεο. Η ζεξκφηεηα ησλ ζπιιεθηψλ κεηαηξέπεη ην πγξφ ζε ζεξκφ αέξην. Όηαλ ην αέξην βγαίλεη απφ ηνπο ζπιιέθηεο, ε ζεξκνθξαζία ηνπ είλαη κεηαμχ 10 θαη 60 C, ιφγσ ηεο ζεξκφηεηαο πνπ απνξξνθάηαη απφ ηνλ ήιην, ηε βξνρή θαη ηνλ αέξα. Καηφπηλ ζηέιλεηαη ζηνλ ζπκπηεζηή φπνπ ζα ζπκπηεζηεί εθ λένπ επαλαιακβάλνληαο ηνλ θχθιν, έσο φηνπ ην λεξφ ζέξκαλζεο θηάζεη ηελ επηζπκεηή ζεξκνθξαζία. Δμνπιηζκφο Ο εμνπιηζκφο ζέξκαλζεο πεξηιακβάλεη έλαλ ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο, έλαλ ζεξκνζπκπηεζηή θαη ηνπο ζπιιέθηεο. Γηα ηελ παξνρή ζεξκνχ λεξνχ απαηηείηαη επηπιένλ έλαλ ζεξκνζπζζσξεπηή (Σρήκα 1.10) Σρήκα 1.10: Θεξκνδπλακηθφ ειηαθφ ζχζηεκα

8 Ψο ζχζηεκα απφδνζεο ηεο ζεξκφηεηαο ζπληζηάηαη θάπνην ζχζηεκα πνπ ιεηηνπξγεί απνηειεζκαηηθά ζε ζρεηηθά ρακειέο αξρηθέο ζεξκνθξαζίεο. Ιδαληθά είλαη ηα ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο επηθαλεηψλ, φπσο ε ελδνδαπέδηα θαη ε ελδνηνίρηα ζέξκαλζε, αιιά θαη ζεξκαληηθά ζψκαηα αινπκηλίνπ ή κνλάδεο fan coils. Τν Σρήκα 1.11 παξηζηά ην ζπλνιηθφ ζχζηεκα ζεξκνδπλακηθήο ζέξκαλζεο κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο γηα παξνρή ζεξκνχ λεξνχ ρξήζεο, ζέξκαλζε ρψξσλ θαη πηζίλαο. Σρήκα 1.11: Θεξκνδπλακηθφ ζχζηεκα γηα παξνρή ζεξκνχ λεξνχ ρξήζεο θαη ζέξκαλζε ρψξσλ

9 2.0 Φωηοβοληαϊκά ζηοιτεία (θωηοζηοιτεία) Τα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία κεηαηξέπνπλ ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία απεπζείαο ζε ειεθηξηθφ ξεχκα. Τν βαζηθφ δνκηθφ ηνπο ζηνηρείν απνηεινχλ πιηθά εκηαγσγνί. Οη εκηαγσγνί είλαη ρεκηθά ζηνηρεία, ηα νπνία ππφ ηελ επίδξαζε θσηφο ή ζεξκφηεηαο κεηαηξέπνληαη ζε αγσγνχο ηνπ ειεθηξηζκνχ, ελψ ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ιεηηνπξγνχλ σο κνλσηηθά πιηθά. Πάλσ απφ 95% ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ πνπ παξάγνληαη παγθφζκηα απνηεινχληαη απφ ππξίηην (Si), έλα πιηθφ πνπ απαληάηαη ζε αθζνλία ζην θινηφ ηεο γεο. Αλάινγα κε ηε θξπζηαιιηθή δνκή ηνπ πιηθνχ ηα θσηνζηνηρεία δηαθξίλνληαη ζε κνλνθξπζηαιιηθά (απφδνζε πεξίπνπ 16%), πνιπθξπζηαιιηθά (απφδνζε πεξίπνπ 13%), θαη άκνξθα (απφδνζε πεξίπνπ 6%). 2.1 Αξρέο ιεηηνπξγίαο Οη εκηαγσγνί δεκηνπξγνχλ ξνή είηε ζεηηθνχ θνξηίνπ (p- αγψγηκν ζηξψκα εκηαγσγνχ) είηε αξλεηηθνχ (n-αγψγηκν ζηξψκα εκηαγσγνχ). Αλάκεζα ζην ζηξψκα p θαη ην ζηξψκα n ππάξρεη έλα ελδηάκεζν ζηξψκα, φπνπ ειεθηξφληα ηίζεληαη ζε θίλεζε, δεκηνπξγείηαη δηαθνξά δπλακηθνχ θαη έλα εζσηεξηθφ ειεθηξηθφ πεδίν. Δπεηδή ηα πεξηζζφηεξα ειεθηξφληα πνπ ειεπζεξψλνληαη κε ην θσο δελ κπνξνχλ λα δηαπεξάζνπλ ην νξηαθφ ζηξψκα, θηλνχληαη ζε θπθιηθή ηξνρηά ζηελ εμσηεξηθή πιεπξά ηνπ ζηνηρείνπ. Μεηαιιηθέο επαθέο ζηηο δχν επηθάλεηεο ηνπ θσηνζηνηρείνπ νδεγνχλ ηα ειεθηξφληα ζην εμσηεξηθφ θχθισκα δεκηνπξγψληαο έηζη ζπλερέο ειεθηξηθφ ξεχκα (Σρήκα 1.12). Σρήκα 1.12 Σρεκαηηθή απεηθφληζε θσηνζηνηρείνπ. (Πεγή: Η ηζρχο ελφο θσηνζηνηρείνπ εμαξηάηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία. Υςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο ζπλεπάγνληαη κηθξφηεξε ηζρχ θαη επνκέλσο ρακειφηεξε απφδνζε, φπνπ κε ηνλ φξν απφδνζε εθθξάδεηαη ην πνζνζηφ θσηεηλήο αθηηλνβνιίαο πνπ κεηαηξέπεηαη ζε σθέιηκε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Οη θσηνβνιηατθέο εγθαηαζηάζεηο ιεηηνπξγνχλ είηε ζε απνκνλσκέλν θχθισκα, νπφηε θνξηίδνπλ κηα κπαηαξία, είηε ζε αλνηθηφ δίθηπν, ζε ζχλδεζε κε ηε δεκφζηα παξνρή ξεχκαηνο. Σηελ δεχηεξε πεξίπησζε ν ρξήζηεο πσιεί ξεχκα ζηνλ δεκφζην θνξέα. Υπάξρεη θαη ε πβξηδηθή εθαξκνγή, φπνπ κέξνο ηνπ παξαγφκελνπ ξεχκαηνο πεγαίλεη ζην δεκφζην δίθηπν θαη έλα άιιν κέξνο ηξνθνδνηεί κηα κπαηαξία πνπ είλαη δηαζέζηκε ζε πεξίπησζε αλάγθεο παξνρήο.

10 2.2 Ελζσκάησζε ησλ θσηνβνιηατθώλ ζηνηρείσλ ζην θηίξην Η απινχζηεξε ιχζε είλαη ε ηνπνζέηεζε θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ σο ηερληθά απηφλνκσλ θηηξηαθψλ ζηνηρείσλ ζην θέιπθνο ελφο θηηξίνπ. Τν αηζζεηηθφ απνηέιεζκα είλαη ζε ηέηνηεο πεξηπηψζεηο σο επί ην πιείζηνλ απνγνεηεπηηθφ. Σπληζηάηαη ε ελζσκάησζε, ιεηηνπξγηθή, κνξθνινγηθή θαη θαηαζθεπαζηηθή, ζε πξνζφςεηο, δψκαηα ή ζηέγεο ή σο ζηνηρεία ειηνπξνζηαζίαο. Σηελ πεξίπησζε απηή είλαη ζθφπηκν ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία λα αλαιακβάλνπλ πεξηζζφηεξεο ιεηηνπξγίεο, φπσο ζθίαζε θαη πγξνπξνζηαζία (Δηθφλα 1.13). Εηθόλα 1.13 Η πξφζνςε ηνπ θηηξίνπ απηνχ θαιχπηεηαη ζε κεγάιν βαζκφ απφ θσηνζηνηρεία, ηα νπνία ιεηηνπξγνχλ παξάιιεια σο ζχζηεκα απηφκαηεο ειηνπξνζηαζίαο Πεγή: Φσηνβνιηατθά ζηνηρεία ζε ζηέγεο Τα ελζσκαησκέλα ζε ζηέγε θσηνβνιηατθά ζηνηρεία πξέπεη πέξα απφ ηελ απνθνκηδή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο λα δεκηνπξγνχλ κηα πδαηνζηεγή επηδεξκίδα, ε νπνία παξάιιεια λα είλαη αηζζεηηθά απνδεθηή (εηθφλα 1.14). Δίλαη ζθφπηκν ε θαηαζθεπή ηεο ζηέγεο λα είλαη αεξηδφκελε, πξνθεηκέλνπ λα απνθεχγεηαη ε ππεξζέξκαλζε ησλ ζηνηρείσλ ην θαινθαίξη, ε νπνία ζα είρε ζαλ ζπλέπεηα κείσζε ηεο απφδνζεο. Εηθόλα 1.14: Δλζσκάησζε θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ ζε ζηέγε

11 Φσηνβνιηατθά ζηνηρεία ζε πξνζφςεηο Σε κηα γπάιηλε πξφζνςε κπνξνχλ λα ελζσκαησζνχλ θσηνδηαπεξαηά, εκηδηαθαλή ή αδηαθαλή θσηνβνιηατθά. Σηηο εηθφλεο πνπ αθνινπζνχλ εκθαλίδνληαη κεξηθά απφ ηα πνιπάξηζκα ζήκεξα θηίξηα πνπ ελζσκαηψλνπλ θσηνβνιηατθά ζηνηρεία ζηηο πξνζφςεηο ηνπο. Εηθόλα 1.15: Αθαδεκία ηερλψλ ζην Herne ηεο Γεξκαλίαο: m 2 θσηνβνιηατθψλ παλφ ζε πξφζνςε θαη ζηέγε Εηθόλα 1.16 Πξνζφςεηο θηηξίσλ κε ελζσκαησκέλα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία

12 Φσηνδηαπεξαηά παξάζπξα κε θσηνβνιηατθά ζηνηρεία Τα παξάζπξα πνπ ζπλδπάδνπλ νξαηφηεηα θαη παξαγσγή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο ππάξρνπλ εδψ θαη κηα δεθαεηία πεξίπνπ. Πξφθεηηαη γηα ζεξκνκνλσηηθνχο παινπίλαθεο απνηεινχκελνπο απφ δχν δηπινχο, ζπλελσκέλνπο (laminated) παινπίλαθεο. Η κεκβξάλε πνπ ζπλελψλεη ηνπο δχν εμσηεξηθνχο παινπίλαθεο πεξηέρεη θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. Ο εμσηεξηθφο παινπίλαθαο απνηειείηαη απφ γπαιί κε κηθξή πεξηεθηηθφηεηα ζε ζίδεξν, ε νπνία πξνζθέξεη απμεκέλε δηαπεξαηφηεηα ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία (Σρήκα 1.17). Σρήκα 1.17: Θεξκνκνλσηηθφο παινπίλαθαο κε ελζσκαησκέλα θσηνζηνηρεία Λεηηνπξγηθά απηφλνκα θσηνζηνηρεία Μηα πιεζψξα ζηνηρείσλ, φπσο ζθίαζηξα, ζηεζαία θαη θηγθιηδψκαηα θαη ζηέγαζηξα είλαη ζε ζέζε λα ελζσκαηψζνπλ θσηνζηνηρεία (εηθφλεο 1.18 θαη 1.19). Εηθόλα 1.18: Σηέγαζηξν κε θσηνζηνηρεία Εηθόλα 1.19: Δηδηθφ ζηνηρείν ειηνπνζηαζίαο (Holographic Optical Element). Τξία θάηνπηξα απφ δηπιφ γπαιίζπλελσκέλν κε θσηνβνιηατθή κελκβξάλε δηαρένπλ ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία θαη παξάγνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα

13 3.0 Σπζηήκαηα ειηαθνύ θιηκαηηζκνύ Έλα ζχζηεκα ειηαθνχ θιηκαηηζκνχ (ΣΗΚ) απαξηίδεηαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο, ηε δεμακελή απνζήθεπζεο, ηε κνλάδα ειέγρνπ, ζσιελψζεηο, αληιίεο θαη έλαλ ςχθηε πνπ ιεηηνπξγεί κε ζεξκφηεηα (Σρήκα 1.20). Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε εθαξκνγέο ΣΗΚ είλαη ζπιιέθηεο πςειήο απφδνζεο, φπσο ζπιιέθηεο κε δηπιφ παινπίλαθα, παινπίλαθεο ρακειήο αλάθιαζεο ή ζσιήλεο θελνχ. Σρήκα 1.20: Σρεκαηηθή απεηθφληζε ελφο ζπζηήκαηνο ειηαθνχ θιηκαηηζκνχ Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζπιιέγνπλ ηε δηαζέζηκε ειηαθή ελέξγεηα κε ζηφρν ηελ παξαγσγή πγξνχ (ζπλήζσο λεξνχ) πςειήο ζεξκνθξαζίαο, ην νπνίν απνζεθεχεηαη ζε κηα δεμακελή. Η δεμακελή, θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο, ιεηηνπξγεί σο ξπζκηζηήο ηεο αλνκνηφκνξθεο απνξξφθεζεο ζεξκφηεηαο θαηά ηηο δηαθνξεηηθέο ψξεο ηεο εκέξαο θαη ηεο ελδερφκελα αζχγρξνλεο παξνρήο ζεξκφηεηαο θαη δξνζηζκνχ, ν νπνίνο πηζαλφλ λα απαηηείηαη ζε δηαθνξεηηθή πεξίνδν. Δλαιιαθηηθά, ζε εγθαηαζηάζεηο πνπ ιεηηνπξγνχλ θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο, ρξεζηκνπνηνχληαη δχν δεμακελέο: κία γηα ηελ απνζήθεπζε ηνπ ζεξκνχ λεξνχ πνπ παξάγεηαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο θαη κία γηα ην ςπρξφ λεξφ πνπ παξάγεηαη απφ ηνλ ςχθηε (Σρήκα 1.21). Σρήκα 1.21 Σρεκαηηθή απεηθφληζε πιήξνπο ειηαθήο εγθαηάζηαζεο πνπ ιεηηνπξγεί θαζ φιν ην έηνο

14 Ο ςχθηεο, ν νπνίνο απνηειεί ηνλ ππξήλα ηεο φιεο δηαδηθαζίαο, ρξεζηκνπνηεί ην ζεξκφ λεξφ ηεο δεμακελήο γηα ηελ παξαγσγή ςπρξνχ πγξνχ. Τν πγξφ απηφ κπνξεί ζηε ζπλέρεηα λα ηξνθνδνηήζεη νπνηαδήπνηε εγθαηάζηαζε θιηκαηηζκνχ. Τα ζπζηήκαηα ειηαθνχ θιηκαηηζκνχ ηαμηλνκνχληαη ζε θιεηζηά ή αλνηθηά ζπζηήκαηα: Κιεηζηά ζπζηήκαηα: Γηαζέηνπλ ςχθηεο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ζεξκφηεηα θαη παξέρνπλ ςπρξφ λεξφ. Απηφ είηε ρξεζηκνπνηείηαη ζε θεληξηθέο θιηκαηηζηηθέο κνλάδεο θαη παξάγεη θιηκαηηζκέλν αέξα ή δηαλέκεηαη κέζσ δηθηχνπ ζε πξνθαζνξηζκέλνπο ρψξνπο. Οη ςχθηεο δηαθξίλνληαη ζε ςχθηεο απνξξόθεζεο θαη ςχθηεο πξνζξόθεζεο (Σρήκα 1.22). Σρήκα 1.22: Σρεκαηηθή απεηθφληζε ηεο ιεηηνπξγίαο θιεηζηνχ ζπζηήκαηνο ειηαθνχ θιηκαηηζκνχ Αλνηθηά ζπζηήκαηα: Αλαθέξνληαη θαη σο desiccant coolers (θεθάιαην Υβξηδηθά ζπζηήκαηα ςχμεο κε εμαέξσζε ). Ο φξνο αλνηθηά δειψλεη φηη ην ςπθηηθφ κέζν απνξξίπηεηαη αθνχ ςχμεη ην ρψξν θαη αληηθαζίζηαηαη απφ λέν ςπθηηθφ κέζν, κε απνηέιεζκα κηα θπθιηθή δηαδηθαζία. Τν ςπθηηθφ κέζν είλαη ην λεξφ πνπ έξρεηαη ζε άκεζε επαθή κε ηνλ αέξα. Τν ζχζηεκα παξέρεη δξνζηζκφ κέζσ εμαέξσζεο, ζε ζπλδπαζκφ κε αθχγξαλζε ηνπ αέξα. Φξεζηκνπνηείηαη πεξηζηξεθφκελνο ηξνρφο αθχγξαλζεο κε γέιε ππξηηίνπ ή ρισξηνχρν ιίζην (LiCl) σο πιηθά απνξξφθεζεο πδξαηκψλ (Σρήκα 1.23). Σρήκα 1.23: Σρεκαηηθή απεηθφληζε ηεο ιεηηνπξγίαο αλνηθηνχ ζπζηήκαηνο ειηαθνχ θιηκαηηζκνχ

15 Οη ςύθηεο Οη ςχθηεο παξάγνπλ ςχμε κε ηε βνήζεηα ηνπ ζεξκνχ λεξνχ πνπ παξέρνπλ νη ειηαθνί ζπιιέθηεο. Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζε εγθαηαζηάζεηο ειηαθνχ θιηκαηηζκνχ νθείινπλ λα παξάγνπλ πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο λεξνχ ζε ζρέζε κε ηα ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο ρψξσλ θαη λεξνχ ρξήζεο. Ο ςχθηεο κεηαθέξεη ζεξκφηεηα απφ έλα πγξφ κέζσ ζπκπίεζεο αηκψλ (αληιία ζεξκφηεηαο) ή κέζα απφ έλαλ ςπθηηθφ θχθιν απνξξφθεζεο. Ψο ςπθηηθφ κέζν ρξεζηκνπνηείηαη λεξφ, ζπρλά κε γιπθφιε ζε πεξηεθηηθφηεηα 20%. Μπνξνχλ επίζεο λα ρξεζηκνπνηεζνχλ άιια ξεπζηά, φπσο ιεπηά έιαηα. Ηιεθηξνθίλεηνη θαη αηκνθίλεηνη ςχθηεο απνξξφθεζεο θαη πξνζξφθεζεο ρξεζηκνπνηνχληαη εδψ θαη δεθαεηίεο (παξαγσγή πάγνπ) θαη παξάγνπλ ςχμε κε ζπκπίεζε αηκψλ. Οη ζεκεξηλνί αλάινγνη ςχθηεο ζηεξίδνληαη ζε κηα πεγή ζεξκφηεηαο. Έρνπλ ρακειφηεξεο ελεξγεηαθέο απαηηήζεηο ζε ζχγθξηζε κε ηνπο ειεθηξνθίλεηνπο, έρνπλ σζηφζν πςειέο απαηηήζεηο ζε ζεξκφηεηα θαη απαηηνχληαη κεγάινη ζρεηηθά ςπθηηθνί πχξγνη. Ψζηφζν ζε πεξηνρέο κε πςειή ειηνθάλεηα, φπσο ζηε Νφηηα Δπξψπε, νη ζεξκηθέο απαηηήζεηο ησλ ςπθηψλ θαιχπηνληαη εχθνια θαη νηθνλνκηθά απφ ειηαθή ελέξγεηα. Σε γεληθέο γξακκέο, ν θχθινο απνξξφθεζεο-πξνζξφθεζεο απνηειείηαη απφ ηέζζεξα βαζηθά ζηάδηα: 1. Τν ςπθηηθφ κέζν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη ην λεξφ. Με ηνλ ςεθαζκφ ηνπ λεξνχ ζε έλα δνρείν, ζην νπνίν ππάξρνπλ ζπλζήθεο θελνχ θαη ηελ εμάηκηζή ηνπ, πξνθαιείηαη πηψζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. 2. Οη πδξαηκνί πνπ παξάγνληαη απνξξνθνχληαη- πξνζξνθνχληαη απφ έλα δηαιπηηθφ κέζν απνξξφθεζεο-πξνζξφθεζεο. Τα απνξξνθεηηθά κέζα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη ην βξσκηνχρν ιίζην (LiBr) θαη ε ακκσλία. Τν δηάιπκα ακκσλίαο ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα επηηεπρζνχλ ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο, ελψ απνθεχγεηαη ε ηνπνζέηεζε ηέηνησλ ςπθηψλ ζε θιεηζηνχο ρψξνπο. Τν πξνζξνθεηηθφ κέζν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη ππξηηηθή γέιε ( Silica Gel). 3. Τν θνξεζκέλν δηάιπκα αλαγελλάηαη απφ κηα πεγή ζεξκφηεηαο (λεξφ ζεξκνθξαζίαο κεγαιχηεξεο απφ 70 C ή αηκφ ρακειήο πίεζεο) θαη ειεπζεξψλνληαη νη πδξαηκνί. 4. Οη πδξαηκνί ζπκππθλψλνληαη απφ έλα θαηάιιειν ξεπζηφ ςχμεο (λεξφ ζεξκνθξαζίαο κηθξφηεξεο απφ 35 C) Οη ςχθηεο απνξξόθεζεο είλαη νη πιένλ δηαδεδνκέλνη. Η ζεξκηθή ζπκπίεζε ηνπ ςπθηηθνχ κέζνπ (λεξνχ) επηηπγράλεηαη κε ρξήζε πγξνχ δηαιχκαηνο ςπθηηθνχ/ απνξξνθεηηθνχ πιηθνχ (H 2O /LiBr) θαη ζεξκφηεηαο, ε νπνία αληηθαζηζηά ηελ ειεθηξηθή ελέξγεηα ηνπ κεραληθνχ ζπκπηεζηή. Η ςχμε βαζίδεηαη ζηελ εμάηκηζε ηνπ ςπθηηθνχ κέζνπ ζηνλ εμαηκηζηή ππφ πνιχ ρακειή πίεζε. Τν αηκνπνηεκέλν ςπθηηθφ κέζν απνξξνθάηαη ζηνλ απνξξνθεηή, αξαηψλνληαο ην δηάιπκα H 2O/LiBr (Σρήκα 1.24). Σρήκα 1.24: Σρεκαηηθή απεηθφληζε ιεηηνπξγίαο ςχθηε απνξξφθεζεο Σρήκα 1.25: Σρεκαηηθή απεηθφληζε ιεηηνπξγίαο ςχθηε πξνζξφθεζεο

16 Οη ςχθηεο πξνζξόθεζεο, αληί πγξνχ δηαιχκαηνο, ρξεζηκνπνηνχλ ζηεξεά ξνθεηηθά πιηθά. Τα πεξηζζφηεξα ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχλ λεξφ σο ςπθηηθφ κέζν θαη ππξηηηθή γέιε σο ξνθεηηθφ πιηθφ. Απνηεινχληαη απφ έλαλ εμαηκηζηή θαη έλαλ ζπκππθλσηή (Σρήκα 1.25). Γηα ηελ ιεηηνπξγία ηνπο απαηηνχληαη ζεξκνθξαζίεο C. Ο πίλαθαο 1.3 αληηπαξαζέηεη ηηο βαζηθέο ηερλνινγίεο θιεηζηψλ θαη αλνηθηψλ δηαδηθαζηψλ ςχμεο θαη ζπλνςίδεη ηα ζεκαληηθφηεξα πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηά ηνπο. Πίλαθαο 1.3: Σχγθξηζε ησλ βαζηθψλ ηερλνινγηψλ, φζνλ αθνξά ςχθηεο Οη ηερλνινγίεο ηεο ςχμεο απνξξφθεζεο/πξνζξφθεζεο βξίζθνπλ επηηπρή εθαξκνγή ζηηο πεξηπηψζεηο φπνπ ππάξρεη δηαζέζηκε ζεξκφηεηα θαη δελ ππάξρνπλ αλάγθεο γηα ζεξκφηεηα αιιά ππάξρνπλ αλάγθεο γηα ςχμε. Τέηνηα παξαδείγκαηα είλαη ηα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο (βιέπε επφκελν θεθάιαην), ζηα νπνία ε ζπκπαξαγφκελε ζεξκφηεηα θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ ρεηκψλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε ζέξκαλζε ρψξσλ (π.ρ. μελνδνρεία, λνζνθνκεία, κεγάια δεκφζηα θηίξηα θιπ.), ελψ ην θαινθαίξη δηνρεηεχεηαη ζε ςχθηεο απνξξφθεζεο/πξνζξφθεζεο, νη νπνίνη παξάγνπλ ςχμε γηα ηνλ θιηκαηηζκφ ησλ ρψξσλ.

17 4.0 Σπκπαξαγσγή ελέξγεηαο- ειηαθέο ηερλνινγίεο Σπκπαξαγσγή είλαη ε ζπλδπαζκέλε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη ζεξκφηεηαο (ΣΗΘ) απφ ηελ ίδηα αξρηθή πεγή ελέξγεηαο. Με ην ζπκβαηηθφ ηξφπν παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κεγάιεο πνζφηεηεο ζεξκφηεηαο απνξξίπηνληαη ζην πεξηβάιινλ, είηε κέζσ ησλ ςπθηηθψλ θπθισκάησλ (ζπκππθλσηέο, πχξγνη ςχμεο θιπ), είηε κέζσ ησλ θαπζαεξίσλ. Με ηε κέζνδν ηεο ζπκπαξαγσγήο, ζεκαληηθφ κέξνο ηεο ζεξκφηεηαο απηήο αλαθηάηαη θαη ρξεζηκνπνηείηαη σθέιηκα. Η ηερλνινγία ηεο ζπκπαξαγσγήο, πξνθεηκέλνπ λα είλαη νηθνλνκηθά βηψζηκε, εθαξκφδεηαη ζε πεξηπηψζεηο φπνπ ππάξρεη ηαπηφρξνλε δήηεζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη ζεξκφηεηαο (ή ςχμεο). Τα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ νινθιεξσκέλα ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα, κε ηελ έλλνηα φηη κπνξνχλ λα θαιχςνπλ φιεο ηηο ηειηθέο ελεξγεηαθέο ρξήζεηο (ειεθηξηζκφ, ζεξκφ λεξφ, αηκφ, ζεξκφ αέξα, ςχμε). Ο βαζκφο απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κπνξεί λα θζάλεη ην 85%. Έλα ηέηνην ζχζηεκα φρη κφλν θαιχπηεη ηηο αλάγθεο ζέξκαλζεο κηαο θαηνηθίαο, αιιά θαη ηηο αλάγθεο ηεο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Τα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κπνξεί λα ιεηηνπξγήζνπλ κε δηάθνξα θαχζηκα (πεηξέιαην, αέξην, βηνκάδα). Μία ηδηαίηεξα απνηειεζκαηηθή θαη επηρεηξεκαηηθά ειθπζηηθή ιχζε απνηειεί ε επξεία ρξήζε Σπζηεκάησλ Ηιηαθήο Τξηπαξαγσγήο πνπ βαζίδνληαη ζε κηα λέα γεληά Υβξηδηθώλ Φσηνβνιηαηθώλ Σπγθεληξσηηθνύ Τύπνπ. Πξφθεηηαη νπζηαζηηθά γηα έλαλ ειηαθφ ζεξκνζίθσλα, ν νπνίνο εθηφο απφ δεζηφ λεξφ παξάγεη θαη ειεθηξηθή ελέξγεηα ζην ίδην πεξίπνπ θφζηνο κε εθείλν ηνπ ζπκβαηηθνχ ζεξκνζίθσλα. Τν Υβξηδηθφ Φ/Β ζχζηεκα ρξεζηκνπνηεί θαηλνηνκηθνχο αλαθιαζηήξεο νιηθήο αλάθιηζεο απφ απιφ γπαιί νη νπνίνη ζπγθεληξψλνπλ θσο δπλακηθφηεηαο 1000 ήιησλ (θαηαξγψληαο πξαθηηθά ην αθξηβφ ζπζηαηηθφ ηεο Φ/Β ηερλνινγίαο) θαη κε ηελ ρξήζε αλζεθηηθψλ Φ/Β θπςειίδσλ παξάγνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα. Ψο παξαπξντφλ παξάγεηαη δεζηό λεξό απφ ηελ ςχμε ησλ Φ/Β θπςειίδσλ; ελψ ζπλδπάδνληαο κία ρακεινχ θφζηνπο θαη πςειήο απφδνζεο αληιία ζεξκφηεηαο, κπνξεί λα παξάγεηαη ζπγρξφλσο θαη ςπρξό λεξό γηα ηα θπθιψκαηα θιηκαηηζκνχ ην θαινθαίξη. Τα θάηνπηξα έρνπλ απεξηφξηζην ρξφλν δσήο θαη κπνξνχλ λα παξαρζνχλ καδηθά, κε πνιχ κηθξφ θφζηνο, απφ ππάξρνπζεο απηνκαηνπνηεκέλεο εγθαηαζηάζεηο παξαγσγήο γπαιηνχ κε εθηχπσζε. Βαζηθφ πιενλέθηεκα ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη ε θαζαξή παξαγσγή ελέξγεηαο, ρσξίο ξχπαλζε ηνπ πεξηβάιινληνο. Τν ηειηθφ πξντφλ παξάγεη ειεθηξηθή ελέξγεηα απφ Φ/Β, δεζηφ λεξφ θαη θιηκαηηζκφ κε πεξίπνπ ην κηζφ θφζηνο ησλ ζπκβαηηθψλ Φ/Β, ελψ δίλεη ηξηπιάζηα παξαγσγή/ ππνθαηάζηαζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη 3 ή 7 θνξέο κεγαιχηεξε παξαγσγή δεζηνχ ή ριηαξνχ λεξνχ (ην θαινθαίξη) καδί κε ην θξχν, ζε ζχγθξηζε κε ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο απφ ζπκβαηηθά Φ/Β. Σχκθσλα κε απηά ε εγθαηάζηαζε Σπζηήκαηνο Τξηπαξαγσγήο κε ηζρχ 2 KWp παξάγεη ζπγρξφλσο θαη 1000 lit λεξφ (90 ν C) ή 2 KWp ειεθηξηθή ηζρχ θαη BTU θιηκαηηζκφ καδί κε 2000 lit ριηαξφ λεξφ (35 ν C 45 o C) ην θαινθαίξη. Η επηθάλεηα πνπ θαηαιακβάλεη ην ζχζηεκα είλαη ε κηζή απφ απηήλ πνπ απαηηείηαη γηα ηελ ίδηα παξαγσγή απφ έλα θιαζηθφ Φ/Β (Δηθφλα 1.26). Εηθόλα 1.26: Φσηνγξαθία ηνπ ζπζηήκαηνο ηξηπαξαγσγήο