<<ΑΝΑΝΔΧΙΜΔ ΠΗΓΔ ΔΝΔΡΓΔΙΑ-ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΑ>> ΓΙΠΛΧΜΑΣΙΚΗ ΔΡΓΑΙΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΟΣΔΛΔΙΟ ΠΑΝΔΠΙΣΗΜΙΟ ΘΔΑΛΟΝΙΚΗ ΥΟΛΗ ΘΔΣΙΚΧΝ ΔΠΙΣΗΜΧΝ ΣΜΗΜΑ ΦΤΙΚΗ <<ΑΝΑΝΔΧΙΜΔ ΠΗΓΔ ΔΝΔΡΓΔΙΑ-ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΑ>> ΓΙΠΛΧΜΑΣΙΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΚΤΡΙΑΚΗ ΦΙΣΑΚΗ (ΑΔΜ:12282) ΔΠΙΒΛΔΠΧΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Κνο ΑΛΚΙΒΙΑΓΗ ΜΠΑΗ ΙΟΤΝΙΟ 2011

2 ΔΤΥΑΡΙΣΙΔ Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία πξαγκαηνπνηήζεθε ηελ ρξνληθή πεξίνδν θαη αζρνιείηαη κε ην επίθαηξν θαη ελδηαθέξνλ ζέκα ησλ Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ Δλέξγεηαο θαη ησλ Φσηνβνιηατθψλ. Δπραξηζηψ ηνλ θαζεγεηή Κν Αιθηβηάδε Μπάε θαη αξρήλ γηα ην αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο πνπ κνπ αλέζεζε γηαηί κνπ έδσζε ηελ επθαηξία λα αζρνιεζψ θαη λα γλσξίζσ ηηο βαζηθέο αξρέο ελφο ηφζν ελδηαθέξνληνο αληηθεηκέλνπ. Δπίζεο ηνλ επραξηζηψ γηα ηνλ ρξφλν πνπ δηέζεζε θαη κε βνήζεζε λα νινθιεξψζσ ηελ εξγαζία απηή. Σελ. 1 από 79

3 ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ ΔΤΥΑΡΗΣΗΔ... 1 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ... 2 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΥΖΜΑΣΧΝ... 4 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΠΗΝΑΚΧΝ... 4 ΠΔΡΗΛΖΦΖ... 6 ABSTRACT 7 1 Ο ΚΔΦΑΛΑΗΟ ΟΗ ΑΝΑΝΔΧΗΜΔ ΠΖΓΔ ΔΝΔΡΓΔΗΑ ΣΟΝ 21 Ο ΑΗΧΝΑ Δηζαγσγή ζηελ εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο Ζ ππνβάζκηζε ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ν ζπζρεηηζκφο ηεο κε ηελ ρξήζε ησλ ελεξγεηαθψλ πφξσλ Οη Αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο (ΑΠΔ) σο ιχζε ζην πξφβιεκα ηεο ελέξγεηαο Αηνιηθή ελέξγεηα Τδξνειεθηξηθή ελέξγεηα Βηνκάδα Γεσζεξκία Ππξεληθή ελέξγεηα Βηνθιηκαηηθή αξρηηεθηνληθή θαη ζρεδηαζκφο Ζιηαθή ελέξγεηα Ο ΚΔΦΑΛΑΗΟ Ζ ΖΛΗΑΚΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑ ΚΑΗ ΣΑ ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΑ ΣΟΗΥΔΗΑ Ο ήιηνο σο πεγή ελέξγεηαο Ζιηαθή αθηηλνβνιία Σελ. 2 από 79

4 2.1.2 Μέζνδνη εθκεηάιιεπζεο ειηαθήο ελέξγεηαο Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα εθκεηάιιεπζεο ειηαθήο ελέξγεηαο Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία σο κέζνδνο εθκεηάιιεπζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο Ηζηνξηθή δηαδξνκή Λεηηνπξγία Σχπνη θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ Σερληθά ραξαθηεξηζηηθά Βαζκφο απφδνζεο θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ Γηαηάμεηο ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ θαη πξνζαλαηνιηζκφο ησλ θσηνβνιηατθψλ πιαηζίσλ Καηεγνξίεο θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ Φσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα κε κπαηαξίεο, απηφλνκα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα Φσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα, δηαζπλδεδεκέλα κε ην ηνπηθφ δίθηπν ειεθηξνδφηεζεο Τβξηδηθά θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα Σερληθά ραξαθηεξηζηηθά θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα ησλ θσηνβνιηατθψλ Ο ΚΔΦΑΛΑΗΟ Ζ ΑΓΟΡΑ ΣΧΝ ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΧΝ Οηθνλνκηθά ζηνηρεία πνπ δηέπνπλ ηελ Παγθφζκηα, ηελ Δπξσπατθή θαη ηελ Διιεληθή αγνξά θσηνβνιηατθψλ Διιεληθφ λνκηθφ πιαίζην πνπ θαζνξίδεη ηελ αγνξά ησλ θσηνβνιηατθψλ Ννκηθφ πιαίζην Γηαδηθαζία αδεηνδφηεζεο Πεξηβαιινληηθά δεηήκαηα πνπ απνξξένπλ απφ ηελ ρξήζε ησλ θσηνβνιηατθψλ ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ Σελ. 3 από 79

5 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΥΗΜΑΣΧΝ Σρήκα 1.1: Δηαθύκαλζε ηεο ηαρύηεηαο ηνπ αλέκνπ ζηνλ ειιεληθό ρώξν [22] Σρήκα 1.2: Γεσζεξκηθά πεδία Ειιάδνο [41] Σρήκα 1.3: Παζεηηθό ζύζηεκα ειηαθήο ζέξκαλζεο θαη ςύμεο [42] Σρήκα 2.1: Δηάγξακκα ξνήο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηελ γε [17] Σρήκα 2.2: Εηήζηα έθζεζε ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ηνπ πιαλήηε ζε kwh/m 2[18] Σρήκα 2.3: Εηήζηα έθζεζε ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ηεο Ειιάδνο ζε kwh/m 2[22] Σρήκα 2.4: Θέζε ηεο γεο ζε ζρέζε κε ηνλ ήιην γηα ηηο ηέζζεξηο επνρέο ηνπ ήιηνπ (κε NH ζπκβνιίδεηαη ην βόξεην εκηζθαίξην) [12] Σρήκα 2.5: Δηαθύκαλζε έληαζεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαηά ηηο επνρέο θαη θαηά ην εηθνζηηεηξάσξν [26] Σρήκα 2.6: Μέζνδνο παξαγσγήο ρεκηθώλ θαπζίκσλ HYDROSOL κέζσ ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο [27] Σρήκα 2.7: Τν πξώην ειηαθό αεξνζθάθνο πνπ πξαγκαηνπνίεζε νινθιεξσκέλε πηήζε, θαηαζθεπαζκέλν από ηελ Solar Impulse [34] Σρήκα 2.8: Δεκηνπξγία εκηαγσγώλ ηύπνπ N θαη P [31] Σρήκα 2.9: Φσηνβνιηατθό θαηλόκελν [24] Σρήκα 2.10: Δηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο θαηά ηελ κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα [18] Σρήκα 2.11: Δηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο θαηά ηελ κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα γηα έλα θσηνβνιηατθό πιαίζην [18] Σρήκα 2.12: Οξνινγία θσηνβνιηατθώλ ζπζηεκάησλ [36] Σρήκα 2.13: Τνπνζέηεζε θσηνβνιηατθώλ θειηώλ ζε κηα κνλάδα [19] Σρήκα 2.14: Άμνλεο θίλεζεο θσηνβνιηατθώλ ζηνηρείσλ [19] Σρήκα 2.15: Κιαζζηθέο ζηεξίμεηο θσηνβνιηατθώλ πιαηζίσλ [19] Σρήκα 3.1: Εθηηκώκελνο αξηζκόο εγθαηαζηάζεσλ θσηνβνιηατθώλ [43] Σρήκα 3.2: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηνλ πιαλήηε [43] Σρήκα 3.3: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηνλ πιαλήηε [43] Σρήκα 3.4: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηελ Ειιάδα [44] Σρήκα 3.5: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηελ Ειιάδα αλά θαηεγνξία κεγέζνπο [44] Σρήκα 3.6: Αλάπηπμε ηεο εγθαηεζηεκέλε ηζρύνο θσηνβνιηατθώλ ζηελ Ειιάδα θαηά ηα ηειεπηαία ηξία ρξόληα [44] Σρήκα 3.7: Εηαηξίεο κε γξακκέο παξαγσγήο πξντόλησλ άκεζα ρξεηαδνύκελσλ γηα ηελ θαηαζθεπή ησλ θσηνβνιηατθώλ πάλει [44] Σρήκα 3.8: Καηαλνκή θσηνβνιηατθώλ κνλάδσλ ζηελ ειιεληθή επηθξάηεηα [39] Σελ. 4 από 79

6 KΑΣΑΛΟΓΟ ΠΙΝΑΚΧΝ Πίλαθαο 3.1: Διιεληθή λνκνζεζία γηα ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο [38] Πίλαθαο 3.2: Σηκνιφγεζε κεγαβαηψξαο κε βάζε ηνλ λφκν 3851/2010 γηα ηνλ ηξέρνληα κήλα [38] Πίλαθαο 3.3: Μείσζε ηηκήο κεγαβαηψξαο θαηά ηελ πνξεία ησλ εηψλ [38] Σελ. 5 από 79

7 ΠΔΡΙΛΗΦΗ Σν πάληα ελδηαθέξνλ θαη πνιπζχλζεην ζέκα ηεο εμνηθνλφκεζεο ηεο ελέξγεηαο θαη ηεο πξνζπάζεηαο εχξεζεο λέσλ ελεξγεηαθψλ πφξσλ έρεη αδηακθηζβήηεηα ιάβεη λέεο δηαζηάζεηο κε ηελ φμπλζε ηνπ πξνβιήκαηνο ηεο πεξηβαιινληηθήο ξχπαλζεο, ηελ εμάληιεζε ησλ ζπκβαηηθψλ πεγψλ ελέξγεηαο θαη ηε ζπλερφκελε βειηίσζε ηεο ηερλνινγίαο. Χο άκεζε θαη αλαπφθεπθηε ζπλέπεηα φισλ απηψλ ησλ παξαγφλησλ είλαη ε αλάδεημε λέσλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ γηα ηελ θάιπςε ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ. θνπφο ηεο εξγαζίαο απηήο είλαη αθ ελφο κελ ε παξνπζίαζε ησλ πιενλεθηεκάησλ πνπ παξνπζηάδεη ε ρξήζε ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο έλαληη ησλ ζπκβαηηθψλ θαη αθ εηέξνπ ε ηεθκεξίσζε ηνπ γεγνλφηνο πσο κηα εηαηξεία παξαγσγήο ελέξγεηαο πνπ βαζίδεηαη ζηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο κπνξεί λα παξνπζηάδεη κεγαιχηεξε βησζηκφηεηα έλαληη κίαο πνπ ρξεζηκνπνηεί ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο. Όζνλ αθνξά ηε δνκή ηνπ θπξίνπ κέξνπο ηεο εξγαζίαο, γίλεηαη έλαο βαζηθφο δηαρσξηζκφο ζε ηξία θεθάιαηα. ην πξψην θεθάιαην γίλεηαη κηα γεληθή αλαθνξά ζην ελεξγεηαθφ θαη ην πεξηβαιινληηθφ πξφβιεκα θαη ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν νη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο κπνξνχλ λα βνεζήζνπλ ζηελ επίιπζε ηνπ. ην δεχηεξν θεθάιαην αζρνινχκαζηε ηδηαίηεξα κε ηελ ειηαθή ελέξγεηα θαη ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο κέζσ ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ. Παξνπζηάδνληαη ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία θαη γίλεηαη αλαθνξά ζε φια ηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά πνπ ηα δηέπνπλ. ην ηξίην θεθάιαην κειεηάηαη ε αγνξά ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ θαη ην λνκηθφ πιαίζην ηφζν ζηελ Διιάδα φζν θαη ζηνλ επξχηεξν Δπξσπατθφ ρψξν. Δπίζεο αλαθέξνληαη ηα πεξηβαιινληηθά δεηήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ ρξήζε ηνπο. Σελ. 6 από 79

8 ABSTRACT The ever interesting and complicated matter of saving energy and the efforts of finding new energy sources has undoubtfully got new dimensions because of the intensive increase of the environmental pollution, the exhaustion of conventional sources of energy and the continuous improvement of technology. As a direct and inevitable consequence of all these factors is the rising of new renewable sources to cover the energy needs. The purpose of this project is, on the one hand, the presentation of the advantages of the use of renewable energy sources against the conventional ones, and on the other hand, to prove that a firm which produces energy based on the renewable sources can last longer than the one which uses conventional sources of energy. The layout of the main part of the project contains three chapters. In the first chapter a general reference on the energy and environmental problem is being carried out, as well as the way by which the renewable energy sources can help to solve it. In the second chapter we deal with the solar energy and its exploitation through the photovoltaic elements. In the third chapter we focus on the market of photovoltaic elements and the existed law frame in Greece and in the wider European area. We also refer to the environmental matters which come up from their use. Σελ. 7 από 79

9 1 Ο ΚΔΦΑΛΑΙΟ ΟΙ ΑΝΑΝΔΧΙΜΔ ΠΗΓΔ ΔΝΔΡΓΔΙΑ ΣΟΝ 21 Ο ΑΙΧΝΑ 1.1 Δηζαγωγή ζηελ εμνηθνλόκεζε ελέξγεηαο Ζ εμνηθνλφκεζε ηεο ελέξγεηαο απνηειεί έλα δήηεκα ηφζν παιηφ, φζν θαη ην θαζ απηνχ δήηεκα ηεο ππεξθαηαλάισζεο ηεο ελέξγεηαο. Ζ αλαθάιπςε λέσλ πεγψλ ελέξγεηαο πνπ νπζηαζηηθά μεθίλεζε απφ ηηο αξρέο ηνπ 19 νπ αηψλα, έγηλε παξάιιεια κε ηελ αλάπηπμε λέσλ ζπζηεκάησλ, ε ιεηηνπξγία ησλ νπνίσλ απαηηνχζε ηελ θαηαλάισζε ζεκαληηθψλ πνζνηήησλ ελέξγεηαο. Ήδε απφ ηηο αξρέο ηνπ 20 νπ αηψλα, ηφζν ε ελεξγεηαθή θαηαλάισζε αλά άηνκν φζν θαη ην πνζνζηφ ηνπ πιεζπζκνχ ην νπνίν ρξεζηκνπνηνχζε ηα λέα ελεξγνβφξα ηερλνινγηθά επηηεχγκαηα απμαλφηαλ κε ηαρείο ξπζκνχο. ηνλ νηθηαθφ ηνκέα, νη νηθηαθέο ζπζθεπέο αληηθαηέζηεζαλ ηε ρεηξσλαθηηθή εξγαζία, ελψ ηα λέα απηνκαηνπνηεκέλα ζπζηήκαηα έθαλαλ ην ίδην ζηε βηνκεραλία θαη ζηε γεσξγία. Σα απηνθηλνχκελα νρήκαηα επίζεο έθαλαλ ηνλ ηνκέα ησλ ζπγθνηλσληψλ έλαλ απφ ηνπο κεγαιχηεξνπο θαηαλαισηέο ελέξγεηαο. Χο ζπλέπεηα ησλ παξαπάλσ, ε απνδνηηθή δηαρείξηζε ησλ θπζηθψλ πφξσλ φπσο ην λεξφ θαη ε ελέξγεηα θαη ε πξνζηαζία ηνπ πεξηβάιινληνο απνηεινχλ ζήκεξα θάπνηεο απφ ηηο κεγαιχηεξεο πξνθιήζεηο. ρεδφλ ηίπνηα ζην ζεκεξηλφ αλεπηπγκέλν θφζκν δελ επηηειείηαη ρσξίο ηελ θαηαλάισζε θάπνηαο κνξθήο ελέξγεηαο, κε ηε κεξίδα ηνπ ιένληνο βέβαηα λα έρεη ε ειεθηξηθή, ηεο νπνίαο πξνέθηαζε είλαη ε θαηαλάισζε θαπζίκσλ, θαζψο θαη ε θαηαλάισζε πγξψλ θαπζίκσλ γηα ηηο αλάγθεο ηεο κεηαθίλεζεο. [19] Ζ εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο απνηειεί έλα ζηφρν πνπ επηδηψθεηαη απφ πνιιέο θπβεξλήζεηο ζε δξαζηεξηφηεηεο κεγάιεο θιίκαθαο, κε έκθαζε ηηο κεηαθνξέο. Παξάιιεια έρεη δηαπηζησζεί φηη ζρεδφλ έρεη παξακειεζεί ην ηεξάζηην φθεινο πνπ ζα είρε σο απνηέιεζκα ε ζπλνιηθή επαηζζεηνπνίεζε ησλ πιεζπζκψλ ζηελ νξζνινγηθή ρξήζε ηεο ελέξγεηαο. Με εμαίξεζε ηηο θακπάληεο πνπ θαηά θαηξνχο έρνπλ γίλεη θαη γίλνληαη ζε ζρέζε κε ηε ρξήζε ιακπηήξσλ κεησκέλεο θαηαλάισζεο, ε νπνία κάιηζηα είρε πνιχ θαιά απνηειέζκαηα ζηε δηακφξθσζε κηαο πην νξζνινγηθήο λννηξνπίαο γηα ην θνηλφ, ζρεδφλ ηίπνηα άιιν δελ έρεη παξνπζηαζζεί κε ζθνπφ Σελ. 8 από 79

10 ηε δηάρπζε ηεο ελεκέξσζεο θαη ζαλ παξάδεηγκα αλαθέξεηαη φηη νπδέπνηε έρεη γίλεη θάπνηα επηθνηλσλία πξνο ην θνηλφ, ζηελ νπνία λα θαζίζηαηαη ζαθέο φηη ε θαηαλάισζε ελέξγεηαο κπνξεί λα κεησζεί κε δηάθνξνπο θαηλνηφκνπο ηξφπνπο φπσο γηα παξάδεηγκα ε ζνβαξή κείσζε θαηαλάισζεο ελέξγεηαο πνπ επέξρεηαη κέζα απφ ηε κείσζε θαηαλάισζεο λεξνχ ρξήζεο. [20] ε επίπεδν νηθηαθήο κνξθήο θαηαλαιψζεσλ, ν πξψηνο θιάδνο πνπ έρεη απφ ηελ πξνεγνχκελε δεθαεηία πξνζρσξήζεη ζε εθαξκνγή ηερληθψλ θαη κεζφδσλ εμνηθνλφκεζεο, είλαη ζε δηεζλέο επίπεδν ν μελνδνρεηαθφο, ν νπνίνο έρεη ηε δπλαηφηεηα λα ελεκεξψλεηαη επρεξέζηεξα κέζα απφ ηελ εθνδηαζηηθή ηνπ αιπζίδα θαη έρεη πξφζβαζε ζε ηερλνινγίεο θαη ηερληθέο, κέζα απφ δξάζεηο θαη ελεκεξψζεηο πνπ γίλνληαη θπξίσο απφ ηελ πιεπξά ησλ πξνκεζεπηψλ. [20] Σα ζηαηηζηηθά ζηνηρεία πνπ δηαζέηνπκε δελ κπνξεί παξά λα επηβεβαηψλνπλ ηελ παξαπάλσ εηθφλα θαη λα θάλνπλ εκθαλή ηε ζεκαζία ηνπ ζέκαηνο. Αλαθέξνπκε ραξαθηεξηζηηθά πσο ην 2000, ε παγθφζκηα ελεξγεηαθή θαηαλάισζε έθηαζε ζε έλα επίπεδν πεξίπνπ ίζν κε PJ, έλα πνζφ πνπ αληηζηνηρεί πεξίπνπ ζε kwh. [21] Σα πνζνζηά απηά είλαη αλεζπρεηηθά, δε ζα πξέπεη φκσο λα παξαιείςνπκε λα αλαθέξνπκε ηηο πξνζπάζεηεο πνπ γίλνληαη γηα ηε κείσζή ηνπο, νη νπνίεο ζηγά ζηγά αξρίδνπλ λα γίλνληαη θαξπνθφξεο. Έηζη αλαθέξνπκε πσο ε παγθφζκηα θαηαλάισζε πεηξειαίνπ κεηψζεθε ην έηνο 2009, γηα δεχηεξε ζπλερφκελε ρξνληά, θαηά βαξέιηα ηελ εκέξα. Ζ παξαγσγή καχξνπ ρξπζνχ ζεκείσζε πηψζε θαηά 2,6 %, ηε κεγαιχηεξε ζε εηήζηα βάζε απφ ην 1982 (θαηά 2 εθαηνκκχξηα βαξέιηα ηελ εκέξα). Γηα πξψηε θνξά ζηα ηζηνξηθά, θαηεγξάθε πέξπζη κείσζε ηεο θαηαλάισζεο θπζηθνχ αεξίνπ (ζε πνζνζηφ 2,1 % ζε εηήζηα βάζε), ελψ αληίζηνηρε πηψζε θαηέγξαςε θαη ε παξαγσγή, ιφγσ κεησκέλεο θαηαλάισζεο ζηε Ρσζία θαη ζην κεγαιχηεξν θνκκάηη ηεο ππφινηπεο Δπξψπεο, θαζψο θαη ησλ αληαγσληζηηθψλ ηηκψλ ηνπ πγξνπνηεκέλνπ θπζηθνχ αεξίνπ (LNG). Σα παγθφζκηα απνζέκαηα θπζηθνχ αεξίνπ απμήζεθαλ πέξπζη θαηά 1,33 δηζεθαηνκκχξηα θπβηθά κέηξα, επαξθψληαο γηα 62,8 ρξφληα. Ακεηάβιεηε παξέκεηλε πέξπζη, ζε ζρέζε κε ην 2008, ε θαηαλάισζε ελέξγεηαο απφ άλζξαθα, ζεκεηψλνληαο ηελ πην αλαηκηθή κεηαβνιή απφ ην Χζηφζν, ην κεξίδην ηνπ άλζξαθα ζην παγθφζκην ελεξγεηαθφ κείγκα δηακνξθψζεθε, ην 2009, ζην 29,4 %, ζην πςειφηεξν πνζνζηφ απφ ην Σα απνζέκαηα άλζξαθα παγθνζκίσο επαξθνχλ γηα 119 έηε. (Όπσο ζα αλαθέξνπκε θαη παξαθάησ βέβαηα νη απφςεηο γηα ην θαηά πφζν ηζρχνπλ απηά ηα λνχκεξα είλαη δηθνξνχκελεο). Σελ. 9 από 79

11 Δπίζεο ε παξαγσγή ελέξγεηαο απφ ππξεληθνχο ζηαζκνχο ζεκείσζε ην 2009 κείσζε γηα ηξίην ζπλερφκελν ρξφλν (θαηά 1,3 % απηή ηε θνξά). Αληηζέησο, ε παξαγσγή ελέξγεηαο απφ πδξνειεθηξηθνχο ζηαζκνχο απμήζεθε θαηά 1,5 %, θαζηζηψληαο ηελ ελέξγεηα απφ πδξνειεθηξηθά έλα απφ ηα ηαρχηεξα αλαπηπζζφκελα θαχζηκα εθείλε ηε ρξνληά. Σαρείο ξπζκνί αλάπηπμεο δηαπηζηψζεθαλ ην 2009 ζηνλ ηνκέα ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ, θαζψο ε ζπλερηδφκελε θξαηηθή ζηήξημε ζπλεηέιεζε ζηελ αχμεζε, παγθνζκίσο, ηεο παξαγσγηθήο δπλακηθφηεηαο ελέξγεηαο απφ αηνιηθά θαη ειηαθά θαηά 31 % θαη 47 %, αληηζηνίρσο, ζε ζρέζε κε ην Ζ παξαγσγή ηεο αηζαλφιεο απμήζεθε, ηέινο, θαηά 8,1 % ζε εηήζηα βάζε. Απηά ηα λνχκεξα δείρλνπλ φηη ν ελεξγεηαθφο ηνκέαο βειηηψλεηαη φιν θαη πεξηζζφηεξν σο πξνο ην θξηηήξην ηεο [12], [13], [19], [20], [21] αεηθνξίαο. 1.2 Η ππνβάζκηζε ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ν ζπζρεηηζκόο ηεο κε ηελ ρξήζε ηωλ ελεξγεηαθώλ πόξωλ Ζ πνηνηηθή ππνβάζκηζε ηνπ πεξηβάιινληνο απνηειεί απφξξνηα ησλ ιαλζαζκέλσλ κνληέισλ δηαρείξηζεο απηνχ, αιιά θαη ηεο αδπλακίαο εμεχξεζεο βηψζηκσλ ιχζεσλ ζην πιαίζην ηεο επηζηεκνληθήο έξεπλαο θαη ηνπ ηζρχνληνο γηα ην πεξηβάιινλ λνκνζεηηθνχ πιαηζίνπ. Ο θνηλσληθν-νηθνλνκηθφο πξνζαλαηνιηζκφο ηεο θαηαλαισηηθήο λννηξνπίαο πνπ επηθξαηεί ζην κεγαιχηεξν κέξνο ηνπ πιεζπζκνχ ησλ αλεπηπγκέλσλ ρσξψλ απνηειεί ηελ θπξηφηεξε αηηία ππνβάζκηζεο ηνπ πεξηβάιινληνο, θαζψο ε κνλφπιεπξε πνζνηηθή αχμεζε παξαγσγήο κε κεγάιεο απαηηήζεηο γηα θέξδνο θαη ππεξθαηαλάισζε απφ ηηο πνιπεζληθέο εηαηξίεο θαη ηελ ηάζε δεκηνπξγίαο ηερληθψλ αλαγθψλ απνηεινχλ πιένλ βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζεκεξηλνχ αζηηθνβηνκεραληθνχ κνληέινπ δηαβίσζεο. Σα παξαπάλσ δελ κπνξεί παξά λα έρνπλ σο άκεζεο επηπηψζεηο ηε ζπαηάιε πνιχηηκσλ πξψησλ πιψλ, ηε ζπαηάιε ελέξγεηαο θαη ηελ ππνβάζκηζε ηνπ πεξηβάιινληνο κε ηελ απφξξηςε απνβιήησλ. Χο βηψζηκε ή αεηθφξν αλάπηπμε ελλννχκε ηελ αλάπηπμε πνπ ηθαλνπνηεί ηηο αλάγθεο ηεο ζεκεξηλήο γεληάο, ρσξίο λα ππνλνκεχεη ηελ ηθαλφηεηα ησλ κειινληηθψλ γελεψλ λα ηθαλνπνηήζνπλ ηηο δηθέο ηνπο αλάγθεο. χκθσλα κε ην θξηηήξην ηεο αεηθνξίαο, φινη νη θπζηθνί πφξνη ζα πξέπεη λα ρξεζηκνπνηνχληαη κε ζεβαζκφ ζηηο αλάγθεο ησλ κειινληηθψλ γελεψλ. Απηφ δελ απνθιείεη ηε ρξεζηκνπνίεζε θπζηθψλ πφξσλ, αθφκα θαη εμαληιήζηκσλ, κε ηελ πξνυπφζεζε φηη δηαζθαιίδνληαη ηα ζπκθέξνληα ησλ κειινληηθψλ γελεψλ, πξάγκα πνπ γίλεηαη φρη κφλν κε ηε Σελ. 10 από 79

12 δηαηήξεζε ζπγθεθξηκέλσλ πφξσλ αιιά θαη κε ηελ ππνθαηάζηαζε απηψλ κε άιινπο φηαλ ε δηαηήξεζε δελ είλαη εθηθηή. (World Committee for the Environment and Development, 1987) Καζψο νη ζεκεξηλνί ξπζκνί θαηαλάισζεο νξπθηψλ θαπζίκσλ θέξλνπλ ηελ αλζξσπφηεηα κπξνζηά ζε θξίζηκα θαη πηεζηηθά πξνβιήκαηα, ε ζπλεηή ρξεζηκνπνίεζε ησλ πεξηνξηζκέλσλ απνζεκάησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ δελ κπνξεί απφ κφλε ηεο λα απνηειέζεη κηα βηψζηκε θαη απνηειεζκαηηθή ιχζε. Δίλαη ινηπφλ απαξαίηεηε ε πξνζθπγή ζε ελαιιαθηηθέο πεγέο ελέξγεηαο. 1.3 Οη Αλαλεώζηκεο πεγέο ελέξγεηαο (ΑΠΔ) ωο ιύζε ζην πξόβιεκα ηεο ελέξγεηαο Γπζηπρψο ε θάιπςε ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ ζε παγθφζκην επίπεδν ζήκεξα βαζίδεηαη αθφκα θαηά κεγάιν πνζνζηφ ζηηο ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο. Όπσο δείρλνπλ ηα ζρεηηθά ζηνηρεία ζήκεξα, έλα κεγάιν πνζνζηφ (ίζν κε ην 88% πεξίπνπ) ηεο παγθφζκηαο δήηεζεο ζε ελέξγεηα θαιχπηεηαη κε ηε ρξήζε νξπθηψλ θαπζίκσλ θαη ζπγθεθξηκέλα κε ην πεηξέιαην ζε πνζνζηφ 44%, κε ηνπο γαηάλζξαθεο ζε πνζνζηφ 24% θαη κε ην θπζηθφ αέξην ζε πνζνζηφ 23%. Ζ θαηάζηαζε ζηελ Διιάδα δε δηαθέξεη πνιχ απφ απηήλ πνπ παξνπζηάδεηαη ζηελ παξαπάλσ εηθφλα, θαζψο θη εδψ ε παξαγσγή ελέξγεηαο βαζίδεηαη θπξίσο ζε ξππνγφλα θαχζηκα φπσο ν ιηγλίηεο θαη ην πεηξέιαην. Παξ φιε ηελ αλάπηπμε πνπ έρεη παξαηεξεζεί ζηελ ηερλνινγία ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο, απηέο δε ζπκβάιινπλ παξά κφλν θαηά έλα κηθξφ πνζνζηφ, ιίγν κεγαιχηεξν ηνπ 10%, ζηελ παγθφζκηα θαηαλάισζε ελέξγεηαο. Απφ απηέο, κφλν ε πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα ζπκβάιιεη ζεκαληηθά ζηελ αληηκεηψπηζε ηεο παγθφζκηαο δήηεζεο ζε ελέξγεηα θαηά έλα πνζνζηφ ίζν κε 6% θαη ζπγθεθξηκέλα ζηελ παγθφζκηα δήηεζε ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα θαηά έλα πνζνζηφ ίζν κε 19%. [21] Οη ήπηεο κνξθέο ελέξγεηαο (ή αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο ή λέεο πεγέο ελέξγεηαο ή πξάζηλε ελέξγεηα) είλαη κνξθέο εθκεηαιιεχζηκεο ελέξγεηαο πνπ πξνέξρνληαη απφ δηάθνξεο θπζηθέο δηαδηθαζίεο, φπσο ν άλεκνο, ε γεσζεξκία, ε θπθινθνξία ηνπ λεξνχ θαη άιιεο. Ο φξνο «ήπηεο» αλαθέξεηαη ζε δπν βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο. Καηαξράο, γηα ηελ εθκεηάιιεπζή ηνπο δελ απαηηείηαη θάπνηα ελεξγεηηθή παξέκβαζε, φπσο εμφξπμε, άληιεζε ή θαχζε, φπσο κε ηηο κέρξη ηψξα ρξεζηκνπνηνχκελεο πεγέο ελέξγεηαο, αιιά απιψο εθκεηάιιεπζε ηεο ήδε ππάξρνπζαο ξνήο ελέξγεηαο ζηε θχζε. Γεχηεξνλ, πξφθεηηαη γηα θαζαξέο κνξθέο ελέξγεηαο, πνιχ θηιηθέο πξνο ην πεξηβάιινλ, πνπ δελ απνδεζκεχνπλ πδξνγνλάλζξαθεο, δηνμείδην ηνπ άλζξαθα ή Σελ. 11 από 79

13 ηνμηθά θαη ξαδηελεξγά απφβιεηα, φπσο νη ππφινηπεο πεγέο ελέξγεηαο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε κεγάιε θιίκαθα. Έηζη νη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο ζεσξνχληαη απφ πνιινχο κία αθεηεξία γηα ηελ επίιπζε ησλ νηθνινγηθψλ πξνβιεκάησλ πνπ αληηκεησπίδνληαη ζε παγθφζκηα θιίκαθα. Χο «αλαλεψζηκεο πεγέο» ζεσξνχληαη γεληθά νη ελαιιαθηηθέο ησλ παξαδνζηαθψλ πεγψλ ελέξγεηαο, ραξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα ησλ νπνίσλ είλαη ην πεηξέιαην ή ν άλζξαθαο, φπσο ε ειηαθή θαη ε αηνιηθή. Βέβαηα λα πνχκε πσο ν φξνο «αλαλεψζηκεο» είλαη θάπσο θαηαρξεζηηθφο, κηαο θαη νξηζκέλεο απφ απηέο ηηο πεγέο, φπσο ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα δελ αλαλεψλνληαη ζε θιίκαθα ρηιηεηηψλ. Δλ ηέιεη, σο Αλαλεψζηκεο Πεγέο Δλέξγεηαο (ελ ζπληνκνγξαθία ΑΠΔ) νξίδνληαη νη ελεξγεηαθέο πεγέο πνπ ηξνθνδνηνχληαη ζπλερψο κε ελέξγεηα κε ηέηνηνπο ξπζκνχο, ψζηε λα ζεσξνχληαη πξαθηηθά αλεμάληιεηεο θαη ηθαλέο λα ππνθαηαζηήζνπλ πνιιέο απφ ηηο [4], [5] ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο ρσξίο λα επηβαξχλνπλ ην πεξηβάιινλ. Όπσο αλαθέξακε ζηελ πξνεγνχκελε παξάγξαθν, ηα ηειεπηαία ρξφληα ζηελ Δπξσπατθή Έλσζε αιιά θαη ζε πνιιά κεκνλσκέλα θξάηε πηνζεηνχληαη λέεο πνιηηηθέο γηα ηε ρξήζε αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο πνπ πξνάγνπλ ηέηνηεο εζσηεξηθέο πνιηηηθέο θαη γηα ηα θξάηε κέιε. Οη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο απνηεινχλ ηε βάζε ηνπ κνληέινπ νηθνλνκηθήο αλάπηπμεο ηεο πξάζηλεο νηθνλνκίαο θαη θεληξηθφ ζεκείν εζηίαζεο ηεο ζρνιήο ησλ νηθνινγηθψλ νηθνλνκηθψλ, ε νπνία έρεη θάπνηα επηξξνή ζην νηθνινγηθφ θίλεκα. Οη ήπηεο κνξθέο ελέξγεηαο βαζίδνληαη θαη' νπζία ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία, κε εμαίξεζε ηε γεσζεξκηθή ελέξγεηα, ε νπνία είλαη ξνή ελέξγεηαο απφ ην εζσηεξηθφ ηνπ θινηνχ ηεο γεο, θαη ηελ ελέξγεηα απ' ηηο παιίξξνηεο πνπ εθκεηαιιεχεηαη ηε βαξχηεηα. Οη βαζηδφκελεο ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ήπηεο πεγέο ελέξγεηαο είλαη αλαλεψζηκεο, κηαο θαη δελ πξφθεηηαη λα εμαληιεζνχλ φζν ππάξρεη ν ήιηνο, δειαδή γηα κεξηθά αθφκα δηζεθαηνκκχξηα ρξφληα. Οπζηαζηηθά είλαη ειηαθή ελέξγεηα "ζπζθεπαζκέλε" θαηά ηνλ έλα ή ηνλ άιιν ηξφπν: ε βηνκάδα είλαη ειηαθή ελέξγεηα δεζκεπκέλε ζηνπο ηζηνχο ησλ θπηψλ κέζσ ηεο θσηνζχλζεζεο, ε αηνιηθή εθκεηαιιεχεηαη ηνπο αλέκνπο πνπ πξνθαινχληαη απ' ηε ζέξκαλζε ηνπ αέξα, ελψ απηέο πνπ βαζίδνληαη ζην λεξφ εθκεηαιιεχνληαη ηνλ θχθιν εμάηκηζεο-ζπκπχθλσζεο ηνπ λεξνχ θαη ηελ θπθινθνξία ηνπ. Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα δελ είλαη αλαλεψζηκε, θαζψο ηα γεσζεξκηθά πεδία [4], [5], [6] θάπνηα ζηηγκή εμαληινχληαη απιψο απηφ γίλεηαη ζε βάζνο ρηιηάδσλ εηψλ. Οη ΑΠΔ ρξεζηκνπνηνχληαη είηε άκεζα (θπξίσο γηα ζέξκαλζε), είηε κεηαηξεπφκελεο ζε άιιεο κνξθέο ελέξγεηαο (θπξίσο ειεθηξηζκφ ή κεραληθή ελέξγεηα). Τπνινγίδεηαη φηη ην ηερληθά Σελ. 12 από 79

14 εθκεηαιιεχζηκν ελεξγεηαθφ δπλακηθφ απ' ηηο ήπηεο κνξθέο ελέξγεηαο είλαη πνιιαπιάζην ηεο παγθφζκηαο ζπλνιηθήο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο. Όκσο ε κέρξη πξφζθαηα πςειή ηηκή ησλ λέσλ ελεξγεηαθψλ εθαξκνγψλ, ηα ηερληθά πξνβιήκαηα εθαξκνγήο θαζψο θαη πνιηηηθέο θαη νη ηπρφλ νηθνλνκηθέο ζθνπηκφηεηεο πνπ έρνπλ λα θάλνπλ κε ηε δηαηήξεζε ηεο παξνχζεο θαηάζηαζεο ζηνλ ελεξγεηαθφ ηνκέα εκπφδηζαλ ηελ εθκεηάιιεπζε έζησ θαη κέξνπο απηνχ ηνπ δπλακηθνχ. Δηδηθά ζηελ Διιάδα, πνπ έρεη κνξθνινγία θαη θιίκα θαηάιιειν γηα λέεο ελεξγεηαθέο εθαξκνγέο, ε εθκεηάιιεπζε απηνχ ηνπ ελεξγεηαθνχ δπλακηθνχ ζα βνεζνχζε ζεκαληηθά ζηελ ελεξγεηαθή απηνλνκία ηεο ρψξαο. Σν ελδηαθέξνλ γηα ηηο ήπηεο κνξθέο ελέξγεηαο αλαθηλήζεθε ηε δεθαεηία ηνπ 1970, σο απνηέιεζκα θπξίσο ησλ απαλσηψλ πεηξειατθψλ θξίζεσλ ηεο επνρήο, αιιά θαη ηεο αιινίσζεο ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ηεο πνηφηεηαο δσήο απφ ηε ρξήζε θιαζηθψλ πεγψλ ελέξγεηαο. Ηδηαίηεξα αθξηβέο ζηελ αξρή, μεθίλεζαλ ζαλ πεηξακαηηθέο εθαξκνγέο. ήκεξα φκσο ιακβάλνληαη ππφςε ζηνπο επίζεκνπο ζρεδηαζκνχο ησλ αλεπηπγκέλσλ θξαηψλ γηα ηελ ελέξγεηα θαη, αλ θαη απνηεινχλ πνιχ κηθξφ πνζνζηφ ηεο ελεξγεηαθήο παξαγσγήο, εηνηκάδνληαη βήκαηα γηα παξαπέξα αμηνπνίεζή ηνπο. Σν θφζηνο δε ησλ εθαξκνγψλ ήπησλ κνξθψλ ελέξγεηαο πέθηεη ζπλέρεηα ηα ηειεπηαία είθνζη ρξφληα θαη εηδηθά ε αηνιηθή θαη πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα, αιιά θαη ε βηνκάδα, κπνξνχλ πιένλ λα αληαγσλίδνληαη ζηα ίζα παξαδνζηαθέο πεγέο ελέξγεηαο φπσο ν άλζξαθαο θαη ε ππξεληθή ελέξγεηα. Δλδεηθηηθά λα αλαθέξνπκε πσο ζηηο Ζ.Π.Α. έλα 6% ηεο ελέξγεηαο πξνέξρεηαη απφ αλαλεψζηκεο πεγέο, ελψ ζηελ Δπξσπατθή Έλσζε ην 2010 ην 25% ηεο ελέξγεηαο πξνήξζε απφ αλαλεψζηκεο πεγέο (θπξίσο πδξνειεθηξηθή θαη βηνκάδα). ηηο επφκελεο [4], [5], [6], [13], [21] παξαγξάθνπο ζα δνχκε ζπλνπηηθά ηηο θπξηφηεξεο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο Αηνιηθή ελέξγεηα Αηνιηθή ελέξγεηα νλνκάδεηαη ε ελέξγεηα πνπ παξάγεηαη απφ ηελ εθκεηάιιεπζε ηνπ πλένληνο αλέκνπ. Απηή κπνξεί λα κεηαηξαπεί ζε άιιεο κνξθέο ελέξγεηαο κε ηε ρξήζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ, ζηηο νπνίεο ν άλεκνο πεξηζηξέθεη εηδηθά πηεξχγηα θαη παξάγεη κεραληθφ έξγν ή ειεθηξηθφ έξγν. Ζ αηνιηθή ελέξγεηα απνηειεί ζήκεξα κηα ελδηαθέξνπζα ιχζε ζην πξφβιεκα ηεο ειεθηξνπαξαγσγήο, θαζψο παξνπζηάδεη πνιιά πιενλεθηήκαηα, φπσο ην φηη ν άλεκνο απνηειεί έλαλ άθζνλν, απνθεληξσκέλν θαη δσξεάλ θπζηθφ πφξν. Ζ ρξήζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο είλαη Σελ. 13 από 79

15 ζπκβαηή επίζεο κε ηηο πξνζπάζεηεο αληηκεηψπηζεο ηνπ πεξηβαιινληηθνχ πξνβιήκαηνο, θαζψο δελ εθιχνληαη ζηελ αηκφζθαηξα αέξηα ζεξκνθεπίνπ θαη άιινη ξχπνη θαη έηζη νη επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ είλαη κηθξέο ζε ζχγθξηζε κε ηα εξγνζηάζηα ειεθηξνπαξαγσγήο απφ ζπκβαηηθά θαχζηκα. Υαξαθηεξηζηηθά ε ρξήζε κηαο αλεκνγελλήηξηαο ησλ 600KW, ζε θαλνληθέο ζπλζήθεο απνηξέπεη ηελ ειεπζέξσζε ηφλσλ CO 2 εηεζίσο πνπ ζα απνβάιινληαλ ζην πεξηβάιινλ αλ ρξεζηκνπνηείην άιιε πεγή γηα παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Να πνχκε επίζεο πσο απνηειεί ηε θζελφηεξε κνξθή ελέξγεηαο, αλ αλαινγηζηνχκε ην θφζηνο ηεο θηινβαηψξαο (πεξίπνπ 4 κε 6 ιεπηά, αλ θαη ε ηηκή απηή εμαξηάηαη απφ ηελ χπαξμε θαη παξνρή αλέκνπ θαη απφ ηε ρξεκαηνδφηεζε ή κε ηνπ εθάζηνηε πξνγξάκκαηνο παξαγσγήο αηνιηθήο ελέξγεηαο). Πξέπεη λα αλαθεξζεί φκσο πσο παξά ηελ επθνιία ζηελ θαηαζθεπή θαη ηε ζπληήξεζε ηνπ ζρεηηθνχ εμνπιηζκνχ θαη ηε κεγάιε δηάξθεηα δσήο ηνπ (30 κε 50 έηε), ηα αηνιηθά ζπζηήκαηα γεληθά παξνπζηάδνπλ πςειφ θφζηνο έξεπλαο θαη εγθαηάζηαζεο θαη απαηηνχλ πνιχ ρξφλν γηα ηελ έξεπλα θαη ηε ραξηνγξάθεζε ηνπ αηνιηθνχ δπλακηθνχ ησλ κεγάισλ πεξηνρψλ, ψζηε λα εληνπηζηνχλ ηα επλντθά ζεκεία. Σα αηνιηθά ζπζηήκαηα επίζεο παξνπζηάδνπλ δηαθπκάλζεηο σο πξνο ηελ απφδνζε ηζρχνο πνπ νθείιεηαη ζηε κεηαβαιιφκελε (ζε εκεξήζηα, κεληαία ή εηήζηα θιίκαθα) έληαζε ηνπ αλέκνπ. Πέξαλ απηψλ ε αηνιηθή ελέξγεηα δελ κπνξεί λα απνζεθεπηεί (εθηφο αλ ρξεζηκνπνηεζνχλ κπαηαξίεο πνπ φκσο απμάλνπλ θαηά πνιχ ην θφζηνο). Ζ αηνιηθή, σο κνξθή ελέξγεηαο παξνπζηάδεη ρακειή ππθλφηεηα θαη έρεη αξθεηά κηθξφ ζπληειεζηή απφδνζεο (ηεο ηάμεο ηνπ 30 % ή θαη ρακειφηεξν). πλεπψο απαηηνχληαη πνιιέο αλεκνγελλήηξηεο γηα ηελ παξαγσγή αμηφινγεο ηζρχνο θαη αξθεηά κεγάιν αξρηθφ θφζηνο εθαξκνγήο ζε κεγάιε επηθάλεηα εδάθνπο. Έηζη κέρξη ηψξα ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ ζπκπιεξσκαηηθή πεγή ελέξγεηαο. Οη έξεπλεο δείρλνπλ φηη ηα αηνιηθά πάξθα κπνξνχλ λα θαιχςνπλ ηηο ελεξγεηαθέο αλάγθεο ηνπ πιαλήηε. Γηα λα πξαγκαηνπνηεζεί απηφ πξέπεη λα θαηαζθεπαζηεί έλα παγθφζκην δίθηπν ρεξζαίσλ αλεκνγελλεηξηψλ 2,5MW πνπ λα ιεηηνπξγνχλ ειάρηζηα, πεξίπνπ ζην 20% θαη λα κελ βξίζθνληαη ζε δαζηθέο εθηάζεηο ή ζε παγσκέλεο πεξηνρέο. Με απηφλ ηνλ ηξφπν νη αλεκνγελλήηξηεο ζα κπνξνχζαλ λα θαιχςνπλ ηελ ησξηλή αιιά θαη ηε κειινληηθή ελεξγεηαθή δήηεζε παγθνζκίσο. Ζ Διιάδα είλαη ηδηαίηεξα πξνηθηζκέλε φζν αθνξά ην αηνιηθφ ηεο δπλακηθφ Σελ. 14 από 79

16 ην νπνίν θαη ζα κπνξνχζε λα ην εθκεηαιιεπηεί πνιχ πεξηζζφηεξν. Απηφ θαίλεηαη θαη ζηνλ ράξηε αηνιηθνχ δπλακηθνχ πνπ δεκνζηεχεη ην ΚΑΠΔ.(Παξκαμήο Ν., 2010) Σρήκα 1.1: Δηαθύκαλζε ηεο ηαρύηεηαο ηνπ αλέκνπ ζηνλ Ειιεληθό ρώξν [27] Τδξνειεθηξηθή ελέξγεηα Ζ κεηαηξνπή ηεο ελέξγεηαο ησλ πδαηνπηψζεσλ κε ηε ρξήζε πδξνειεθηξηθψλ έξγσλ (πδαηνηακηεπηήξαο, θξάγκα, θιεηζηφο αγσγφο πηψζεσο, πδξνζηξφβηινο, ειεθηξνγελλήηξηα, δηψξπγα θπγήο) παξάγεη ηελ πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα. Οη πδξνειεθηξηθέο κνλάδεο εθκεηαιιεχνληαη ηε θπζηθή δηαδηθαζία ηνπ θχθινπ ηνπ λεξνχ. Κάζε κέξα ν πιαλήηεο καο απνβάιιεη κηα κηθξή πνζφηεηα λεξνχ, θαζψο ε ππεξηψδεο αθηηλνβνιία δηαζπά ηα κφξηα ηνπ Σελ. 15 από 79

17 λεξνχ ζε ηφληα. Σαπηφρξνλα, λέεο πνζφηεηεο λεξνχ εκθαλίδνληαη ιφγσ ηεο εθαηζηεηαθήο δξαζηεξηφηεηαο, έηζη ψζηε ε ζπλνιηθή πνζφηεηα ηνπ λεξνχ λα δηαηεξείηαη πεξίπνπ ζηαζεξή. Ζ ιεηηνπξγία ησλ πδξνειεθηξηθψλ κνλάδσλ βαζίδεηαη ζηελ θίλεζε ηνπ λεξνχ ιφγσ δηαθνξάο καλνκεηξηθνχ χςνπο κεηαμχ ησλ ζεκείσλ εηζφδνπ θαη εμφδνπ. Γηα ην ζθνπφ απηφ θαηαζθεπάδεηαη έλα θξάγκα πνπ ζπγθξαηεί ηελ απαηηνχκελε πνζφηεηα λεξνχ ζην δεκηνπξγνχκελν ηακηεπηήξα. Καηά ηε δηέιεπζή ηνπ απφ ηνλ αγσγφ πηψζεσο θηλεί έλαλ ζηξφβηιν ν νπνίνο ζέηεη ζε ιεηηνπξγία ηε γελλήηξηα. Μία ηνπξκπίλα πνπ είλαη εγθαηεζηεκέλε ζε κεγάιε κνλάδα κπνξεί λα δπγίδεη κέρξη 172ηφλνπο θαη λα πεξηζηξέθεηαη κε 90rpm. Ζ πνζφηεηα ηνπ ειεθηξηζκνχ πνπ παξάγεηαη θαζνξίδεηαη απφ αξθεηνχο παξάγνληεο. Γχν απφ ηνπο ζεκαληηθφηεξνπο είλαη ν φγθνο ηνπ λεξνχ πνπ ξέεη θαη ε δηαθνξά καλνκεηξηθνχ χςνπο κεηαμχ ηεο ειεχζεξεο επηθάλεηαο ηνπ ηακηεπηήξα θαη ηνπ ζηξνβίινπ. Ζ πνζφηεηα ειεθηξηζκνχ πνπ παξάγεηαη είλαη αλάινγε ησλ δχν απηψλ κεγεζψλ. πλεπψο, ν παξαγφκελνο ειεθηξηζκφο εμαξηάηαη απφ ηελ πνζφηεηα ηνπ λεξνχ ηνπ ηακηεπηήξα. Γηα ην ιφγν απηφλ κφλν ζε πεξηνρέο κε ζεκαληηθέο βξνρνπηψζεηο, πινχζηεο πεγέο θαη θαηάιιειε γεσινγηθή δηακφξθσζε είλαη δπλαηφλ λα θαηαζθεπαζηνχλ πδξνειεθηξηθά έξγα. πλήζσο ε ελέξγεηα πνπ ηειηθψο παξάγεηαη, ρξεζηκνπνηείηαη κφλν ζπκπιεξσκαηηθά σο πξνο άιιεο ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο, θαιχπηνληαο θνξηία αηρκήο. ηελ Διιάδα, ε πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα ηθαλνπνηεί πεξίπνπ ην 9 % ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ ζε ειεθηξηζκφ. Σα πδξνειεθηξηθά έξγα ηαμηλνκνχληαη ζε κεγάιεο θαη κηθξήο θιίκαθαο. Σα κηθξήο θιίκαθαο πδξνειεθηξηθά έξγα δηαθέξνπλ ζεκαληηθά απφ ηεο κεγάιεο θιίκαθαο ζε φηη αθνξά ηηο επηπηψζεηο ηνπο ζην πεξηβάιινλ. Οη κεγάιεο θιίκαθαο πδξνειεθηξηθέο κνλάδεο απαηηνχλ ηε δεκηνπξγία θξαγκάησλ θαη ηεξάζηησλ δεμακελψλ κε ζεκαληηθέο επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ. Ζ θαηαζθεπή θξαγκάησλ πεξηνξίδεη ηε κεηαθίλεζε ησλ ςαξηψλ, ηεο άγξηαο δσήο θαη επεξεάδεη νιφθιεξν ην νηθνζχζηεκα θαζψο κεηαβάιιεη ξηδηθά ηε κνξθνινγία ηεο πεξηνρήο. Αληίζεηα, ηα κηθξήο θιίκαθαο πδξνειεθηξηθά εγθαζίζηαληαη δίπια ζε πνηάκηα ή θαλάιηα θαη ε ιεηηνπξγία ηνπο παξνπζηάδεη πνιχ κηθξφηεξε πεξηβαιινληηθή φριεζε. Γηα ην ιφγν απηφ, νη πδξνειεθηξηθέο κνλάδεο κηθξφηεξεο δπλακηθφηεηαο ησλ 30 MW ραξαθηεξίδνληαη σο κηθξήο θιίκαθαο πδξνειεθηξηθά έξγα θαη ζπκπεξηιακβάλνληαη κεηαμχ ησλ εγθαηαζηάζεσλ παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο. Καηά ηε ιεηηνπξγία ηνπο, κέξνο ηεο ξνήο ελφο πνηακνχ νδεγείηαη ζε ζηξφβηιν γηα ηελ παξαγσγή κεραληθήο ελέξγεηαο θαη ζπλαθφινπζα ειεθηξηθήο κέζσ ηεο Σελ. 16 από 79

18 γελλήηξηαο. Ζ ρξεζηκνπνηνχκελε πνζφηεηα λεξνχ θαηφπηλ επηζηξέθεη ζην θπζηθφ ηακηεπηήξα αθνινπζψληαο ηε θπζηθή ηεο ξνή. Σα θχξηα πιενλεθηήκαηα ηεο πδξνειεθηξηθήο ελέξγεηαο πνπ πξνέξρεηαη απφ κνλάδεο κηθξήο θαη κεγάιεο θιίκαθαο είλαη: Οη πδξνειεθηξηθνί ζηαζκνί είλαη δπλαηφ λα ηεζνχλ ζε ιεηηνπξγία ακέζσο κφιηο απαηηεζεί, ζε αληίζεζε κε ηνπο ζεξκηθνχο ζηαζκνχο πνπ απαηηνχλ ζεκαληηθφ ρξφλν πξνεηνηκαζίαο. Δίλαη κία "θαζαξή" θαη αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο, κε ηα πξναλαθεξζέληα ζπλαθφινπζα νθέιε (εμνηθνλφκεζε ζπλαιιάγκαηνο, θπζηθψλ πφξσλ, πξνζηαζία πεξηβάιινληνο). Μέζσ ησλ πδαηνηακηεπηήξσλ δίλεηαη ε δπλαηφηεηα λα ηθαλνπνηεζνχλ θαη άιιεο αλάγθεο, φπσο χδξεπζε, άξδεπζε, αλάζρεζε ρεηκάξξσλ, δεκηνπξγία πγξνηφπσλ, πεξηνρψλ αλαςπρήο θαη αζιεηηζκνχ. Χο κεηνλεθηήκαηα αλαθέξνληαη κφλν απνηειέζκαηα πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε δεκηνπξγία έξγσλ κεγάιεο θιίκαθαο, φπσο: Σν κεγάιν θφζηνο θαηαζθεπήο θξαγκάησλ θαη εγθαηάζηαζεο εμνπιηζκνχ, θαζψο θαη ν ζπλήζσο κεγάινο ρξφλνο πνπ απαηηείηαη γηα ηελ απνπεξάησζε ηνπ έξγνπ. Ζ έληνλε πεξηβαιινληηθή αιινίσζε ηεο πεξηνρήο ηνπ έξγνπ (ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ηεο γεσκνξθνινγίαο, ηεο παλίδαο θαη ηεο ρισξίδαο), θαζψο θαη ε ελδερφκελε κεηαθίλεζε πιεζπζκψλ, ε ππνβάζκηζε πεξηνρψλ, νη απαηηνχκελεο αιιαγέο ρξήζεο γεο. Δπηπιένλ, ζε πεξηνρέο δεκηνπξγίαο κεγάισλ έξγσλ παξαηεξήζεθαλ αιιαγέο ηνπ κηθξνθιίκαηνο, αιιά θαη αχμεζε ηεο ζεηζκηθήο επηθηλδπλφηεηαο ηνπο. Γηα ηνπο ιφγνπο απηνχο, ε δηεζλήο πξαθηηθή ζήκεξα πξνζαλαηνιίδεηαη ζηελ θαηαζθεπή έξγσλ κηθξφηεξεο θιίκαθαο, φπσο ε δεκηνπξγία κηθξφηεξσλ θξαγκάησλ, νη ζπζηνηρίεο κηθξψλ [4], [5] πδξνειεθηξηθψλ έξγσλ θαη νη κνλάδεο κηθξήο θιίκαθαο Βηνκάδα Βηνκάδα νλνκάδνπκε νπνηνδήπνηε πιηθφ παξάγεηαη απφ δσληαλνχο νξγαληζκνχο (φπσο είλαη ην μχιν θαη άιια πξντφληα ηνπ δάζνπο, ππνιείκκαηα θαιιηεξγεηψλ, θηελνηξνθηθά Σελ. 17 από 79

19 απφβιεηα, απφβιεηα βηνκεραληψλ ηξνθίκσλ θηι) θαη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σο θαχζηκν γηα παξαγσγή ελέξγεηαο. Ζ ελέξγεηα πνπ είλαη δεζκεπκέλε ζηηο θπηηθέο νπζίεο πξνέξρεηαη απφ ηνλ ήιην. Με ηε δηαδηθαζία ηεο θσηνζχλζεζεο, ηα θπηά κεηαζρεκαηίδνπλ ηελ ειηαθή ελέξγεηα ζε βηνκάδα. Οη δσηθνί νξγαληζκνί απηή ηελ ελέξγεηα ηελ πξνζιακβάλνπλ κε ηελ ηξνθή ηνπο θαη απνζεθεχνπλ έλα κέξνο ηεο. Απηή ηελ ελέξγεηα απνδίδεη ηειηθά ε βηνκάδα, κεηά ηελ επεμεξγαζία θαη ηε ρξήζε ηεο. Δίλαη κηα αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο γηαηί ζηελ πξαγκαηηθφηεηα είλαη απνζεθεπκέλε ειηαθή ελέξγεηα πνπ δεζκεχηεθε απφ ηα θπηά θαηά ηε θσηνζχλζεζε. Όια ηα παξαπάλσ πιηθά, πνπ άκεζα ή έκκεζα πξνέξρνληαη απφ ην θπηηθφ θφζκν, αιιά θαη ηα πγξά απφβιεηα θαη ην κεγαιχηεξν κέξνο απφ ηα αζηηθά απνξξίκκαηα ησλ πφιεσλ θαη ησλ βηνκεραληψλ, κπνξνχκε λα ηα κεηαηξέςνπκε ζε ελέξγεηα. Ζ ελέξγεηα ηεο βηνκάδαο (βηνελέξγεηα ή πξάζηλε ελέξγεηα) είλαη δεπηεξνγελήο ειηαθή ελέξγεηα. Ζ ειηαθή ελέξγεηα κεηαζρεκαηίδεηαη απφ ηα θπηά κέζσ ηεο θσηνζχλζεζεο. Οη βαζηθέο πξψηεο χιεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη ην λεξφ θαη ν άλζξαθαο πνπ είλαη άθζνλα ζηε θχζε. Γεληθά, γηα ηηο δηάθνξεο ηειηθέο ρξήζεηο πηνζεηνχληαη δηαθνξεηηθνί φξνη. Έηζη ν φξνο "βηνηζρχο" πεξηγξάθεη ηα ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ πξψηεο χιεο βηνκάδαο αληί ησλ ζπλήζσλ νξπθηψλ θαπζίκσλ (θπζηθφ αέξην, άλζξαθαο) γηα ειεθηξνπαξαγσγή, ελψ σο "βηνθαχζηκα" αλαθέξνληαη θπξίσο ηα πγξά θαχζηκα κεηαθνξψλ πνπ ππνθαζηζηνχλ πεηξειατθά πξντφληα (γηα παξάδεηγκα βελδίλε ή ληίδει). Βαζηθφ πιενλέθηεκα ηεο βηνκάδαο είλαη φηη είλαη αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο θαη φηη παξέρεη ελέξγεηα απνζεθεπκέλε κε ρεκηθή κνξθή. Ζ αμηνπνίεζε ηεο κπνξεί λα γίλεη κε κεηαηξνπή ηεο ζε κεγάιε πνηθηιία πξντφλησλ, κε δηάθνξεο κεζφδνπο θαη ηε ρξήζε ζρεηηθά απιήο ηερλνινγίαο. αλ πιενλέθηεκά ηεο θαηαγξάθεηαη θαη ην φηη θαηά ηελ παξαγσγή θαη ηελ κεηαηξνπή ηεο δελ δεκηνπξγνχληαη νηθνινγηθά θαη πεξηβαιινληνινγηθά πξνβιήκαηα. Απφ ηελ άιιε, ζαλ κνξθή ελέξγεηαο ε βηνκάδα ραξαθηεξίδεηαη απφ πνιπκνξθία, ρακειφ ελεξγεηαθφ πεξηερφκελν, ζε ζχγθξηζε κε ηα νξπθηά θαχζηκα ιφγσ ρακειήο ππθλφηεηαο θαη πςειήο πεξηεθηηθφηεηαο ζε λεξφ, επνρηθφηεηα, κεγάιε δηαζπνξά θηι. Σα ραξαθηεξηζηηθά απηά ζπλεπάγνληαη πξφζζεηεο, ζε ζρέζε κε ηα νξπθηά θαχζηκα, δπζθνιίεο ζηε ζπιινγή, κεηαθνξά Σελ. 18 από 79

20 θαη απνζήθεπζή ηεο. α ζπλέπεηα, ην θφζηνο κεηαηξνπήο ηεο ζε πην εχρξεζηεο κνξθέο ελέξγεηαο παξακέλεη πςειφ. Άιια πιενλεθηήκαηα απηήο ηεο πεγήο ελέξγεηαο είλαη: Ζ θαχζε ηεο βηνκάδαο έρεη κεδεληθφ ηζνδχγην δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα θαη δε ζπλεηζθέξεη ζην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ, επεηδή νη πνζφηεηεο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα πνπ απειεπζεξψλνληαη θαηά ηελ θαχζε ηεο βηνκάδαο δεζκεχνληαη πάιη απφ ηα θπηά γηα ηε δεκηνπξγία ηεο βηνκάδαο. Ζ κεδακηλή χπαξμε ηνπ ζείνπ ζηε βηνκάδα ζπκβάιιεη ζεκαληηθά ζηνλ πεξηνξηζκφ ησλ εθπνκπψλ ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ ζείνπ (SO 2 ) πνπ είλαη ππεχζπλν γηα ηελ φμηλε βξνρή. Δθφζνλ ε βηνκάδα είλαη εγρψξηα πεγή ελέξγεηαο, ε αμηνπνίεζή ηεο ζε ελέξγεηα ζπκβάιιεη ζεκαληηθά ζηε κείσζε ηεο εμάξηεζεο απφ εηζαγφκελα θαχζηκα θαη βειηίσζε ηνπ εκπνξηθνχ ηζνδπγίνπ, ζηελ εμαζθάιηζε ηνπ ελεξγεηαθνχ εθνδηαζκνχ θαη ζηελ εμνηθνλφκεζε ηνπ ζπλαιιάγκαηνο. Ζ ελεξγεηαθή αμηνπνίεζε ηεο βηνκάδαο ζε κηα πεξηνρή, απμάλεη ηελ απαζρφιεζε ζηηο αγξνηηθέο πεξηνρέο κε ηε ρξήζε ελαιιαθηηθψλ θαιιηεξγεηψλ, ηε δεκηνπξγία ελαιιαθηηθψλ αγνξψλ γηα ηηο παξαδνζηαθέο θαιιηέξγεηεο θαη ηε ζπγθξάηεζε ηνπ πιεζπζκνχ ζηηο εζηίεο ηνπο, ζπκβάιινληαο έηζη ζηε θνηλσληθν-νηθνλνκηθή αλάπηπμε ηεο πεξηνρήο. Μειέηεο έρνπλ δείμεη φηη ε παξαγσγή πγξψλ βηνθαπζίκσλ έρεη ζεηηθά απνηειέζκαηα ζηνλ ηνκέα ηεο απαζρφιεζεο ηφζν ζηνλ αγξνηηθφ φζν θαη ζην βηνκεραληθφ ρψξν. Οξηζκέλα απφ ηα κεηνλεθηήκαηα πνπ παξνπζηάδεη ε ρξήζε ηεο βηνκάδαο είλαη: Ο απμεκέλνο φγθνο θαη ε κεγάιε πεξηεθηηθφηεηα ζε πγξαζία, ζε ζρέζε κε ηα νξπθηά θαχζηκα δπζρεξαίλνπλ ηελ ελεξγεηαθή αμηνπνίεζε ηεο βηνκάδαο. Ζ κεγάιε δηαζπνξά θαη ε επνρηαθή παξαγσγή ηεο βηνκάδαο δπζθνιεχνπλ ηελ ζπλερή ηξνθνδνζία κε πξψηε χιε ησλ κνλάδσλ ελεξγεηαθήο αμηνπνίεζεο ηεο βηνκάδαο. Παξνπζηάδνληαη δπζθνιίεο θαηά ηε ζπιινγή, κεηαθνξά, θαη απνζήθεπζε ηεο βηνκάδαο πνπ απμάλνπλ ην θφζηνο ηεο ελεξγεηαθήο αμηνπνίεζεο. Οη ζχγρξνλεο θαη βειηησκέλεο ηερλνινγίεο κεηαηξνπήο ηεο βηνκάδαο απαηηνχλ πςειφ θφζηνο εμνπιηζκνχ, ζπγθξηλφκελεο κε απηφ ησλ ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ. [4], [5] Σελ. 19 από 79

21 1.3.4 Γεωζεξκία Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα πξνέξρεηαη απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο είηε κέζσ εθαηζηεηαθψλ εθξνψλ είηε κέζσ ξεγκάησλ ηνπ ππεδάθνπο, πνπ αλαβιχδνπλ αηκνχο θαη ζεξκφ λεξφ. Αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία ησλ ξεπζηψλ πνπ αλέξρνληαη ζηελ επηθάλεηα, ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα ραξαθηεξίδεηαη σο πςειήο ελζαιπίαο (γηα ζεξκνθξαζίεο πάλσ απφ 150 C), κέζεο ελζαιπίαο (γηα ζεξκνθξαζίεο 100 κε 150 C), θαη ρακειήο ελζαιπίαο (γηα ζεξκνθξαζίεο κηθξφηεξεο απφ 100 C). Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα πςειήο ελζαιπίαο ρξεζηκνπνηείηαη γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ ζ' φιν ηνλ θφζκν ελψ ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα ρακειήο ή κέζεο ελζαιπίαο ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα ζέξκαλζε θαη θιηκαηηζκφ. Ζ πξνέιεπζε ηεο ζεξκφηεηαο ηεο γεο δελ είλαη κε αθξίβεηα γλσζηή. Τπάξρνπλ δηάθνξεο ζεσξίεο πνπ αλαθέξνληαη ζηνπο κεραληζκνχο πνπ ζπκκεηέρνπλ ζηελ παξαγσγή ηεο. Δπηθξαηέζηεξε ζεσξείηαη απηή πνπ αλαθέξεηαη ζηε δηάζπαζε ησλ ξαδηελεξγψλ ηζνηφπσλ ηνπ νπξαλίνπ, ηνπ ζνξίνπ, ηνπ θαιίνπ θαη άιισλ ζηνηρείσλ. Ζ κάδα ηεο γεο είλαη πνιχ κεγάιε ζε ζρέζε κε ηελ επηθάλεηά ηεο θαη θαιχπηεηαη απφ πιηθά ρακειήο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο, κε απνηέιεζκα ε ζεξκφηεηά ηεο λα ζπγθξαηείηαη ζην εζσηεξηθφ ηεο. Ο ξπζκφο ζεξκηθψλ απσιεηψλ απφ ηελ επηθάλεηα ηνπ πιαλήηε καο είλαη πνιχ κηθξφο, πεξίπνπ 0,08W/m. Ζ ζεξκνθξαζία ηεο γεο απμάλεηαη κε ην βάζνο, ε κέζε δε γεσζεξκηθή βαζκίδα ζηηο επείξνπο γηα κάδεο πνπ βξίζθνληαη ζρεηηθά θνληά ζηελ επηθάλεηα είλαη 300 C/km, δειαδή γηα θάζε ρηιηφκεηξν βάζνπο ε ζεξκνθξαζία απμάλεηαη θαηά 300 C. ε πνιχ κεγάια βάζε, ε ζεξκνθξαζία δελ είλαη κε αθξίβεηα γλσζηή. ηα φξηα κεηαμχ καλδχα θαη θινηνχ, ζηελ αζπλέρεηα Μνhνrνλίcic, πηζηεχεηαη φηη ε ζεξκνθξαζία θηάλεη ζηνπο C, ελψ ζην θέληξν ηεο γεο ζηνπο C. Φαίλεηαη φηη ε παξαγσγή ζεξκφηεηαο απφ ξαδηελεξγά ηζφηνπα είλαη ζπγθεληξσκέλε πεξηζζφηεξν ζην θινηφ παξά ζηνλ ππξήλα, κε απνηέιεζκα ε γεσζεξκηθή βαζκίδα λα κεηψλεηαη κε ην βάζνο. Ζ χπαξμε πςειήο γεσζεξκηθήο βαζκίδαο ζε θάπνηα πεξηνρή δελ είλαη ε κνλαδηθή πξνυπφζεζε γηα ηελ χπαξμε εθκεηαιιεχζηκνπ γεσζεξκηθνχ πεδίνπ. Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα είλαη πξσηνγελψο απνζεθεπκέλε κέζα ζηα πεηξψκαηα, είλαη δηαζθνξπηζκέλε κέζα ζηε κάδα ηνπο θαη πξέπεη λα ζπγθεληξσζεί θαη λα κεηαθεξζεί ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Σν κεηαιιηθφ λεξφ (ζε πγξή ή αέξηα θάζε) πνπ πεξηέρεηαη κέζα ζε πνξψδε πεηξψκαηα ή ζε ζπζηήκαηα ξεγκάησλ Σελ. 20 από 79

22 απνηειεί ην κέζν πνπ κεηαθέξεη ηε ζεξκφηεηα απφ ηα πεηξψκαηα απηά ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Έηζη, ε παξαγσγηθφηεηα κηαο ζεξκηθήο πεξηνρήο πξνζδηνξίδεηαη θαη ζπρλά θαζνξίδεηαη απφ ηελ πδξνινγία ησλ γεσινγηθψλ ζρεκαηηζκψλ. Γελ έρνπλ φκσο φιεο νη ζεξκηθέο πεξηνρέο θαηάιιειε πδξνινγία πνπ απνηειεί ηε δεχηεξε ζπλζήθε γηα ηελ χπαξμε εθκεηαιιεχζηκνπ γεσζεξκηθνχ πεδίνπ. Καηά ζπλέπεηα, έλα θπζηθφ γεσζεξκηθφ πεδίν είλαη ζπλδπαζκφο ζεξκψλ πεηξσκάησλ θαη χπαξμεο λεξνχ πνπ λα θπθινθνξεί κέζα ζ' απηά. Οη εθαξκνγέο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ρσξίδνληαη ζε δχν βαζηθέο θαηεγνξίεο: ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη ηε ζέξκαλζε. Σν 1988, ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο γηα παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζε φιν ηνλ θφζκν ήηαλ 5,15GW, ελψ ε εγθαηεζηεκέλε ζεξκηθή ηζρχο ήηαλ 7GW. Οη πην ζεκαληηθέο ζεξκηθέο εθαξκνγέο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο είλαη ε ζέξκαλζε θηηξίσλ θαη ζεξκνθεπίσλ. Πνιινί επηζηήκνλεο ζπδεηνχλ ηελ αμηνπνίεζε ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο θαη ζην βηνκεραληθφ ηνκέα. Οη θιάδνη ηεο βηνκεραλίαο ζηνπο νπνίνπο ε γεσζεξκία έρεη ήδε εθαξκνζηεί κε επηηπρία είλαη ε βηνκεραλία ηξνθίκσλ θαη νη ηρζπνθαιιηέξγεηεο. ηε δεθαεηία ηνπ 1970, ιφγσ ηεο πεηξειατθήο θξίζεο, δφζεθε ζεκαληηθή ψζεζε ζηελ αλάπηπμε ηεο γεσζεξκίαο, αθφκα θαη ζε πεξηνρέο κε ζρεηηθά ρακειή γεσζεξκηθή βαζκίδα. Δλέξγεηα ρακειήο ελζαιπίαο ρξεζηκνπνηείηαη ζηε βηνκεραλία, γηα ηειεζέξκαλζε θηηξίσλ. Ζ παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ γηα ζέξκαλζε θαηνηθηψλ κε ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο θαλνληθήο γεσζεξκηθήο βαζκίδαο (70 C ζηα κέηξα) είλαη ηδηαίηεξα δηαδεδνκέλε ζην Παξίζη. ηελ Ηζιαλδία ην 50% ησλ θηηξίσλ ζεξκαίλεηαη κε ηε ρξήζε δεζηνχ λεξνχ. Σν θφζηνο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ γεσζεξκία πνηθίιιεη απφ 0,024 έσο 0,064 ECU/KWh. Παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κπνξνχκε λα έρνπκε αλ κεηαδψζνπκε έλα κέξνο ηεο ζεξκφηεηαο ησλ ξεπζηψλ, πνπ έρνπλ κηθξή ζρεηηθά ελζαιπία, ζε εηδηθά πγξά κε πνιχ ρακειφ ζεκείν βξαζκνχ, φπσο είλαη πρ ην θξένλ, ην ηζνβνπηάλην, ην πξνπάλην θαη ην ρισξηνχρν αηζχιην. Οη δπλαηφηεηεο πνπ πξνζθέξεη ν ηξφπνο απηφο ηεο εθκεηάιιεπζεο είλαη ηεξάζηηεο θαη νη πξννπηηθέο γηα ην κέιινλ ζα είλαη αθφκε κεγαιχηεξεο κε ηελ αλάπηπμε ηεο ζρεηηθήο ηερλνγλσζίαο. Ζ νιηθή εγθαηεζηεκέλε ηζρχο κε εθκεηάιιεπζε γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ζηνλ θφζκν γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ πιεζηάδεη ζήκεξα ηα 3.000MW κε πξφβιεςε λα απμεζεί ζε 5.000MW. Σελ. 21 από 79

23 Ζ εθκεηαιιεπζηκφηεηα ελφο γεσζεξκηθνχ πεδίνπ δελ εμαξηάηαη κφλν απφ ηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ, αιιά θαη απφ ηελ νηθνλνκηθφηεηα ηεο επέλδπζεο πνπ πξέπεη λα γίλεη. Ζ νηθνλνκηθφηεηα απηή ζρεηίδεηαη κε ην "πεξηβάιινλ" κέζα ζην νπνίν ζα πξαγκαηνπνηεζεί ε επέλδπζε. Γηα παξάδεηγκα, νη ηηκέο ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ θαζψο θαη νη δπζκελείο επηπηψζεηο πνπ έρνπλ απηά ηα θαχζηκα ζην πεξηβάιινλ θαζνξίδνπλ ζε κεγάιν βαζκφ ηελ νηθνλνκηθφηεηα κηαο ηέηνηαο επέλδπζεο. Ζ αμηνπνίεζε ελφο γεσζεξκηθνχ πεδίνπ πνπ ζε θάπνηα δεδνκέλε ρξνληθή ζηηγκή ζεσξείηαη αληηνηθνλνκηθή, ελδέρεηαη ζην κέιινλ λα απνδεηρζεί ζπκθέξνπζα. Έλαο παξάγνληαο πνπ εληζρχεη απηή ηελ άπνςε είλαη ην γεγνλφο φηη ε γεσζεξκία έρεη ην πιενλέθηεκα φηη δελ κνιχλεη ην πεξηβάιινλ θαη δελ ζπκκεηέρεη ζηελ ππεξζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε. Άξα, φηαλ θάπνηε ην θνηλσληθφ θφζηνο ηεο κφιπλζεο ηνπ πεξηβάιινληνο ελζσκαησζεί ζην θφζηνο ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ, ζα δνζεί ζεκαληηθή ψζεζε ζηελ αλάπηπμε ηεο γεσζεξκίαο, αθφκα θαη ζε πεξηνρέο κε κέζε γεσζεξκηθή βαζκίδα. Οη γεσινγηθέο ζπλζήθεο ζηελ Διιάδα επλφεζαλ γεληθά ηε δεκηνπξγία ελφο πνιχ ζεκαληηθνχ γεσζεξκηθνχ δπλακηθνχ ρακειήο ελζαιπίαο. Ζ έξεπλα γηα ηνλ εληνπηζκφ αμηνπνηήζηκσλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ ρακειήο ελζαιπίαο άξρηζε απφ ην ΗΓΜΔ (Ηλζηηηνχην Γεσινγηθψλ θαη Μεηαιιεπηηθψλ Δξεπλψλ) ην 1980 θαη εληαηηθνπνηείηαη φιν θαη πεξηζζφηεξν ηα ηειεπηαία ρξφληα. Απφ απηήλ ηελ έξεπλα πξνθχπηεη φηη ην γεσζεξκηθφ δπλακηθφ ρακειήο ελζαιπίαο ζηελ Διιάδα είλαη πνιχ ζεκαληηθφ. Σα πεξηζζφηεξα απφ ηα γεσζεξκηθά πεδία πνπ εξεπλήζεθαλ βξίζθνληαη ζε πεξηνρέο κε επλντθέο αλαπηπμηαθέο ζπλζήθεο, ελψ νη πξννπηηθέο άκεζεο εθκεηάιιεπζεο είλαη πνιχ επνίσλεο. Σα γεσζεξκηθά ξεπζηά θαίλεηαη φηη έρνπλ ζπλήζσο κηθξή έσο κεδακηλή πεξηεθηηθφηεηα ζε δηαβξσηηθά άιαηα θαη αέξηα θαη δελ δεκηνπξγνχλ ζνβαξά ηερληθά πξνβιήκαηα εθκεηάιιεπζεο νχηε βέβαηα πεξηβαιινληηθά πξνβιήκαηα. ηελ επφκελε εηθφλα παξνπζηάδεηαη ε ηνπνζέηεζε φισλ ησλ γεσζεξκηθψλ πεδίσλ ζηνλ ράξηε ηεο Διιάδνο. [4], [5], [44] Σελ. 22 από 79

24 Σρήκα 1.2: Γεσζεξκηθά πεδία Ειιάδνο [44] Ππξεληθή ελέξγεηα Ππξεληθή ελέξγεηα είλαη ε ελέξγεηα πνπ παξάγεηαη απφ ηνλ ππξήλα ησλ αηφκσλ. Τπάξρνπλ δχν ηξφπνη παξαγσγήο ηέηνηαο ελέξγεηαο, ε ππξεληθή ζράζε θαη ε ππξεληθή ζχληεμε. Καη νη δχν εξεπλήζεθαλ ηνλ 20 ν αηψλα, αιιά κφλν ε πξψηε έρεη εθαξκνζηεί κέρξη ζηηγκήο γηα ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο θαη άιινπο ζθνπνχο. Θεσξείηαη σο αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο (εηδηθφηεξα ε ζχληεμε) αιιά ζε ζρέζε κε ηηο πξνεγνχκελεο δελ ζεσξείηαη «θαζαξή» πεγή ελέξγεηαο γηαηί, παξφιν πνπ δελ απνδεζκεχεη αέξηα ηνπ ζεξκνθεπίνπ, δεκηνπξγεί ππξεληθά απφβιεηα πνπ δελ δηαζπνχληαη γηα εθαηνκκχξηα ρξφληα θαη επίζεο ειινρεχεη ν θίλδπλνο ελφο αηπρήκαηνο κε ηεξάζηηεο πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο γηα πνιιέο δεθαεηίεο ζηελ επξχηεξε πεξηνρή. Ζ ππξεληθή ζράζε είλαη ε δηαίξεζε ελφο αηφκνπ κε ηδηαίηεξα βαξχ ππξήλα ζε δχν (γεληθά) ππξήλεο ειαθξχηεξσλ ζηνηρείσλ κε ηαπηφρξνλε έθιπζε ζεκαληηθήο πνζφηεηαο Σελ. 23 από 79

25 ελέξγεηαο. Ζ δηαίξεζε γίλεηαη κε ηε ζχγθξνπζε κεηαμχ ηνπ ππξήλα θαη ελφο ζσκαηηδίνπ (γηα παξάδεηγκα έλα λεηξφλην) νπφηε παξάγνληαη δχν πεξίπνπ ηζνβαξείο ππξήλεο, εθιχεηαη ελέξγεηα κε ηε κνξθή ζεξκφηεηαο θαη αθηηλνβνιίαο θαζψο θαη δχν ή πεξηζζφηεξα λεηξφληα. Σα ειεχζεξα απηά λεηξφληα είλαη ηθαλά λα πξνθαιέζνπλ ηε δηάζπαζε άιισλ ππξήλσλ. Ζ αθνινπζία ηέηνησλ δηαζπάζεσλ (ζράζε) νλνκάδεηαη αιπζηδσηή αληίδξαζε. Σν ζπλεζέζηεξν ζηνηρείν πνπ δηαζπάηαη είλαη ην ηζφηνπν 236 U πνπ πξνθχπηεη απφ ην 235 U αθνχ πξνζιάβεη ην επηπιένλ ειεχζεξν λεηξφλην πνπ πξνθαιεί ηε ζχγθξνπζε. Ζ θαλνληθή κνξθή ηνπ νπξαλίνπ είλαη ην 238 U (ζε πνζνζηφ 99,27 %), ελψ ην ρξήζηκν 235 U απνηειεί κφιηο ην 0,72%. Γη' απηφ ζε θάπνηνπο αληηδξαζηήξεο ρξεζηκνπνηείηαη επεμεξγαζκέλν νπξάλην κε απμεκέλν πνζνζηφ (2 κε 5%) ηνπ ηζνηφπνπ πνπ νλνκάδεηαη εκπινπηηζκέλν. Έλαο ζπλεζηζκέλνο ππξήλαο 238 U κπνξεί θαη απηφο λα δηαζπαζηεί αιιά ζε πην δχζθνιεο ζπλζήθεο ή λα κεηαπέζεη ζε 239 Pu ην νπνίν κπνξεί θαη απηφ κε ηε ζεηξά ηνπ λα δηαζπαζηεί. ην ηέινο ηνπ θχθινπ δσήο ελφο αληηδξαζηήξα θαη θαζψο έρεη απμεζεί ζηαδηαθά ε πνζφηεηα πινπησλίνπ ζην θαχζηκν, ε ζράζε ηνπ πξνζθέξεη πεξίπνπ ην 30% ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο. Απαηηνχληαη πεξίπνπ ζράζεηο γηα ηελ παξαγσγή 1J αμηνπνηήζηκεο ελέξγεηαο. Γεδνκέλνπ φηη ππάξρνπλ 2, ππξήλεο ζε θάζε γξακκάξην κεηάιινπ, ε πνζφηεηα ελέξγεηαο πνπ απειεπζεξψλεηαη είλαη αζθαιψο ζεκαληηθή. Παξ' φια απηά ε πνζφηεηα απνβιήησλ είλαη κεγάιε γηαηί ν ρξφλνο δσήο ησλ ηζνηφπσλ είλαη 0,7 δηζεθαηνκκχξηα ρξφληα γηα ην 235 U θαη 6 θνξέο πεξηζζφηεξν γηα ην 238 U. Απηφ καδί κε ηνλ θίλδπλν έθξεμεο απφ αηχρεκα θαη νη ζπλέπεηέο ηνπ (ξαδηελεξγφ λέθνο θηι) είλαη ηα κεηνλεθηήκαηα ηεο ππξεληθήο ελέξγεηαο κε ζράζε. Υαξαθηεξηζηηθφηαηα παξαδείγκαηα ην αηχρεκα ζην Σζεξλφκπηι θαη πξφζθαηα ζηελ Φνπθνζίκα. Ζ έξεπλα πιένλ ζηνλ ηνκέα ηεο ππξεληθήο ελέξγεηαο αθνξά ζηε βειηίσζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ησλ αληηδξαζηήξσλ φρη κφλν ζηα ιεηηνπξγηθά ηνπο ραξαθηεξηζηηθά αιιά θαη ζε ηνκείο φπσο ε αζθάιεηα θαη νη επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ. ηα πιαίζηα απηά δνθηκάδνληαη αθφκα θαη εθαξκνγέο πνπ εγθαζίζηαληαη ζε πινία (ππξελνθίλεηα ππνβξχρηα). Τπάξρνπλ δηαθνξεηηθά είδε αληηδξαζηήξσλ θπξίσο αλάινγα κε ην πιηθφ πνπ πεξηβάιιεη ηνλ αληηδξαζηήξα θαη κε ηνλ ηξφπν πνπ απηφο ςχρεηαη. Ζ ππξεληθή ζχληεμε απφ ηελ άιιε είλαη ν ηξφπνο πνπ παξάγνπλ ελέξγεηα ηα άζηξα. Δίλαη ε έλσζε ππξήλσλ ειαθξψλ ζηνηρείσλ ζε βαξχηεξα πνπ επηηπγράλεηαη φηαλ ηα ζσκαηίδηα Σελ. 24 από 79

26 απνθηήζνπλ κεγάιε ελέξγεηα (ιφγσ ζέξκαλζεο). Σα ζηνηρεία πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζαλ θαχζηκα είλαη δχν ηζφηνπα ηνπ πδξνγφλνπ, ην δεπηέξην H 2 θαη ην ηξίηην H 3. Σν δεπηέξην ππάξρεη ζηε θχζε ζε κηθξά πνζνζηά, αιιά κπνξεί λα απνκνλσζεί θαη λα παξαρζεί ζε ηθαλνπνηεηηθέο πνζφηεηεο. Σν ηξίηην ππάξρεη ζε πνιχ κηθξφηεξεο πνζφηεηεο, γη' απηφ παξάγεηαη βηνκεραληθά απφ ιίζην ην νπνίν ππάξρεη ζε ηθαλνπνηεηηθέο πνζφηεηεο ζηνλ θινηφ ηεο γεο (ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα ηελ παξαγσγή ππξεληθήο ελέξγεηαο απφ ζράζε). Ζ ππξεληθή ζχληεμε ζεσξείηαη ην κέιινλ ηεο παξαγσγήο ελέξγεηαο ην νπνίν ζα ιχζεη ην ελεξγεηαθφ πξφβιεκα θαη ηελ εμάξηεζε απφ ηα νξπθηά θαχζηκα. Σν πξφβιεκα είλαη φηη αθφκε νη επηζηήκνλεο δελ θαηάθεξαλ λα θάλνπλ ειεγρφκελε ππξεληθή ζχληεμε επξείαο θιίκαθαο Βηνθιηκαηηθή αξρηηεθηνληθή θαη ζρεδηαζκόο Ζ βηνθιηκαηηθή αξρηηεθηνληθή αθνξά ην ζρεδηαζκφ θηηξίσλ θαη ρψξσλ κε βάζε ην ηνπηθφ θιίκα, κε ζθνπφ ηελ εμαζθάιηζε ζπλζεθψλ ζεξκηθήο θαη νπηηθήο άλεζεο, αμηνπνηψληαο ηελ ειηαθή ελέξγεηα θαη άιιεο αλαλεψζηκεο πεγέο, αιιά θαη ηα θπζηθά θαηλφκελα ηνπ θιίκαηνο. Ο ηνκέαο απηφο απνηειεί έλαλ απφ ηνπο ζεκαληηθφηεξνπο παξάγνληεο ηεο νηθνινγηθήο δφκεζεο, ε νπνία αζρνιείηαη κε ηνλ έιεγρν ησλ πεξηβαιινληηθψλ παξακέηξσλ ζην επίπεδν ησλ θηηξηαθψλ κνλάδσλ κειεηψληαο ην δνκεκέλν πεξηβάιινλ θαη ηα πξνβιεκάησλ πνπ απηφ δεκηνπξγεί, φπσο αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο, ζπγθέληξσζε αέξησλ ξχπσλ θαη δπζθνιία ζηελ θπθινθνξία αέξα, ην ζρεδηαζκφ ησλ θηηξίσλ θαη ηελ επηινγή ησλ δνκηθψλ πιηθψλ, ιακβάλνληαο ππφςε ηφζν ηηο ζεξκηθέο θαη νπηηθέο ηνπο ηδηφηεηεο, φζν θαη ηελ ηνμηθνινγηθή ηνπο δξάζε. Βαζηθά ζηνηρεία ηνπ βηνθιηκαηηθνχ ζρεδηαζκνχ θηηξίσλ απνηεινχλ ηα παζεηηθά ζπζηήκαηα, ηα νπνία απνηεινχλ δνκηθά ζηνηρεία ελφο θηηξίνπ. Σα παζεηηθά ζπζηήκαηα ιεηηνπξγνχλ ρσξίο κεραλνινγηθά εμαξηήκαηα ή πξφζζεηε παξνρή ελέξγεηαο θαη κε θπζηθφ ηξφπν ζεξκαίλνπλ, αιιά θαη δξνζίδνπλ ηα θηίξηα. Απηά ρσξίδνληαη ζε παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο, παζεηηθά ζπζηήκαηα θαη ηερληθέο θπζηθνχ δξνζηζκνχ θαη ζπζηήκαηα θαη ηερληθέο θπζηθνχ θσηηζκνχ. Ο βηνθιηκαηηθφο ζρεδηαζκφο ελφο θηηξίνπ ζπλεπάγεηαη ηε ζπλχπαξμε θαη ζπλδπαζκέλε ιεηηνπξγία φισλ ησλ παξαπάλσ ζπζηεκάησλ, ψζηε λα ζπλδπάδνπλ ζεξκηθά θαη νπηηθά νθέιε θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Δθηφο απφ ηα παζεηηθά ζπζηήκαηα, κηα πνιχ ζεκαληηθή κέζνδν εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο ζε έλα βηνθιηκαηηθφ θηίξην απνηεινχλ θαη ηα ελεξγεηηθά ζπζηήκαηα, Σελ. 25 από 79

27 πνπ ρξεζηκνπνηνχλ κεραληθά κέζα γηα ηε ζέξκαλζε ή ην δξνζηζκφ θηηξίσλ, αμηνπνηψληαο ηελ ειηαθή ελέξγεηα ή ηηο θπζηθέο δεμακελέο ςχμεο. ηε θαηεγνξία απηή αλήθνπλ νη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζέξκαλζεο ή παξνρήο δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο, ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία θηι. Ζ εγθαηάζηαζε φισλ ησλ παξαπάλσ ζπζηεκάησλ απμάλεη ειαθξά ην ζπλνιηθφ θφζηνο θαηαζθεπήο ηνπ θηηξίνπ, ην νπνίν φκσο απνζβέλεηαη απφ ηελ πεξηνξηζκέλε ρξήζε κνλάδσλ ζπκβαηηθήο ζέξκαλζεο θαη θιηκαηηζηηθψλ κνλάδσλ. Ζ βηνθιηκαηηθή είλαη θιάδνο ηεο αξρηηεθηνληθήο πνπ ιακβάλεη ππ' φςε ηηο επηηαγέο ηεο νηθνινγίαο θαη ηεο βησζηκφηεηαο. Με ηνλ φξν βηνθιηκαηηθφο ζρεδηαζκφο ελλνείηαη ν ζρεδηαζκφο ν νπνίνο απνζθνπεί ζηελ πξνζηαζία ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ησλ θπζηθψλ πφξσλ. Σν δεηνχκελν είλαη ε αλέγεξζε θηηξίσλ, ζρεδηαζκέλσλ έηζη ψζηε αθελφο λα θαιχπηνληαη πιήξσο νη ελεξγεηαθέο ηνπο αλάγθεο θαη αθεηέξνπ ζην εηήζην ηζνδχγην λα είλαη κεδεληθή ε επηβάξπλζε ηνπ πεξηβάιινληνο κε εθπνκπέο βιαβεξψλ γηα ην πεξηβάιινλ αεξίσλ. Δθηφο απηνχ, απαηηείηαη ε αλέγεξζε θηηξίσλ ησλ νπνίσλ νη ελεξγεηαθέο αλάγθεο ζηνλ ηνκέα ηεο ζέξκαλζεο θαη ηεο ςχμεο λα θαιχπηνληαη πιήξσο κέζσ ζπζηεκάησλ εθκεηάιιεπζεο ησλ γεσζεξκηθψλ ελεξγεηαθψλ πφξσλ, φπνπ ε αλαγθαία γηα ηηο αληιίεο ζεξκφηεηαο ειεθηξηθή ελέξγεηα λα παξάγεηαη κέζσ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ. Δίλαη επηζπκεηή επίζεο ε αλέγεξζε θηηξίσλ ζην πιαίζην ηνπ ζπλήζνπο θφζηνπο ησλ θαηαζθεπψλ, αιιά κε ζεβαζκφ ζηνπο πεξηνξηζκέλνπο πφξνπο ηνπ θπζηθνχ πεξηβάιινληνο. Σα Παζεηηθά Ζιηαθά πζηήκαηα είλαη αλαπφζπαζηα δνκηθά ζηνηρεία ελφο θηηξίνπ πνπ ιεηηνπξγνχλ ρσξίο κεραλνινγηθά εμαξηήκαηα ή πξφζζεηε παξνρή ελέξγεηαο θαη κε θπζηθφ ηξφπν ζεξκαίλνπλ, αιιά θαη δξνζίδνπλ ηα θηίξηα. Σα παζεηηθά ζπζηήκαηα ρσξίδνληαη ζε ηξεηο θαηεγνξίεο: Παζεηηθά Ζιηαθά πζηήκαηα Θέξκαλζεο Παζεηηθά πζηήκαηα θαη Σερληθέο Φπζηθνχ Γξνζηζκνχ πζηήκαηα θαη Σερληθέο Φπζηθνχ Φσηηζκνχ Ο βηνθιηκαηηθφο ζρεδηαζκφο ελφο θηηξίνπ ζπλεπάγεηαη ηε ζπλχπαξμε θαη ζπλδπαζκέλε ιεηηνπξγία φισλ ησλ ζπζηεκάησλ, ψζηε λα ζπλδπάδνπλ ζεξκηθά θαη νπηηθά νθέιε θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Απηφ θαίλεηαη θαη ζηελ εηθφλα πνπ αθνινπζεί. Σελ. 26 από 79

28 Σρήκα 1.3: Παζεηηθό ζύζηεκα ειηαθήο ζέξκαλζεο θαη ςύμεο [45] Σα παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα ζηα θηίξηα αμηνπνηνχλ ηελ ειηαθή ελέξγεηα γηα ζέξκαλζε ησλ ρψξσλ ην ρεηκψλα, θαζψο θαη γηα παξνρή θπζηθνχ θσηηζκνχ. Σα παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο ζπιιέγνπλ ηελ ειηαθή ελέξγεηα, ηελ απνζεθεχνπλ ππφ κνξθή ζεξκφηεηαο θαη ηε δηαλέκνπλ ζην ρψξν. Ζ ζπιινγή ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο βαζίδεηαη ζην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ θαη εηδηθφηεξα, ζηελ είζνδν ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο κέζσ ηνπ γπαιηνχ ή άιινπ δηαθαλνχο πιηθνχ θαη ηνλ εγθισβηζκφ ηεο πξνθχπηνπζαο ζεξκφηεηαο ζην εζσηεξηθφ ηνπ ρψξνπ πνπ θαιχπηεηαη απφ ην γπαιί. Όια ηα παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα πξέπεη λα έρνπλ πξνζαλαηνιηζκφ πεξίπνπ πξνο ην λφην, ψζηε λα ππάξρεη ειηαθή πξφζπησζε ζηα αλνίγκαηα θαηά ηε κεγαιχηεξε δηάξθεηα ηεο εκέξαο ην ρεηκψλα. Σν ζπλεζέζηεξν παζεηηθφ ειηαθφ ζχζηεκα (άκεζνπ θέξδνπο) βαζίδεηαη ζηελ αμηνπνίεζε ησλ παξαζχξσλ θαηάιιεινπ πξνζαλαηνιηζκνχ, ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ θαηάιιειε ζεξκηθή κάδα (βαξηά πιηθά, φπσο πέηξα, πιάθεο, κπεηφλ ζηνπο ηνίρνπο θαη ζηα δάπεδα, ρσξίο λα είλαη θαιπκκέλα, γηα παξάδεηγκα απφ ραιηά), ε νπνία απνξξνθά κέξνο ηεο ζεξκφηεηαο θαη ηελ «πξνζθέξεη» ζην ρψξν αξγφηεξα θαη έηζη δηαηεξείηαη ν ρψξνο ζεξκφο γηα πνιιέο ψξεο. Έλα λφηην νξηδφληην ζθίαζηξν κπνξεί λα εκπνδίζεη ηνλ θαινθαηξηλφ ήιην πνπ έξρεηαη απφ πην ςειά λα κπεη απ' επζείαο ζην ρψξν. Σελ. 27 από 79

29 Σα ππφινηπα παζεηηθά ζπζηήκαηα είλαη ζπζηήκαηα έκκεζνπ θέξδνπο θαη ηαμηλνκνχληαη ζηηο παξαθάησ θαηεγνξίεο: Ζιηαθνί ηνίρνη: Έρνπλ ζηελ εμσηεξηθή ηνπο πιεπξά, ζε κηθξή απφζηαζε απφ ηελ ηνηρνπνηία ηδάκη (παινπίλαθα) θαη ιεηηνπξγνχλ σο ειηαθνί ζπιιέθηεο, κεηαθέξνληαο ηε ζεξκφηεηα είηε κέζσ ηνπ πιηθνχ ηνπ ηνίρνπ (ηνίρνο ζεξκηθήο απνζήθεπζεο), είηε κέζσ ζπξίδσλ (ζεξκνζηθσληθφ παλέιν) ζηνλ εζσηεξηθφ ρψξν. πλδπαζκφο ησλ δχν ιεηηνπξγηψλ είλαη ν ηνίρνο κάδαο κε ζπξίδεο Trombe - Michel. Θεξκνθήπηα (ειηαθνί ρψξνη): Δίλαη θιεηζηνί ρψξνη πνπ ελζσκαηψλνληαη ζε λφηηα ηκήκαηα ηνπ θηηξηαθνχ θειχθνπο θαη πεξηβάιινληαη απφ παινζηάζηα. Ζ ειηαθή ζεξκφηεηα απφ ην ζεξκνθήπην κεηαθέξεηαη ζηνπο θπξίσο ρψξνπο ηνπ θηηξίνπ κέζσ αλνηγκάησλ ή θαη δηαπεξλά ηνλ ηνίρν. Ζιηαθά αίζξηα: είλαη εζσηεξηθνί ρψξνη ηνπ θηηξίνπ νη νπνίνη έρνπλ ζηελ νξνθή ηνπο ηδάκη θαη ιεηηνπξγνχλ φπσο ηα ζεξκνθήπηα. Όια ηα παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα πξέπεη λα ζπλδπάδνληαη κε ηελ απαηηνχκελε ζεξκηθή πξνζηαζία (ζεξκνκφλσζε) θαη ηελ απαηηνχκελε ζεξκηθή κάδα ηνπ θηηξίνπ, ε νπνία απνζεθεχεη θαη απνδίδεη ηε ζεξκφηεηα ζην ρψξν κε ρξνληθή πζηέξεζε, νκαινπνηψληαο έηζη ηελ θαηαλνκή ηεο ζεξκνθξαζίαο κέζα ζην εηθνζηηεηξάσξν. Σα παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα ζα πξέπεη ην θαινθαίξη λα ζπλδπάδνληαη κε ειηνπξνζηαζία θαη ζπρλά κε δπλαηφηεηα αεξηζκνχ. Οη πην ζπλεζηζκέλεο θαη απιέο κέζνδνη θπζηθνχ δξνζηζκνχ είλαη: Ζ ειηνπξνζηαζία (ζθίαζε) ηνπ θηηξίνπ, ε νπνία επηηπγράλεηαη κε δηάθνξνπο ηξφπνπο θαη κέζα, φπσο ε θπζηθή βιάζηεζε, ηα γεσκεηξηθά ζηνηρεία (πξνεμνρέο) ηνπ θηηξίνπ, ζθίαζηξα κφληκα ή θηλεηά, εμσηεξηθά ή εζσηεξηθά ησλ αλνηγκάησλ, παινπίλαθεο κε εηδηθέο επηζηξψζεηο ή εηδηθήο επεμεξγαζίαο (αλαθιαζηηθνί, επηιεθηηθνί ή ειεθηξνρξσκηθνί). Ο θπζηθφο εμαεξηζκφο κε θαηάιιειν ζρεδηαζκφ θαη ιεηηνπξγία ησλ αλνηγκάησλ ζην θέιπθνο θαη ζπξίδεο ζην πάλσ θαη θάησ ηκήκα ησλ δηαρσξηζηηθψλ εζσηεξηθψλ ηνίρσλ πνπ επηηξέπνπλ ηελ θίλεζε ηνπ αέξα ζηνπο εζσηεξηθνχο ρψξνπο. Ο λπρηεξηλφο δηακπεξήο αεξηζκφο είλαη ηδηαίηεξα απνηειεζκαηηθφο, ηδηαίηεξα ηηο ζεξκέο εκέξεο, θαηά ηηο νπνίεο ν εκεξήζηνο αεξηζκφο δελ είλαη δπλαηφο. Ο λπρηεξηλφο αεξηζκφο Σελ. 28 από 79

30 ζπλεηζθέξεη ζηελ απνζήθεπζε «δξνζηάο» ζηε ζεξκηθή κάδα ηνπ θηηξίνπ, κε απνηέιεζκα ηελ κεησκέλε επηβάξπλζε ηνπ θηηξίνπ θαηά ηελ επφκελε κέξα. Ζ ρξήζε αλεκηζηήξσλ, ηδηαίηεξα αλεκηζηήξσλ νξνθήο, εληζρχεη ην θαηλφκελν ηνπ θπζηθνχ αεξηζκνχ, κε ειάρηζηε θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Δπί πιένλ, ζπλεηζθέξεη ζηελ επίηεπμε ζεξκηθήο άλεζεο ζε ζεξκνθξαζίεο πςειφηεξεο απφ ηηο ζπλήζεηο (πεξίπνπ 2 κε 3 C), θαζψο κε ηελ θίλεζε ηνπ αέξα πνπ δεκηνπξγείηαη κεηαθέξεηαη ζεξκφηεηα απφ ην αλζξψπηλν ζψκα. Ζ ρξήζε ηεο ζεξκηθήο κάδαο γηα ηε κείσζε ησλ ζεξκνθξαζηαθψλ δηαθπκάλζεσλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ εηθνζηηεηξαψξνπ. Μείσζε ησλ εζσηεξηθψλ θεξδψλ ηνπ θηηξίνπ (ζεξκφηεηα πνπ παξάγεηαη απφ ηηο ειεθηξηθέο, θπξίσο ζπζθεπέο). Άιιεο κέζνδνη παζεηηθνχ δξνζηζκνχ πην ζχλζεηεο θαη φρη ηφζν επξείαο εθαξκνγήο, επηθέξνπλ επηπξφζζεηα νθέιε ςχμεο θαη είλαη: Θεξκηθή πξνζηαζία ηνπ θηηξηαθνχ πεξηβιήκαηνο κε ηερληθέο φπσο θπηεκέλν δψκα, αεξηδφκελν θέιπθνο, αλαθιαζηηθά επηρξίζκαηα εμσηεξηθψλ επηθαλεηψλ, θξάγκα αθηηλνβνιίαο. Δλίζρπζε ηνπ θπζηθνχ εμαεξηζκνχ κε πχξγνπο αεξηζκνχ ή ειηαθέο θακηλάδεο. Γξνζηζκφο κε εμάηκηζε λεξνχ κε ηερληθέο φπσο: επηθάλεηεο λεξνχ, πχξγνο δξνζηζκνχ, ςπθηηθέο κνλάδεο εμάηκηζεο (άκεζεο, έκκεζεο ή ζπλδπαζκέλεο εμάηκηζεο), ή θαη βιάζηεζε (κέζσ ηεο εμαηκηζνδηαπλνήο ησλ θπηψλ). Γξνζηζκφο κε απφξξηςε ηεο ζεξκφηεηαο ζηελ αηκφζθαηξα κε αθηηλνβνιία ζην λπρηεξηλφ νπξαλφ. Γξνζηζκφο κε απφξξηςε ηεο ζεξκφηεηαο απφ ην θηίξην ζηε γε κε αγσγή, (ππφζθαθα ή εκηππφζθαθα θηίξηα, ή ππεδάθην ζχζηεκα αγσγψλ θαη ελαιιάθηεο εδάθνπο-αέξα). Ο θπζηθφο θσηηζκφο ζηνρεχεη ζηελ επίηεπμε νπηηθήο άλεζεο κέζα ζηα θηίξηα, αιιά θαη ζηε γεληθφηεξε βειηίσζε ησλ ζπλζεθψλ δηαβίσζεο κέζα ζηνπο ρψξνπο, ζπλδπάδνληαο θσηηζκφ, δπλαηφηεηα αεξηζκνχ θαη αμηνπνίεζε θαη ξχζκηζε ηεο εηζεξρφκελεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Ηδηαίηεξε ζεκαζία θαηά ην ζρεδηαζκφ ησλ ζπζηεκάησλ θπζηθνχ θσηηζκνχ έρεη ε θαηά ην δπλαηφλ κεγαιχηεξε θάιπςε ησλ απαηηήζεσλ ζε θσηηζκφ απφ ην θπζηθφ θσο, αλάινγα κε ηε ρξήζε ηνπ θηηξίνπ θαη ηελ εξγαζία πνπ επηηειείηαη κέζα ζηνπο ρψξνπο. Σελ. 29 από 79

31 Μέζσ ησλ θαηάιιεισλ ζπζηεκάησλ θαη ηερληθψλ εμαζθαιίδεηαη ζηνπο εζσηεξηθνχο ρψξνπο επαξθήο πνζφηεηα (ζηάζκε θσηηζκνχ), αιιά θαη νκαιή θαηαλνκή, ψζηε λα απνθεχγνληαη έληνλεο δηαθνξνπνηήζεηο ηεο ζηάζκεο, νη νπνίεο πξνθαινχλ θαηλφκελν ζάκβσζεο. Σα ζπζηήκαηα θπζηθνχ θσηηζκνχ δηαθξίλνληαη ζε ηέζζεξηο κεγάιεο θαηεγνξίεο: Αλνίγκαηα ζηελ θαηαθφξπθε ηνηρνπνηία Αλνίγκαηα νξνθήο Αίζξηα Φσηαγσγνί Σα ζπζηήκαηα απηά ζπλδπάδνληαη κε ζπγθεθξηκέλεο ηερληθέο πνπ αθνξνχλ ζην ζρεδηαζκφ ησλ αλνηγκάησλ, ζηηο νπηηθέο ηδηφηεηεο ησλ παινπηλάθσλ, ζηα θσηνκεηξηθά ραξαθηεξηζηηθά επηθαλεηψλ ηνπ ρψξνπ θαη ησλ αλνηγκάησλ ηνπ (πθή, ρξψκα, θσηνδηαπεξαηφηεηα πιηθψλ) θαη ζηε ρξήζε αλαθιαζηήξσλ, γηα ηελ εμαζθάιηζε επάξθεηαο θαη νκαιήο θαηαλνκήο ηνπ θπζηθνχ θσηφο. Οη ζπλεζέζηεξεο ηερλνινγίεο θπζηθνχ θσηηζκνχ αθνξνχλ παινπίλαθεο κε ζπγθεθξηκέλεο ηδηφηεηεο, πξηζκαηηθά θσηνδηαπεξαηά ζηνηρεία, δηαθαλή κνλσηηθά πιηθά θαη αλαθιαζηήξεο (ξάθηα θσηηζκνχ ή αλαθιαζηηθέο πεξζίδεο). [4], [5] Ηιηαθή ελέξγεηα Δίλαη ε ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ ηνλ ήιην θαη αμηνπνηείηαη κέζσ ηερλνινγηψλ πνπ εθκεηαιιεχνληαη ηε ζεξκηθή θαη ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία ηνπ ήιηνπ κε ρξήζε κεραληθψλ κέζσλ γηα ηε ζπιινγή, απνζήθεπζε θαη δηαλνκή ηεο. Έλαο ηνκέαο πνπ αμηνπνηεί ηελ ειηαθή ελέξγεηα, είλαη ν Σνκέαο Πξνψζεζεο ησλ Παζεηηθψλ Ζιηαθψλ πζηεκάησλ ζε θηηξηαθέο εγθαηαζηάζεηο γηα ζέξκαλζε θαη θιηκαηηζκφ. Σν Κέληξν Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ θαη Δμνηθνλφκεζεο Δλέξγεηαο (ΚΑΠΔ) [27] παξέρεη ηελ απαηηνχκελε ηερληθή βνήζεηα θαη ηερλνινγία, κειεηά ηε ζθνπηκφηεηα θαη ην φθεινο ηεο εγθαηάζηαζεο θαη πξαγκαηνπνηεί έξεπλα κε πνιιέο εθαξκνγέο. Πεξηζζφηεξα γηα ηελ ειηαθή ελέξγεηα ζα δνχκε ζην επφκελν θεθάιαην θαη ζπγθεθξηκέλα ζηελ ελφηεηα 2.1. Δθεί ζα αλαθεξζνχλ φια φζα επεξεάδνπλ ηελ ειηαθή ελέξγεηα φπσο γηα παξάδεηγκα ε δηαθχκαλζε ζηελ δηάξθεηα ηεο εκέξαο θαη ε δηαθχκαλζε ζηελ δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Πέξα απφ απηά ζα αλαθεξζνχλ θάπνηα κεγέζε απφιπηα ρξήζηκα γηα ηα Σελ. 30 από 79

32 θσηνβνιηατθά φπσο γηα παξάδεηγκα είλαη θαη ε ππθλφηεηα ηζρχνο. Πεξηζζφηεξα ζηελ ελφηεηα 2.1 πνπ αθνινπζεί παξαθάησ. Σελ. 31 από 79

33 2 Ο ΚΔΦΑΛΑΙΟ Η ΗΛΙΑΚΗ ΔΝΔΡΓΔΙΑ ΚΑΙ ΣΑ ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΑ ΣΟΙΥΔΙΑ 2.1 Ο ήιηνο ωο πεγή ελέξγεηαο Με βάζεη ηα φζα είδακε ζην πξψην θεθάιαην, θαη εηδηθφηεξα ζηελ ελφηεηα ε ειηαθή ελέξγεηα είλαη κηα απφ ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο. Πεγή ηεο είλαη ν ήιηνο, φπσο θαη ησλ πιείζησλ άιισλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ. Δίλαη κηα απφ ηηο κεγαιχηεξεο δηαζέζηκεο πεγέο ελέξγεηαο κε ζπλνιηθή ηζρχ ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο ίζε κε TW [1]. Ο αξηζκφο απηφο απφ κφλνο ηνπ δελ ιέεη ηίπνηα. Δάλ φκσο αλαθεξζεί φηη νη ζπλνιηθέο ελεξγεηαθέο αλάγθεο ηεο γεο θαιχπηνληαη εάλ εθκεηαιιεπζεί ην έλα εθαηνκκπξηνζηφ ( ) απηνχ θαη κάιηζηα κε βαζκφ απφδνζεο κφλν 10% ηφηε γίλεηαη εχθνια αληηιεπηφ ην ηεξάζηην κέγεζνο ηεο πξνζπίπηνπζαο ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. ηελ επφκελε παξάγξαθν ζα αλαιπζεί ε πεγή ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο δειαδή ε ειηαθή αθηηλνβνιία. ηελ ζπλέρεηα ζα παξνπζηαζηνχλ νη κέζνδνη εθκεηάιιεπζεο ηεο (θάπνηεο απφ απηέο ήδε έρνπλ παξνπζηαζηεί ζηελ ελφηεηα 1.3.6). Σέινο, ζηελ ηειεπηαία παξάγξαθν ζα θαηαγξαθνχλ ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηα ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο πνπ ζηελ νπζία θαζνξίδνπλ ζε κεγάιν βαζκφ ηα αληίζηνηρα πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ Ηιηαθή αθηηλνβνιία Ζ ειηαθή αθηηλνβνιία άξα θαη ε ειηαθή ελέξγεηα έρεη σο πεγή ηεο ηνλ ήιην. Ο ήιηνο είλαη κφιηο έλα απφ ηα εθαηνληάδεο εθαηνκκχξηα άζηξα πνπ ππάξρνπλ ζην δηάζηεκα πνπ καο πεξηβάιιεη. Δίλαη απφ ηα κηθξνχ κεγέζνπο άζηξα κε δηάκεηξν ίζε κε 1, km (ζε ζχγθξηζε κε ηελ αθηίλα ηεο γεο ην κέγεζνο απηφ είλαη 109 θνξέο κεγαιχηεξν), έρεη φγθν ίζν κε 1, km 3 ( κεγαιχηεξνο απφ ηνλ φγθν ηεο γεο), έρεη κάδα ίζε κε 1, kg ( θνξέο βαξχηεξνο απφ ηελ γε) θαη βξίζθεηαη ζε κηα κέζε απφζηαζε ίζε κε 149, km απφ ηελ γε [11]. Ζ ζεξκνθξαζία ζηελ επηθάλεηα ηεο ειηαθήο ζθαίξαο είλαη ηεο ηάμεσο ησλ 6000 ν C, ηνπηθά φκσο κπνξεί λα θηάζεη θαη θάπνηεο θνξέο λα μεπεξάζεη ηελ ζεξκνθξαζία ησλ Σελ. 32 από 79

34 50000 o C. ηνλ ππξήλα ηνπ άζηξνπ νη ζεξκνθξαζίεο είλαη ηεο ηάμεσο ησλ o C. Σα ρεκηθά ζηνηρεία απφ ηα νπνία απνηειείηαη ν ήιηνο είλαη θπξίσο ην πδξνγφλα θαη ην ήιην. Αθξηβέζηεξα, ε ζχζηαζε ηνπ ήιηνπ είλαη θαηά 74,9% πδξνγφλν, θαηά 23,8% ήιην, θαηά 1% νμπγφλν, θαη 0,3% άλζξαθαο, 0,2% λένλ, 0,2% ζίδεξνο θαη άιια ζηνηρεία ζε πνιχ κηθξά πνζνζηά. Ζ ιεηηνπξγία ηνπ ήιηνπ είλαη ίδηα κε ηελ ιεηηνπξγία ελφο ππξεληθνχ αληηδξαζηήξα, ζηελ πξαγκαηηθφηεηα ν ήιηνο είλαη έλαο ηεξαζηίνπ κεγέζνπο ππξεληθφο αληηδξαζηήξαο. ε απηφλ ηνλ αληηδξαζηήξα εθηειείηαη ππξεληθή ζχληεμε, ζπγθεθξηκέλα, πδξνγφλν ζπληήθεηαη ζε ήιην. Σα κεγέζε απηήο ηεο ζχληεμεο είλαη ηεξάζηηα. Κάζε δεπηεξφιεπην 654 εθαηνκκχξηα ηφλνη πδξνγφλνπ ζπληήθνληαη ζε 650 εθαηνκκχξηα ηφλνπο ειίνπ. Βιέπνπκε φηη ζε απηή ηελ δηεξγαζία κφλν ε δηαθνξά ησλ 4 εθαηνκκπξίσλ ηφλσλ κεηαηξέπεηαη ζε ελέξγεηα - ειηαθή αθηηλνβνιία κέζσ παξαγσγήο αθηηλψλ γ, θσηνλίσλ πςειήο ελέξγεηαο θαη λεηξίλν. Απηφ ην πνζφ είλαη πνιχ κηθξφ γηα ην κέγεζνο ηνπ ήιηνπ φκσο ζε «γήηλεο δηαζηάζεηο» 1 κφλν γξακκάξην απφ ηελ παξαπάλσ πνζφηεηα πνπ ράλεηαη αληηζηνηρεί ζε ελέξγεηα πνπ παξάγεηαη απφ 20 ηφλνπο άλζξαθα. Ζ δηάξθεηα δσήο ηνπ ήιηνπ, φπσο θαη θάζε άιινπ αζηεξηνχ είλαη πεξηνξηζκέλε. Κάπνηα ζηηγκή, ηα θαχζηκα ηνπ, δειαδή ην πδξνγφλν, ζα ηειεηψζνπλ. Δθείλε ηελ ζηηγκή ην αζηέξη ζβήλεη. Με βάζε απηφ ε ειηαθή ελέξγεηα δελ ζα έπξεπε λα ζεσξείηαη αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο φκσο ε δηάξθεηα δσήο πνπ ελαπνκέλεη ζηνλ ήιην είλαη πεξίπνπ 5 δηζεθαηνκκχξηα έηε [29] («ιεηηνπξγεί» ήδε άιια 4,57 δηζεθαηνκκχξηα έηε). Κάζε ρξφλν παξάγεη ελέξγεηα ίζε κε 1, Joule ελψ ππάξρεη αθφκε δηαζέζηκε ελέξγεηα ίζε κε 1, Joule. Ζ δηάξθεηα δσήο είλαη ηφζν κεγάιε ζε ζρέζε κε ηελ αλζξψπηλε δσή πνπ πξαθηηθά ν ήιηνο ζεσξείηαη αλεμάληιεηνο θαη ε ειηαθή ελέξγεηα ζεσξείηαη αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο. Απφ φια ηα κεγέζε πνπ παξνπζηάζηεθαλ παξαπάλσ γηα ηνλ ήιην καο ελδηαθέξεη κνλάρα ε έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη κάιηζηα απηή πνπ θηάλεη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο θαη είλαη ζεσξεηηθά εθκεηαιιεχζηκε. Ζ ειηαθή αθηηλνβνιία πνπ θηάλεη ζηελ αηκφζθαηξά ηεο γεο είλαη ίζε κε TW, απφ απηή φκσο κφλν ηα TW θηάλνπλ ζηελ επηθάλεηα. Σν ππφινηπν πνζφ ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο αλαθιάηαη απφ ηα αλψηεξα ζηξψκαηα ηεο αηκφζθαηξαο πίζσ ζην δηάζηεκα. Απφ ην πνζφ πνπ δηαπεξλά ηα αλψηεξα ζηξψκαηα ηεο Σελ. 33 από 79

35 αηκφζθαηξαο ην 47% απνξξνθάηαη απφ απηήλ θαη απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Απφ απηή ηελ απνξξφθεζε πξνθαιείηαη ε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηεο γεο. Έλα άιιν πνζνζηφ, ηεο ηάμεσο ηνπ 23% αλαιψλεηαη θαη ζηελ νπζία δηακνξθψλεη ην θιίκα δεκηνπξγψληαο ηα θχκαηα, ηα ζαιάζζηα ξεχκαηα, ηνπο αλέκνπο θαη ηνλ θχθιν ηνπ λεξνχ θαη ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ θσηνζχλζεζε. ην ζρήκα 2.1 πνπ αθνινπζεί παξαθάησ παξνπζηάδεηαη ην δηάγξακκα ξνήο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηελ γε. Ζ εηζεξρφκελε ελέξγεηα γηα ην ζπγθεθξηκέλν παξάδεηγκα είλαη ίζε κε 342W/m 2. Σν λνχκεξν απηφ αληηζηνηρεί ζε ειηαθή ελέξγεηα ησλ ρσξψλ ηεο θεληξηθήο θαη βφξεηαο Δπξψπεο ή ζε ειηαθή ελέξγεηα πνπ ππάξρεη ηελ επνρή ηνπ ρεηκψλα ζηελ Διιάδα. ην δεμηφ ηκήκα ηεο εηθφλαο παξνπζηάδεηαη θαη ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ επεξεάδεη ηελ έμνδν ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο απφ ηελ αηκφζθαηξα, πίζσ ζην δηάζηεκα. Σρήκα 2.1: Δηάγξακκα ξνήο ειηαθήο ελέξγεηαο ζηελ γε [19] Ζ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πξηλ ηελ είζνδν ηεο ζηελ αηκφζθαηξα είλαη ίζε κε 1354W/m 2. Σν λνχκεξν απηφ νλνκάδεηαη θαη ειηαθή ζηαζεξά. Απφ ην λνχκεξν απηφ εάλ αθαηξεζεί ην 1/3 ην νπνίν θαη αλαθιάηαη άκεζα πίζσ ζην δηάζηεκα ηφηε ε ειηαθή ελέξγεηα (ή αιιηψο έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο) πνπ θηάλεη ζην επίπεδν ηεο γεο είλαη ίζε θαηά κέζν φξν κε 1000W/m 2. Ζ ειηαθή ελέξγεηα θηάλεη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο κε δχν κνξθέο, κε ηελ άκεζε αθηηλνβνιία θαη κε ηελ έκκεζε ή δηάρπηε αθηηλνβνιία. Ζ άκεζε αθηηλνβνιία είλαη ε αθηηλνβνιία ε νπνία θζάλεη θαηεπζείαλ ζηελ γε, φπσο άιισζηε δειψλεη θαη ην φλνκά ηεο. Ζ έκκεζε ή δηάρπηε αθηηλνβνιία είλαη απηή ε νπνία θζάλεη ζηελ γε αθνχ αιιάμεη θαηεχζπλζε Σελ. 34 από 79

36 ιφγσ ζχγθξνπζεο κε δηάθνξα ζσκαηίδηα ηεο αηκφζθαηξαο ή άιια εκπφδηα φπσο θηίξηα. Γηα παξάδεηγκα, κηα κέξα ρσξίο λεθψζεηο ε αθηηλνβνιία πνπ θζάλεη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο είλαη θπξίσο άκεζε. Μηα κέξα κε λεθψζεηο παξαηεξνχκε φηη ππάξρεη θσο αιιά ε κέξα είλαη πνιχ ζθνηεηλφηεξε. Δπίζεο ζηα ζηελά δξνκάθηα ησλ πφιεσλ, παξφιν πνπ ν ήιηνο δελ θηάλεη θάησ εληνχηνηο έρνπκε θσο ιφγσ ηεο δηάρπηεο αθηηλνβνιίαο. Ζ δηαθνξά ησλ δχν κνξθψλ ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο είλαη φηη ε δηάρπηε αθηηλνβνιία έρεη πνιχ κηθξφηεξε ελέξγεηα απφ ηελ άκεζε αθηηλνβνιία. Πέξα απφ ην κέγεζνο θαη ηελ πνηφηεηα ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο καο ελδηαθέξνπλ θαη νη παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ έληαζε ηεο. Σέηνηνη παξάγνληεο είλαη ε γεσγξαθηθή ζέζε ηεο ππφ κειέηε ηνπνζεζίαο θαη νη θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξαηνχλ ζε απηή. ηηο ρψξεο εγγχηεξα ζηνλ ηζεκεξηλφ, φπσο θαη ε Διιάδα, ε ειηαθή ελέξγεηα έρεη κεγαιχηεξε έληαζε ελψ ζηηο βνξεηφηεξεο ρψξεο έρεη κηθξφηεξε έληαζε. Αθξηβέζηεξα, ζηνλ ηζεκεξηλφ ε έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο είλαη ηξηπιάζηα ζε ζρέζε κε ηηο βνξεηφηεξεο ή ηηο λνηηφηεξεο ρψξεο ηνπ πιαλήηε. Απηφ κπνξεί λα παξαηεξεζεί θαη απφ ηελ εηθφλα 2.2 πνπ αθνινπζεί ηελ παξάγξαθν. ηελ εηθφλα απηή παξαηεξνχκε πφζν πνιχ έρεη επλνεζεί ε ρψξα καο πνπ έρεη ρξψκαηα πξάζηλν, θίηξηλν θαη πνξηνθαιί ελψ ε Κξήηε θηλείηαη ζε ειαθξά θφθθηλν ρξψκα. Απηφ θαίλεηαη αθφκε θαιχηεξα ζηνλ ράξηε ειηαθνχ δπλακηθνχ ηεο Διιάδνο φπσο ηνλ δίλεη ζε δηάθνξα ζπγγξάκκαηα ην ΚΑΠΔ Σελ. 35 από 79

37 Σρήκα 2.2: Εηήζηα έθζεζε ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ηνπ πιαλήηε ζε kwh/m 2[20] Σρήκα 2.3: Εηήζηα έθζεζε ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ηεο Ειιάδνο ζε kwh/m 2[27] ε ςειά βνπλά ε έληαζε απμάλεηαη θαζψο ηα ζσκαηίδηα ηεο αηκφζθαηξαο πνπ απνξξνθνχλ ελέξγεηα είλαη ιηγφηεξα πάλσ ζε έλα βνπλφ πςνκέηξνπ 2000 κέηξσλ, θηίξηα δελ ππάξρνπλ θαη πνιιέο θνξέο νη λεθψζεηο βξίζθνληαη ζε ρακειφηεξν πςφκεηξν. Ζ κέζε έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο είλαη πνιχ κεγαιχηεξε ζε πεξηνρέο κε θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο παξφκνηεο ηεο ρψξαο καο δειαδή ρσξίο πνιιέο λεθψζεηο ελψ είλαη πνιχ κηθξφηεξε ζε πεξηνρέο κε θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο φπσο ζηελ Αγγιία κε ηηο παξαηεηακέλεο λεθψζεηο. Πέξα απφ ηα ηνπηθά ραξαθηεξηζηηθά καο ελδηαθέξεη θαη ε δηαθχκαλζε ηεο έληαζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ηφζν ζηηο ηέζζεξηο επνρέο ηνπ έηνπο φζν θαη θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο εκέξαο. Ζ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο κεηαβάιιεηαη αλαιφγσο ησλ ηεζζάξσλ επνρψλ ηνπ έηνπο. Γηα ην βφξεην εκηζθαίξην παίξλεη ηελ κέγηζηε ηηκή ηεο ην θαινθαίξη θαη ηελ ειάρηζηε ηνλ ρεηκψλα. Σελ άλνημε θαη ην θζηλφπσξν νη ηηκέο είλαη ζην κέζν. Ο ιφγνο πνπ ζπκβαίλεη απηφ Σελ. 36 από 79

38 είλαη ε πεξηζηξνθή ηεο γεο γχξσ απφ ηνλ ήιην. Λφγσ απηήο ηεο πεξηζηξνθήο θάπνηα επνρή ηνπ ρξφλνπ (ην θαινθαίξη) κηα πεξηνρή βξίζθεηαη εγγχηεξα ζηνλ ήιην ελψ θάπνηα άιιε επνρή (ρεηκψλαο) κηα πεξηνρή βξίζθεηαη πην καθξηά απφ ηνλ ήιην. Σν θαινθαίξη ην βφξεην εκηζθαίξην, παξφιν πνπ είλαη καθξχηεξα απφ ηνλ ήιην ζε ζρέζε κε ηνλ ρεηκψλα, «βιέπεη» πην πνιιέο ψξεο ηεο εκέξαο ηνλ ήιην ιφγσ ηεο θιίζεο ηεο γεο. Απηφ ζπλεπάγεηαη φηη δέρεηαη ειηαθή αθηηλνβνιία κεγαιχηεξεο έληαζεο. Σνλ ρεηκψλα «βιέπεη» πνιχ ιηγφηεξεο ψξεο ηνλ ήιην θαη παξφιν πνπ είλαη εγγχηεξα ζηνλ ήιην ε γε ε έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο είλαη πνιχ κηθξφηεξε. ηελ βφξεηα Δπξψπε ε έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ηνλ ρεηκψλα, ιφγσ ησλ πεξηνξηζκέλσλ σξψλ ειηφπησζεο ηεο εκέξαο, είλαη ίζε κε ην 1/10 απφ ηελ έληαζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ην θαινθαίξηα. ην λφηην εκηζθαίξην ηζρχνπλ ηα ίδηα κφλν πνπ ην θαινθαίξη ζπκπίπηεη κε ηνλ ρεηκψλα θαη ν ρεηκψλαο κε ην θαινθαίξη ηνπ βνξείνπ εκηζθαηξίνπ. ηελ εηθφλα 2.3 παξνπζηάδεηαη ε ζέζε ηεο γεο ζε ζρέζε κε ηνλ ήιην ηηο ηέζζεξεηο επνρέο ηνπ ρξφλνπ. Σρήκα 2.4: Θέζε ηεο γεο ζε ζρέζε κε ηνλ ήιην γηα ηηο ηέζζεξηο επνρέο ηνπ ήιηνπ (κε NH ζπκβνιίδεηαη ην βόξεην εκηζθαίξην) [12] Πέξαλ ηεο ζέζεο ηεο γεο, ηνλ ρεηκψλα είλαη απμεκέλεο νη λεθψζεηο, ιφγσ θιηκαηνινγηθψλ ζπλζεθψλ, νη νπνίεο πεξηνξίδνπλ ηελ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο (θαζψο πεξηνξίδνπλ ην πνζνζηφ ηεο άκεζεο αθηηλνβνιίαο θαη απμάλνπλ ην πνζνζηφ ηεο δηάρπηεο) πνπ πξνζπίπηεη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Υαξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα ε Μεγάιε Βξεηαλία φπνπ ηνλ ρεηκψλα ε ειηαθή αθηηλνβνιία, θαηά έλα πνζνζηφ ηεο ηάμεσο ηνπ 85% [4], απνηειείηαη απφ δηάρπηε αθηηλνβνιία. Γηαθχκαλζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ππάξρεη θαη θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο εκέξαο. Λφγσ ηεο πεξηζηξνθήο ηεο γεο γχξσ απφ ηνλ άμνλα ηεο θάπνηεο ψξεο ηεο εκέξα κηα πεξηνρή βιέπεη ηνλ ήιην θαη εθηίζεηαη ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία θαη ηηο ππφινηπεο ψξεο βξίζθεηαη ζε εθ Σελ. 37 από 79

39 δηακέηξνπ αληίζεηε ζέζε θαη έηζη δέρεηαη κεδεληθή αθηηλνβνιία. Σν κέγηζην ηεο έληαζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο παξνπζηάδεηαη ην κεζεκέξη, κε ηελ πξνυπφζεζε φηη δελ ζα εκθαληζηνχλ λεθψζεηο. ην δηάγξακκα ηνπ ζρήκαηνο 2.4 παξνπζηάδεηαη ε δηαθχκαλζε ηεο έληαζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο εκέξαο, ζηα ηέζζεξα ειηνζηάζηα ηνπ έηνπο. Σρήκα 2.5: Δηαθύκαλζε έληαζεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαηά ηηο επνρέο θαη θαηά ην εηθνζηηεηξάσξν [29] Μέζνδνη εθκεηάιιεπζεο ειηαθήο ελέξγεηαο ηελ ακέζσο παξαπάλσ ελφηεηα παξνπζηάζηεθε ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν παξάγεηαη ε ειηαθή ελέξγεηα, ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν θηάλεη ζηελ γε θαη εηζρσξεί ζηελ αηκφζθαηξα, ην πνζφ πνπ ελ ηέιεη πίπηεη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο θαη ην πψο επεξεάδεηαη ζε ζρέζε κε ηελ γεσγξαθηθή ζέζε κηαο πεξηνρήο, ζε ζρέζε κε ηελ επνρή ηνπ έηνπο θαη ζε ζρέζε κε ηελ ψξα ηεο εκέξαο. Γελ έρνπκε αζρνιεζεί θαζφινπ κέρξη ηψξα κε ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν ζα εθκεηαιιεπηνχκε ηελ ειηαθή ελέξγεηα. ηελ κνξθή πνπ ηελ ζπλαληνχκε δελ κπνξνχκε λα ηελ ρξεζηκνπνηήζνπκε, πξέπεη λα ηελ κεηαηξέςνπκε ζε κηα κνξθή ελέξγεηαο ρξήζηκε γηα ηνλ άλζξσπν. Οη δχν ρξεζηκφηεξεο κνξθέο ελέξγεηαο γηα ηνλ άλζξσπν είλαη ν ειεθηξηζκφο θαη ε ζεξκφηεηα. Ζ δπλαηφηεηα άκεζεο κεηαηξνπήο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζε ειεθηξηζκφ θαη ζεξκφηεηα καο δίλεη ηελ δπλαηφηεηα λα ηελ αμηνπνηήζνπκε. Σελ. 38 από 79

40 Οη κέζνδνη αμηνπνίεζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο είλαη νη παξαθάησ: Παξαγσγή ρεκηθψλ θαπζίκσλ: χγρξνλεο ηερλνινγίεο, νη νπνίεο πάλησο βξίζθνληαη άιιεο ζε πεηξακαηηθφ ζηάδην θαη άιιεο βξίζθνπλ πνιχ κηθξή εθαξκνγή, παξάγνπλ είηε βηνθαχζηκα (κε ηελ αλάπηπμε δηαθφξσλ θπηψλ γηα ηελ παξαγσγή μπιείαο [4] ), είηε πδξνγφλν (ην νπνίν απφ πνιινχο επηζηήκνλεο ζεσξείηαη ην θαχζηκν ηνπ κέιινληνο) κε ηελ ρξήζε ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Υαξαθηεξηζηηθή είλαη ε ηερλνινγία HYDROSOL [30], ε νπνία βαζίδεηαη ζηελ θσηνειεθηξφιπζε ηνπ λεξνχ κε ηελ νπνία παξάγεηαη πδξνγφλν. Με ηελ ρξήζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ην κφξην ηνπ λεξνχ δηαζπάηε θαη παξάγεηαη πδξνγφλν. ην ζρήκα 2.5 παξνπζηάδεηαη απηή ε ηερλνινγία. Σρήκα 2.6: Μέζνδνο παξαγσγήο ρεκηθώλ θαπζίκσλ HYDROSOL κέζσ ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο [30] Άκεζε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο: Με ηερλνινγίεο νη νπνίεο εδψ θαη κηα εηθνζαεηία βξίζθνπλ νινέλα θαη κεγαιχηεξε απήρεζε ζηελ αγνξά ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ε ειηαθή ελέξγεηα κεηαηξέπεηαη άκεζα ζε ειεθηξηζκφ. Ζ γλσζηφηεξε ηερλνινγία θαη επξχηεξα εθαξκνζκέλε είλαη ηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα. Τπάξρνπλ θαη άιιεο κέζνδνη κεηαηξνπήο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο άκεζα ζε ειεθηξηθή (κέζσ ηνπ ζεξκνειεθηξηθνχ ή ηνπ ζεξκηνληθνχ θαηλνκέλνπ Σζηιηγθηξίδεο [4] ) αιιά έρνπλ πνιχ κηθξνχο βαζκνχο απφδνζεο θαη δελ βξίζθνπλ εθαξκνγέο. Πξαθηηθά φηαλ κηιάκε γηα άκεζε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ ηνλ ήιην ελλννχκε ηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα. Δπξχηεξε αλάιπζε ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ ζα γίλεη ζηελ πνξεία ηεο εξγαζίαο. Παξαγσγή ζεξκφηεηαο: Απηή ε κέζνδνο αμηνπνίεζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο είλαη ε πην δηαδεδνκέλε (ή ήηαλ ηνπιάρηζηνλ κέρξη ηελ εμάπισζε ησλ θσηνβνιηατθψλ ηα ηειεπηαία έηε) θαη ν ιφγνο είλαη φηη ε ζεξκφηεηα κπνξεί λα αμηνπνηεζεί κε πνιινχο ηξφπνπο. πγθεθξηκέλα, ε παξαγφκελε ζεξκφηεηα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ Σελ. 39 από 79

41 παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο, γηα ηελ ζέξκαλζε θαη ηελ ςχμε ρψξσλ θαη γηα ηελ θίλεζε ζηξνβίισλ θαη ηελ έκκεζε παξαγσγή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο. Σα ζπζηήκαηα ηα νπνία παξάγνπλ ζεξκφηεηα νλνκάδνληαη ζεξκηθά ειηαθά ζπζηήκαηα. Ζ εξγαζία ζηελ πνξεία ηεο ζα εμεηδηθεπηεί ζηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα, ζηελ ζπλέρεηα ηνπ θεθαιαίνπ ζα γίλεη κηα εμεηδηθεπκέλε αλαθνξά ζε απηά θαη ζηα επφκελα θεθάιαηα ζα ππάξμεη αλάιπζε ηεο αγνξάο ησλ θσηνβνιηατθψλ θαη δηάθνξεο εθαξκνγέο ηνπο ζηνλ ειιεληθφ ρψξν. Χο επίινγνο ηεο ελφηεηαο πνπ αθνξά ηελ ειηαθή ελέξγεηα ζα ηνπνζεηεζνχλ ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηα πνπ παξνπζηάδεη ε ειηαθή ελέξγεηα Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα εθκεηάιιεπζεο ειηαθήο ελέξγεηαο Ζ ειηαθή ελέξγεηα παξνπζηάδεη δχν πνιχ κεγάια κεηνλεθηήκαηα ηα νπνία δελ ηελ θαζηζηνχλ ειθπζηηθή σο κνξθή ελέξγεηαο θαη δπζθνιεχνπλ πνιχ ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο. Ζ δηαθχκαλζε ηεο έληαζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαηά ηηο επνρέο θαη θαηά ην 24ψξν, φπσο παξνπζηάζηεθε ζηελ ελφηεηα είλαη έλα απφ απηά ηα δχν κεγάια κεηνλεθηήκαηα ηεο. Σν δεχηεξν είλαη ε κηθξή ππθλφηεηα ελέξγεηαο δειαδή ε κηθξή δηαζέζηκε ελέξγεηα αλά κνλάδα επηθάλεηαο (ηα 1000W/m 2 είλαη κφιηο ην 1/35 ηεο ελέξγεηαο πνπ κπνξεί λα παξάμεη ε ίδηα ζεξκαηλφκελε επηθάλεηα ελφο αηκνιέβεηα [4] ). Ζ κηθξή ππθλφηεηα ζπλεπάγεηαη αλάγθε γηα πνιχ κεγάιεο επηθάλεηεο έηζη ψζηε έλα έξγν εθκεηάιιεπζεο ειηαθήο ελέξγεηαο λα είλαη βηψζηκν. Απηά ηα δχν κεηνλεθηήκαηα έρνπλ θξαηήζεη ηελ ειηαθή ελέξγεηα ζε πνιχ κηθξά πνζνζηά ζην ζπλνιηθφ ηζνδχγην ελέξγεηαο. Ο ιφγνο είλαη φηη ιφγσ ησλ δχν παξαπάλσ κεηνλεθηεκάησλ νη κέζνδνη εθκεηάιιεπζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ήηαλ νηθνλνκηθά αζχκθνξνη φζν νη ηηκέο ηνπ πεηξειαίνπ ήηαλ ρακειέο. Απφ ην ηειεπηαίν μεθηλνχλ φκσο θαη ηα πιενλεθηήκαηα ηεο. Σα θέξδε πνπ πξνζθέξνπλ ηψξα ζηνπο επελδπηέο ζε ζχγθξηζε κε ην πεηξέιαην ηνπ νπνίνπ νη ηηκέο είλαη πνιχ πςειφηεξεο απφ ην 2008 θαη εληεχζελ, νη κεδεληθνί ξχπνη πνπ πεξηνξίδνπλ ηελ αλάγθε γηα αγνξά ξχπσλ απφ ηελ αξρή παξαγσγήο ελέξγεηαο, ηα κεδεληθά έμνδα ζπληήξεζεο θαη ηα ειάρηζηα έμνδα γηα εμνπιηζκφ θαη πξνζσπηθφ είλαη ηα ζνβαξά πιενλεθηήκαηα ηεο πνπ ηελ θαζηζηνχλ ειθπζηηθή σο επέλδπζε. Πέξαλ απηψλ, ην αλεμάληιεην ηεο πεγήο θαη νη κεδεληθνί ξχπνη είλαη ηα ζνβαξφηεξα πιενλεθηήκαηα ηεο ειηαθήο ελέξγεηα πνπ ηελ θαζηζηνχλ ειθπζηηθή σο θηιηθή πξνο ην πεξηβάιινλ επέλδπζε. Ζ σξίκαλζε ηεο νηθνινγηθήο ζθέςεο ζηηο δπηηθέο ρψξεο θαη ηα κεγάια Σελ. 40 από 79

42 θέξδε πνπ πιένλ απνθέξεη ε ειηαθή ελέξγεηα νδήγεζαλ ζε ηεξάζηηα αχμεζε ηελ αγνξά ηεο [4], [11], [12], [19], [20], [29], [30], [31], [32] ειηαθήο ελέξγεηαο. 2.2 Σα θωηνβνιηαϊθά ζηνηρεία ωο κέζνδνο εθκεηάιιεπζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο Ζ ειηαθή ελέξγεηα, φπσο είδακε ζηελ πξνεγνχκελε ελφηεηα ηνπ θεθαιαίνπ είλαη άθζνλε θαη κπνξεί λα θαιχςεη πιήξσο ηηο αλάγθεο ηνπ πιαλήηε ζε ελέξγεηα. Με θάπνην ηξφπν φκσο πξέπεη λα γίλεη ε κεηαηξνπή ηεο ζε ειεθηξηζκφ έηζη ψζηε λα ηελ εθκεηαιιεπηνχκε. Απηφο ν ηξφπνο είλαη ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. ε απηή ηελ ελφηεηα ηνπ δεπηέξνπ θεθαιαίνπ ζα αζρνιεζνχκε θαη αξρήλ κε ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία, ηελ ιεηηνπξγία θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο θαη ζηελ ζπλέρεηα ζα αζρνιεζνχκε κε ηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα. Πξηλ απφ φια απηά φκσο ζα γίλεη κηα ζχληνκε αλαθνξά ζηελ ζχληνκε ηζηνξία ησλ θσηνβνιηατθψλ Ιζηνξηθή δηαδξνκή Σα θσηνβνιηατθά κεηξνχλ θάηη ιηγφηεξν απφ 200 ρξφληα ηζηνξίαο, είλαη κηα ζρεηηθά ζχγρξνλε αλαθάιπςε. Ζ ηζηνξία ηνπ μεθηλάεη ην 1839, ρξνληά θαηά ηελ νπνία ν Γάιινο θπζηθφο Edmond Becquerel αλαθάιπςε ην θσηνβνιηατθφ θαηλφκελν. Ζ αλαθάιπςε ηνπ έγηλε ηπραία. Δλψ πεηξακαηηδφηαλ κε κηα ειεθηξνιπηηθή επαθή, θαηαζθεπαζκέλε απφ δχν κεηαιιηθά ειεθηξφδηα παξαηήξεζε φηη θάπνηα κίγκαηα απέδηδαλ κεγαιχηεξν ειεθηξηθφ θνξηίν φηαλ ήηαλ εθηεζεηκέλα ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία. Πιήξεο πεξηγξαθή ηνπ θσηνβνιηατθνχ θαηλνκέλνπ ζα αθνινπζήζεη ζηελ ελφηεηα Δπφκελνο ζηαζκφο ζηελ ηζηνξία ησλ θσηνβνιηατθψλ είλαη ην Δθείλε ηελ ρξνληά, ν Γεξκαλφο θπζηθφο Hertz κειέηεζε επηζηακέλα ην θσηνβνιηατθφ θαηλφκελν ζηα ζηεξεά πιηθά θαη δηεμήγαγε θαη κεηξήζεηο. πγθεθξηκέλα αζρνιήζεθε ηδηαίηεξα κε ην ζειήλην, Se, ζην νπνίν θαηάθεξε λα κεηξήζεη βαζκφ απφδνζεο έσο θαη 2%. Οη βαζκνί απφδνζεο ήηαλ ηφζν κηθξνί πνπ δελ ππήξρε ε παξακηθξή ζθέςε γηα εθκεηάιιεπζε έηζη γηα πνιιά έηε νη επηζηήκνλεο παξακέιεζαλ ην ζπγθεθξηκέλν ζέκα. Δληνχηνηο, ακέζσο κεηά ηνλ Β Παγθφζκην Πφιεκν, θαηαζθεπάζηεθε ην πξψην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν. Ο Πνισλφο Czochralski θαηάθεξε λα αλαπηχμεη γξακκή παξαγσγήο Σελ. 41 από 79

43 κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ πςειήο θαζαξφηεηαο έηζη επηηεχρζεθαλ βαζκνί απφδνζεο πέξαλ ηνπ 4%. Απηφ ήηαλ ζηελ νπζία ην εθαιηήξην γηα ηελ αλάπηπμε ησλ θσηνβνιηατθψλ. ηελ πνξεία ησλ εηψλ, θαη κε ηηο δηάθνξεο πεηξειατθέο θξίζεηο ππήξραλ ηα νηθνλνκηθά θίλεηξα γηα άλζεζε ηνπ επαγγέικαηνο απηνχ. Δπφκελνο ζηαζκφο ζηελ ηζηνξία ησλ θσηνβνιηατθψλ ην Απηφ ην έηνο, κηα νκάδα κεραληθψλ απνηεινχκελε απφ ηνπο Fuller, Pearson θαη Chapin θαηαζθεχαζε ην πξψην θσηνβνιηατθφ ππξηηίνπ απφ εκηαγσγφ p n. Σν ζπγθεθξηκέλν ζηνηρείν έθηαλε ζηελ ηδηαίηεξα πςειή γηα ηελ επνρή απφδνζε ηνπ 6%. Απηή ε θαηαζθεπή έθαλε ζηελ νπζία ζειθηηθφ ην θσηνβνιηατθφ σο νηθνλνκηθή επέλδπζε. Έηζη πιένλ μεθηλάεη λα ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηελ βηνκεραλία ηνπ δηαζηήκαηνο ψζηε λα δίδεη ειεθηξηθή ελέξγεηα εθκεηαιιεπφκελν ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ζηνπο δνξπθφξνπο. Σν 1958 ν ακεξηθάληθνο δνξπθφξνο Vanguard I έρεη σο βνεζεηηθή πεγή ελέξγεηαο 6 θσηνβνιηατθά ζηνηρεία ππξηηίνπ θαη έγηλε ν πξψηνο δνξπθφξνο πνπ είρε θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. Αξγφηεξα, ηελ ίδηα ρξνληά, ηέζεθε ζε ηξνρηά ζνβηεηηθφο δνξπθφξνο κε απνθιεηζηηθή πεγή ελέξγεηαο ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. ηελ ζπλέρεηα νη εμειίμεηο είλαη ξαγδαίεο. Σν 1962 εκθαλίδεηαη ε κεγαιχηεξε επίγεηα εθαξκνγή θσηνβνιηατθψλ απφ ηελ εηαηξία Sharp ζε έλα θάξν ζηελ Ηαπσλία. Σν 1972 νη Lindmayer θαη Allison θαηαζθεχαζαλ θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν ππξηηίνπ κε βαζκφ απφδνζεο 14%. Σν 1981 πέηαμε ην πξψην αεξνπιάλν πνπ ηξνθνδνηείηαη απφ ηζρχ παξαγφκελε απφ θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. Δπξφθεηην γηα ην Solar Challenge ην νπνίν πέηαμε πάλσ απφ ην ζηελφ ηεο Μάγρεο. Σξηάληα ρξφληα κεηά απηφ είλαη επίθαηξν γηαηί έγηλε ε πξψηε ειηαθή πηήζε κε ην αεξνζθάθνο ηεο Solar Impulse ην νπνίν πξαγκαηνπνίεζε ηελ δηαδξνκή απφ ηελ Διβεηία (έλα πεξηθεξεηαθφ αεξνδξφκην ην Payeme) ζην Βέιγην (ζην αεξνδξφκην ησλ Βξπμειιψλ) κε κνλαδηθφ κεηνλέθηεκα ηνλ ρξφλν ησλ 13 σξψλ πνπ απαηηήζεθε γηα λα νινθιεξσζεί ε πηήζε. [37] ηελ εηθφλα παξαθάησ βιέπνπκε ην ζθάθνο απηφ. Σελ. 42 από 79

44 Σρήκα 2.7: Τν πξώην ειηαθό αεξνζθάθνο πνπ πξαγκαηνπνίεζε νινθιεξσκέλε πηήζε, θαηαζθεπαζκέλν από ηελ Solar Impulse [37] Ο πξψηνο ζηαζκφο κε θσηνβνιηατθά ζηνηρεία θαηαζθεπάζηεθε ην 1983 ζηελ Βηθηξνβίι θαη είρε ηζρχ 1MW. Γεληθά ην ζεκείν θακπήο γηα ηα θσηνβνιηατθά ήηαλ ε πεηξειατθή θξίζε ηνπ ε απηή ηελ θξίζε απμήζεθε θαηαθφξπθα ην θφζηνο ηνπ πεηξειαίνπ κε απνηέιεζκα νη επελδχζεηο ζε θσηνβνιηατθά λα κελ είλαη πιένλ πνιχ αθξηβφηεξεο ζε ζρέζε κε ηηο επελδχζεηο γηα παξαγσγή ξεχκαηνο απφ ηα νξπθηά θαχζηκα. Μέρξη ην 1973 κεγαιχηεξνο θαηαλαισηήο θσηνβνιηατθψλ ήηαλ ε NASA ελψ απφ εθεί θαη πέξα πιένλ κεγαιχηεξνο θαηαλαισηήο θσηνβνιηατθψλ ήηαλ εγθαηαζηάζεηο ελέξγεηαο ζε φιν ηνλ πιαλήηε Λεηηνπξγία Ζ ιεηηνπξγία ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ βαζίδεηαη ζην θσηνβνιηατθφ θαηλφκελν. Σν θσηνβνιηατθφ θαηλφκελν είλαη κηα θπζηθή δηεξγαζία θαηά ηελ νπνία ε παξαγφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα πξνέξρεηαη θαηεπζείαλ απφ ηα θσηφληα ηεο ειεθηξηθήο αθηηλνβνιίαο. Πνην ζπγθεθξηκέλα, δχν αλφκνηα πιηθά, φηαλ βξεζνχλ ζε ζηελή επαθή κεηαμχ ηνπο, θαη ππφ ηελ επίδξαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ιεηηνπξγνχλ σο έλα ειεθηξηθφ ζηνηρείν. ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία, ηα δχν αλφκνηα πιηθά είλαη δχν εκηαγσγνί κε πξνζαξκνζκέλα ειεθηξφδηα ζηελ εκπξφζζηα θαη ηελ νπίζζηα πιεπξά ηνπο. Υξεζηκνπνηνχληαη εκηαγσγνί γηαηί παξνπζηάδνπλ πνιχ κεγάιε θσηναγσγηκφηεηα. ηνπο εκηαγσγνχο πξνζηίζεληαη άιια φκνηα ζηνηρεία ηα νπνία πεξηέρνπλ είηε έλα πεξηζζφηεξν είηε έλα ιηγφηεξν ειεθηξφλην απφ απηνχο. Γηα παξάδεηγκα εάλ ν εκηαγσγφο είλαη ππξίηην (ην ζπλεζέζηεξν γηα ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία) ηφηε πξνζηίζεληαη άηνκα αξζεληθνχ ή θσζθφξνπ θαη δεκηνπξγνχληαη εκηαγσγνί κε έλα επηπιένλ ειεθηξφλην (νλνκάδνληαη εκηαγσγνί ηχπνπ Ν απφ ην Negative) ή άηνκα βνξίνπ θαη Σελ. 43 από 79

45 δεκηνπξγνχληαη εκηαγσγνί κε έλα ιηγφηεξν ειεθηξφλην ή αιιηψο κε κηα νπή (νλνκάδνληαη εκηαγσγνί ηχπνπ P απφ ην Positive). Ζ δηαδηθαζία απηή νλνκάδεηαη λάξθσζε ή εκθχηεπζε. ηηο ηξεηο εηθφλεο πνπ αθνινπζνχλ παξαθάησ θαίλεηαη έλα άηνκν ππξηηίνπ δηζδηάζηαην. ηελ πξψηε πεξίπησζε δελ ππάξρεη θακηά πξνζζήθε. ηελ δεχηεξε πεξίπησζε ππάξρεη πξνζζήθε αηφκνπ θσζθφξνπ κε απνηέιεζκα λα ππάξρεη έλα πιενλάδνλ ειεθηξφλην (κε ξνδ ρξψκα) θαη λα δεκηνπξγείηαη έλαο εκηαγσγφο ηχπνπ N. ηελ ηξίηε εηθφλα ππάξρεη πξνζζήθε ελφο αηφκνπ βνξίνπ κε απνηέιεζκα λα ππάξρεη κηα ηξχπα (κε καχξν ρξψκα) θαη λα δεκηνπξγείηαη έλαο εκηαγσγφο ηχπνπ P. Σρήκα 2.8: Δεκηνπξγία εκηαγσγώλ ηύπνπ N θαη P [34] Έλα θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν (θσηνβνιηατθή θπςέιε) θαηαζθεπάδεηαη απφ δχν εκηαγσγνχο, έλα ηχπνπ N θαη έλα ηχπνπ P. Γχν ιεπηά ζηξψκαηα, έλα απφ θάζε εκηαγσγφ ηνπνζεηνχληαη ην έλα πάλσ ζην άιιν. Δάλ απηά ηα ζηξψκαηα εθηεζνχλ ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ηφηε, κε ηελ βνήζεηα ησλ θσηνλίσλ πςειήο ελέξγεηαο πνπ ππάξρνπλ ζε απηήλ, εκθαλίδεηαη ξνή ειεθηξνλίσλ. Ζ ξνή ειεθηξνλίσλ θαη νπζίαλ είλαη ην ειεθηξηθφ ξεχκα. Ζ έληαζε ηνπ ξεχκαηνο απηνχ εμαξηάηαη θπξίσο απφ ην εκβαδφλ ηεο επηθάλεηαο ησλ εκηαγσγψλ θαη απφ ηελ πεξηεθηηθφηεηα ηεο αθηηλνβνιίαο ζε θσηφληα. ηελ εηθφλα πνπ παξαηίζεηαη παξαθάησ παξνπζηάδεηαη έλα δεχγνο εκηαγσγψλ N θαη P θαη ε ιεηηνπξγία ηνπο θαηά ηελ έθζεζε ηνπο ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία. ηελ νπζία παξνπζηάδεηαη ε ιεηηνπξγία ελφο θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ. Σελ. 44 από 79

46 Σρήκα 2.9: Φσηνβνιηατθό θαηλόκελν [29] Γηα λα ελεξγνπνηεζεί ν κεραληζκφο ηνπ θσηνβνιηατθνχ θαηλνκέλνπ πξέπεη έλα θσηφλην, ζσζηήο ελέξγεηαο λα δηεηζδχζεη ζην θχηηαξν θαη λα ζπλαληήζεη έλα άηνκν ππξηηίνπ. Σφηε, έλα ειεθηξφλην κεηαηνπίδεηαη αθήλνληαο πίζσ ηνπ κηα ηξχπα. Σν ειεθηξφλην απηφ έρεη ηελ ηάζε λα κεηαθηλείηαη πξνο ην πάλσ κέξνο ελψ ε ηξχπα έρεη ηελ ηάζε λα κεηαηνπίδεηαη πξνο ην θάησ κέξνο απφ ηελ δψλε δηαζηαχξσζεο. Σν ειεθηξφλην θηάλεη ζην ζεκείν ζπγθνκηδήο ηνπ ξεχκαηνο, δεκηνπξγεί ξεχκα ζην εμσηεξηθφ ειεθηξηθφ θχθισκα θαη θαηαιήγεη ζην θάησ κέξνο ηνπ ζηνηρείνπ φπνπ θαη επαλαζπλδέεηαη κε ηελ ηξχπα. Δάλ ην θσηφλην έρεη πςειφηεξε ελέξγεηα ηφηε ζα γίλεη αθξηβψο ε ίδηα δηαδηθαζία θαη απιψο ζα απμεζεί ιίγν ε ζεξκνθξαζία ηνπ θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ. Δάλ ην θσηφλην έρεη κηθξφηεξε ελέξγεηα ηφηε ζα δηαπεξάζεη ην άηνκν ηνπ ππξηηίνπ ρσξίο λα ην ελεξγνπνηήζεη, ρσξίο λα γίλεη θακηά αιιαγή ζε απηφ. Έλα πνιχ κηθξφ πνζνζηφ ησλ θσηνλίσλ ζα αλαθιαζηεί παξά ην γεγνλφο φηη ην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν είλαη επηζηξσκέλν κε αληηαλαθιαζηηθέο βαθέο Σύπνη θωηνβνιηαϊθώλ ζηνηρείωλ Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία, θαηά πιεηνςεθία (πέξα απφ ην 90% [34] ) είλαη θαηαζθεπαζκέλα απφ ππξίηην. Σν ππξίηην ζηελ νπζία είλαη ε άκκνο. Καη αθξίβεηαλ ε άκκνο είλαη ην δηνμείδην ηνπ ππξηηίνπ. Ο θχξηνο ιφγνο πνπ επηθξάηεζε ην ππξίηην σο θχξην πιηθφ είλαη ε κεγάιε ηερληθή θαη επηζηεκνληθή γλψζε γηα ην πιηθφ απηφ απφ ηελ δεθαεηία ηνπ Δίλαη απφιπηα γλσζηέο ηφζν νη ρεκηθέο φζν θαη νη ειεθηξνληθέο ηδηφηεηεο ηνπ έηζη νη βηνκεραλίεο επέλδπζαλ πνιιά ρξήκαηα γηα έξεπλα θαη θαηαζθεπή θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ απφ ην ππξίηην. Σελ. 45 από 79

47 Έλαο δεχηεξνο ιφγνο πνπ επηθξάηεζε είλαη γηαηί ην βξίζθνπκε ζε αθζνλία θαη ζε πνιχ ρακειφ θφζηνο. Δίλαη ην δεχηεξν ζε αθζνλία πιηθφ ζηνλ πιαλήηε κεηά απφ ην νμπγφλν [36]. Πέξαλ απηψλ, άιιεο ηδηφηεηεο ηνπ φπσο ην φηη ιηψλεη εχθνια θαη κπνξεί εχθνια λα κεηαηξαπεί ζηελ κνλνθξπζηαιιηθή ηνπ κνξθή ην θάλνπλ αθφκε πην επηζπκεηφ. Με βάζε ην ππξίηην ινηπφλ, αλαπηχρζεθαλ ηξεηο θαηεγνξίεο θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ. Ζ πξψηε θαηεγνξία είλαη ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. Ζ δεχηεξε θαηεγνξία είλαη ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία πνιπθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. Ζ ηξίηε θαη ηειεπηαία θαηεγνξία είλαη ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ. ηηο επφκελεο παξαγξάθνπο ζα πεξηγξαθνχλ αλαιπηηθά απηνί νη ηξεηο ηχπνη θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ. Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ είλαη ηα πιένλ δηαδεδνκέλα απφ ηνπο ηξείο ηχπνπο. Παξαζθεπάδνληαη κε ηηο κεζφδνπο Chochralski θαη επηπιένπζαο δψλεο θαη ηεκαρίδεηαη ζε θέηεο πάρνπο 200 κε 400 κm. Ζ χπαξμε κνλνθξπζηαιιηθψλ ζηνηρείσλ δίλεη νκνηνκνξθία ζηελ θξπζηαιιηθή δνκή θαη ζηελ νπζία είλαη ην κεγάιν ηνπο πιενλέθηεκα. Απηή ε νκνηνκνξθία δίδεη πςειή αμηνπηζηία, ζηαζεξφηεηα θαη κεγάιε απφδνζε. ε εξγαζηεξηαθέο ζπλζήθεο έθηαζαλ ζε βαζκνχο απφδνζεο έσο θαη 24%. ε πξαγκαηηθέο εθαξκνγέο έρνπλ βαζκνχο απφδνζεο 15 κε 20%. Βέβαηα ε αλάγθε γηα θξπζηάιινπο κεγάιεο θαζαξφηεηαο απμάλεη θαη ην θφζηνο παξαγσγήο. Δπίζεο ηα ζηνηρεία απηά έρνπλ ζρεηηθά κεγάιν πάρνο γηα λα κελ ππάξμνπλ ζξαχζεηο θαηά ηελ θνπή. Απηφ απαηηεί πεξηζζφηεξν πιηθφ απμάλνληαο επηπιένλ ην θφζηνο. Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία πνιπθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ ζεσξνχληαη ηδαληθά γηα θαηαζθεπέο κεγάισλ επηθαλεηψλ. Παξάγνληαη κε ηελ δηαδηθαζία ρχηεπζεο ιησκέλνπ ππξηηίνπ. Μπνξνχλ λα θνπνχλ ζε θέηεο πάρνπο 10 έσο θαη 50 κm. Γεληθά παξνπζηάδνπλ θαιχηεξεο κεραληθέο αληνρέο απφ ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. ηελ επηθάλεηα ηνπο δηαθξίλνληαη πεξηνρέο κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ κε βαζχ κπιε ρξψκα. Ζ απφδνζε ηνπο ζην εξγαζηήξην έρεη θηάζεη έσο θαη ην 20% ελψ ζε πξαγκαηηθέο εθαξκνγέο θπκαίλεηαη κεηαμχ 10 θαη 14%. Όζν κεγαιχηεξεο είλαη νη κνλνθξπζηαιιηθέο πεξηνρέο ζηελ επηθάλεηα ηφζν κεγαιχηεξνο είλαη θαη ν βαζκφο απφδνζεο. Σν θφζηνο παξαγσγήο ηνπ είλαη αξθεηά κηθξφηεξν ζε ζρέζε κε ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ γεγνλφο πνπ ηα θαζηζηά ηδαληθά γηα κηθξνχ θαη κεζαίνπ κεγέζνπο επελδχζεηο. Σελ. 46 από 79

48 Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ είλαη πνιχ ιεπηά θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. Παξάγνληαη κε ηελ ηερλνινγία ιεπηψλ ζηξψζεσλ πκελίνπ (films). Παξνπζηάδνπλ ην κηθξφηεξν θφζηνο παξαγσγήο απφ φια ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία γηαηί απαηηνχλ ηελ κηθξφηεξε πνζφηεηα ππξηηίνπ γηα λα παξαζθεπαζηνχλ. Πάλσ ζε κηα επηθάλεηα ππνζηήξημεο ηνπνζεηνχληαη νη πκέλεο ηνπ ππξηηίνπ πνπ απνηεινχλ ην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν. Σν κεγάιν ηνπο πιενλέθηεκα, πέξαλ ηνπ θφζηνπο, είλαη ε πςειή απνξξνθεηηθφηεηα πνπ παξνπζηάδνπλ έλαληη ηνπ θξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. Βέβαηα έρνπλ πνιχ κηθξφηεξε απφδνζε έηζη γηα λα παξαρζεί ε ίδηα ηζρχο απαηηείηαη πνιχ κεγαιχηεξε επηθάλεηα. Βξίζθνπλ ρξήζε ζε κηθξνχ κεγέζνπο εθαξκνγέο (ζε ξνιφγηα ή ππνινγηζηηθέο κεραλέο) αιιά θαη σο επελδχζεηο θηηξίσλ ηα ηειεπηαία ρξφληα. Ζ πξνζζήθε πδξνγφλνπ ζην άκνξθν ππξίηην βειηηψλεη ειαθξά ηελ απφδνζε ηνπ έηζη πιένλ ζπλαληάκε ζηελ αγνξά θσηνβνιηατθά ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ εκπινπηηζκέλα θαηά 10% έσο 40% κε πδξνγφλν Σερληθά ραξαθηεξηζηηθά πλήζσο ηα θσηνβνιηατθά ειηαθά ζηνηρεία ζε κηα βαζηθή κνλάδα ζπλδένληαη κεηαμχ ηνπο ζε ζεηξά. Απηφ νθείιεηαη ζηα ειεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ θάζε ειηαθνχ θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ. Έλα ηππηθφ δηακέηξνπ 4 εθαηνζηψλ ειηαθφ ζηνηρείν θξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ ή έλα πνιπθξπζηαιιηθφ ζηνηρείν (10 cm x 10 cm) ζα παξέρνπλ θάησ απφ θαλνληθέο ζπλζήθεο ηζρχ κεηαμχ 1 θαη 1,5 Watt, εμαξηψκελε απφ ηελ απφδνζε ηνπ ειηαθνχ ζηνηρείνπ. Απηή ε ηζρχο παξέρεηαη ζπλήζσο ππφ ηάζε 0,5 ή 0,6 V. Απφ ηε ζηηγκή πνπ ππάξρνπλ πνιχ ιίγεο εθαξκνγέο νη νπνίεο εθηεινχληαη ζε απηή ηελ ηάζε, ε άκεζε ιχζε είλαη λα ζπλδεζνχλ ηα ειηαθά ζηνηρεία ζε ζεηξά. Ο αξηζκφο ησλ ειεθηξηθψλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ κέζα ζε κηα βαζηθή κνλάδα ξπζκίδεηαη απφ ηελ ηάζε ηεο βαζηθήο κνλάδαο. Ζ νλνκαζηηθή ηάζε ιεηηνπξγίαο ηνπ θσηνβνιηατθνχ ζπζηήκαηνο ζπλήζσο πξέπεη λα ηαηξηάδεη κε ηελ νλνκαζηηθή ηάζε ηνπ ππνζπζηήκαηνο απνζήθεπζεο. Οη πεξηζζφηεξεο εθ ησλ θσηνβνιηατθψλ βαζηθψλ κνλάδσλ, πνπ θαηαζθεπάδνληαη βηνκεραληθά έρνπλ, επνκέλσο, ζηαζεξέο δηαηάμεηο, νη νπνίεο κπνξνχλ λα ζπλεξγαζζνχλ αθφκε θαη κε κπαηαξίεο ησλ 12V, 6V θαη 2V. Πξνβιέπνληαο πηζαλφηεηα ππέξηαζεο πξνθεηκέλνπ λα θνξηηζζεί ε θσηνβνιηατθή κπαηαξία θαη λα αληηζηαζκηζηεί Σελ. 47 από 79

49 ρακειφηεξε έμνδνο, θάησ απφ ζπλζήθεο ρακειφηεξεο ησλ θαλνληθψλ, έρεη βξεζεί φηη κηα νκάδα ησλ 33 έσο 36 ειηαθψλ ζηνηρείσλ ζε ζεηξά ζπλήζσο εμαζθαιίδνπλ αμηφπηζηε ιεηηνπξγία. Σα ηξία πεξηζζφηεξν ζεκαληηθά ειεθηξηθά θσηνβνιηατθά ραξαθηεξηζηηθά κηαο βαζηθήο κνλάδαο είλαη ην ξεχκα βξαρπθπθιψκαηνο, ε ηάζε αλνηθηνχ θπθιψκαηνο θαη ην ζεκείν κέγηζηεο ηζρχνο ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία θαη ηελ αθηηλνβνιία. Απηέο νη ραξαθηεξηζηηθέο κνηάδνπλ κε ηε ραξαθηεξηζηηθή Η-V ελφο ειηαθνχ ζηνηρείνπ, σζηφζν κεξηθέο ζπγθεθξηκέλεο ηδηνκνξθίεο ρξεηάδεηαη λα δηαζαθεληζηνχλ. Ζ ζεξκνθξαζία είλαη κηα ζεκαληηθή παξάκεηξνο ιεηηνπξγίαο ελφο θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ. Ο ζπληειεζηήο ζεξκνθξαζίαο γηα ηελ ηάζε αλνηθηνχ θπθιψκαηνο είλαη θαηά πξνζέγγηζε ίζνο κε -2,3 mv/ C γηα θάζε ειηαθφ ζηνηρείν. Ο ζπληειεζηήο ηάζεο κηαο βαζηθήο κνλάδαο είλαη επνκέλσο αξλεηηθφο θαη πνιχ κεγάινο απφ ηε ζηηγκή πνπ ζπλδένληαη ζε ζεηξά 33 έσο 36 ειηαθά ζηνηρεία. Ο ζπληειεζηήο ξεχκαηνο απφ ηελ άιιε πιεπξά είλαη ζεηηθφο θαη κηθξφο, +6 κα/ C πεξίπνπ αλά ηεηξαγσληθφ εθαηνζηφ ηεο βαζηθήο κνλάδαο. πλεπψο, κφλν ε κεηαβνιή ηάζεο ζε ζρέζε κε απηή ηεο ζεξκνθξαζίαο ιακβάλεηαη ππφςε γηα πξαθηηθνχο θπξίσο ππνινγηζκνχο. Πξέπεη λα αλαθέξνπκε επίζεο πσο ε ηάζε θαζνξίδεηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ησλ ειηαθψλ ζηνηρείσλ, ε νπνία δηαθέξεη απφ ηε ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο. Όπσο θαη γηα θαζέλα ειηαθφ θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν, ην ξεχκα βξαρπθπθιψκαηνο I sc κηαο βαζηθήο κνλάδαο είλαη αλάινγν πξνο ηελ αθηηλνβνιία θαη επνκέλσο ζα πνηθίιιεη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο θαηά ηνλ ίδην ηξφπν. Δθφζνλ ε ηάζε είλαη κηα ινγαξηζκηθή ζπλάξηεζε ηνπ ξεχκαηνο, ζα εμαξηάηαη επίζεο ινγαξηζκηθά θαη απφ ηελ αθηηλνβνιία. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο επνκέλσο ε ηάζε ζα κεηαβάιιεηαη ιηγφηεξν απφ φηη ην ξεχκα. ην ζρεδηαζκφ ηεο θσηνβνιηατθήο γελλήηξηαο. είλαη ζπλεζηζκέλν λα παξακειείηαη ε κεηαβνιή ηεο ηάζεο θαη λα ιακβάλεηαη ην ξεχκα βξαρπθπθιψκαηνο αλάινγν πξνο ηελ αθηηλνβνιία. Ζ ιεηηνπξγία κηαο βαζηθήο θσηνβνιηατθήο κνλάδαο ζα πξέπεη λα βξίζθεηαη φζν ην δπλαηφλ πην θνληά ζην ζεκείν κέγηζηεο ηζρχνο. Δίλαη έλα ζεκαληηθφ γλψξηζκα ηεο ραξαθηεξηζηηθήο ηεο βαζηθήο κνλάδαο ην φηη ε ηάζε ηνπ ζεκείνπ κέγηζηεο ηζρχνο Vm είλαη ζρεδφλ αλεμάξηεηε απφ ηελ αθηηλνβνιία. Ζ κέζε ηηκή απηήο ηεο ηάζεο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο κπνξεί λα εθηηκεζεί ζην 80 % ηεο ηάζεο αλνηθηνχ θπθιψκαηνο θάησ απφ θαλνληθέο Σελ. 48 από 79

50 ζπλζήθεο αθηηλνβνιίαο. Απηή ε ηδηφηεηα είλαη ρξήζηκε γηα ηε ζρεδίαζε ηεο κνλάδαο ειέγρνπ ηεο ηζρχνο ηεο ζπζθεπήο. Ο ραξαθηεξηζκφο ηεο βαζηθήο θσηνβνιηατθήο κνλάδαο ζπκπιεξψλεηαη κε ηε κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ελφο θαλνληθά ιεηηνπξγνχληνο ειηαθνχ ζηνηρείνπ (NOCT - Normal Operating Cell Temperature), νξηδφκελεο σο ε ζεξκνθξαζία ηνπ ειηαθνχ ζηνηρείνπ, φηαλ ε βαζηθή κνλάδα ιεηηνπξγεί θάησ απφ ηηο αθφινπζεο ζπλζήθεο ζε αλνηθηφ θχθισκα: Αθηηλνβνιία: 0,8 kw/m 2 Φαζκαηηθή θαηαλνκή ηεο ππθλφηεηαο ελέξγεηαο ηεο αθηηλνβνιίαο: ΑΜ 1,5 Θεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο: 20 C Σαρχηεηα αλέκνπ: 1 m/s Σν θάζκα αλαθνξάο ηνπ Ζιίνπ ΑΜ 1,5 αλαθέξεηαη ζηνλ ηξφπν πξφζπησζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ΑΜ=1/cosζ φπνπ ζ ε γσλία πνπ ζρεκαηίδεη ε αθηίλα ηνπ θσηφο κε ην θάζεην επίπεδν. Ζ NOCT (ε νπνία βξίζθεηαη ζπλήζσο κεηαμχ 42 C θαη 46 C) ρξεζηκνπνηείηαη ηφηε γηα λα θαζνξίζεη ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ειηαθνχ ειεθηξηθνχ ζηνηρείνπ T c θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ιεηηνπξγίαο ηεο βαζηθήο κνλάδαο. πλήζσο ππνζέηνπκε φηη ε δηαθνξά κεηαμχ Σ c θαη ζεξκνθξαζίαο πεξηβάιινληνο T a εμαξηάηαη γξακκηθά απφ ηελ αθηηλνβνιία G r Βαζκόο απόδνζεο θωηνβνιηαϊθώλ ζηνηρείωλ Ο βαζκφο απφδνζεο ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ νξίδεηαη σο ην πειίθν ηεο κέγηζηεο ειεθηξηθήο ηζρχνο πνπ απνδίδεη ην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν σο πξνο ηελ ηζρχ ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Όπνπ: ε: Ο βαζκφο απφδνζεο ηνπ θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ. Σελ. 49 από 79

51 P εμφδνπ : Ζ ειεθηξηθή ηζρχο πνπ απνδίδεη ην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν. P εηζφδνπ : Ζ ηζρχο ηεο πξνζπίπηνπζαο ζην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. P max : Ζ κέγηζηε ειεθηξηθή ηζρχο ηεο εγθαηάζηαζεο. Κ 1 : ηαζεξά ζεξκνθξαζίαο. Κ 2 :πληειεζηήο θαζαξφηεηαο θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ. (Ζ*Α): Έληαζε ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. F o : Δπηθάλεηα θσηνβνιηατθήο κνλάδαο. Σν δηάγξακκα ξνήο ηεο ελέξγεηαο θαηά ηελ κεηαβνιή ηεο ειηαθήο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα θαίλεηαη παξαθάησ. Φαίλνληαη ζε απηφ φιεο νη απψιεηεο έηζη ψζηε λα θηάζνπκε ζε βαζκφ απφδνζεο ηεο ηάμεσο ηνπ 15%, θαηά κέγηζηνλ ηνπ 20%. Σρήκα 2.10: Δηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο θαηά ηελ κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα [20] Πέξα απφ ηνλ βαζκφ απφδνζεο ηνπ θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ, κπνξεί λα θαζνξηζηεί θαη ν βαζκφο απφδνζεο νιφθιεξνπ ηνπ θσηνβνιηατθνχ πάλει. Ο βαζκφο απφδνζεο ηνπ πάλει είλαη πνιχ κεησκέλνο ζε ζρέζε κε ηνλ βαζκφ απφδνζεο ηνπ ζηνηρείνπ γηαηί ππάξρνπλ πνιιέο επηκέξνπο απψιεηεο φπσο γηα παξάδεηγκα ε κεησκέλε θάιπςε ηνπ πάλει απφ θσηνβνιηατθά ζηνηρεία φπσο παξνπζηάδεηαη επηζηακέλα ζηελ επφκελε ελφηεηα. ηελ παξαθάησ εηθφλα Σελ. 50 από 79

52 θαίλνληαη φιεο νη επηκέξνπο απψιεηεο πνπ ππάξρνπλ ζε έλα πιαίζην θαη κεηψλνπλ πεξαηηέξσ ηνλ βαζκφ απφδνζεο. Σρήκα 2.11: Δηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο θαηά ηελ κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα γηα έλα θσηνβνιηατθό πιαίζην [20] ην παξαπάλσ δηάγξακκα θαίλνληαη φιεο νη απψιεηεο πνπ έρεη έλα θσηνβνιηατθφ πιαίζην. Κάζε απψιεηα εθθξάδεηαη θαη κε έλα ζπληειεζηή ν νπνίνο ελ ηέιεη κεηψλεη ηνλ ζπλνιηθφ βαζκφ απφδνζεο. Έηζη ν ζπλνιηθφο βαζκφο απφδνζεο ηνπ πιαηζίνπ δίδεηαη απφ έλα γηλφκελν ζπληειεζηψλ, φπσο απηφ θαίλεηαη θαη ζηελ παξαθάησ εμίζσζε. Όπνπ: : Ο βαζκφο απφδνζεο ηνπ panel. : Ο ζπληειεζηήο θαζαξφηεηαο ηνπ παινπίλαθα ηνπ πιαηζίνπ. Αλήθεη ζηηο νπηηθέο απψιεηεο ηνπ πιαηζίνπ : Ο ζπληειεζηήο απφδνζεο ιφγσ δηαθνξνπνίεζεο ηεο αλαθιαζηηθφηεηαο φηαλ νη γσλίεο πξφζπησζεο δελ είλαη θάζεηεο πξνο ην θσηνβνιηατθφ πιαίζην. Αλήθεη θαη απηφο ζηηο νπηηθέο απψιεηεο ηνπ πιαηζίνπ. Σελ. 51 από 79

53 : Ο ζπληειεζηήο απφθιηζεο ζηελ πεξηνρή ρακειψλ ηηκψλ ππθλφηεηαο ηζρχνο ηεο αθηηλνβνιίαο. Δίλαη ν ηξίηνο ζπληειεζηήο πνπ θαζνξίδεη ηηο νπηηθέο απψιεηεο ηνπ πιαηζίνπ. : πληειεζηήο θαζκαηηθήο απφθιηζεο ιφγσ δηαθνξεηηθνχ θάζκαηνο ζε ζρέζε κε ην θάζκα AM1,5. Ο ηέηαξηνο απφ ηνπο πέληε ζπληειεζηέο πνπ θαζνξίδεη ηηο νπηηθέο απψιεηεο ηνπ πιαηζίνπ. : Ο ζπληειεζηήο απφθιηζεο εμαηηίαο ηεο πφισζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Ο πέκπηνο θαη ηειεπηαίνο ζπληειεζηήο πνπ θαζνξίδεη ηηο νπηηθέο απψιεηεο ηνπ θσηνβνιηατθνχ πιαηζίνπ. : Ο ζπληειεζηήο απφθιηζεο ηεο απφδνζεο ηνπο θσηνβνιηατθνχ πιαηζίνπ εμαηηίαο ηεο δηαθνξνπνίεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηεο θπςέιεο ζε ζρέζε κε ηελ ζεξκνθξαζία αλαθνξάο (αλαιπηηθφηεξα ζα ην δνχκε ζε επφκελε ελφηεηα). Ζ ηηκή ηνπ ππνινγίδεηαη απφ εμεηδηθεπκέλεο εμηζψζεηο. : Ο ζπληειεζηήο απσιεηψλ ζηελ δίνδν αληεπηζηξνθήο. Δθθξάδεη ηηο απψιεηεο πνπ πξνέξρνληαη απφ ηελ δίνδν αληεπηζηξνθήο, ε ρξήζε ηεο νπνίαο φκσο είλαη απαξαίηεηε έηζη ψζηε λα απνηξέπεηαη ε εθθφξηηζε ηνπ ζπζζσξεπηή (εάλ ππάξρεη), κέζσ ηεο θσηνβνιηατθήο ζπζηνηρίαο φηαλ απηή δελ θσηίδεηαη γηα λα παξάγεη ε ίδηα ξεχκα θαη λα θνξηίδεη ηνλ ζπζζσξεπηή. : πληειεζηήο απφδνζεο ηνπ πιαηζίνπ ζε πξφηππεο ζπλζήθεο (NOCT). : Ο παξάγνληαο γήξαλζεο ηνπ πιαηζίνπ. Δθθξάδεη ηελ κείσζε ζηελ απφδνζε ελφο πιαηζίνπ αλαιφγσο ηνπ ρξφλνπ δσήο ηνπ θαη ζπλήζσο εθθξάδεηαη σο έλα πνζνζηφ αλά έηνο ρξήζεο. Ζ γήξαλζε ηνπ θσηνβνιηατθνχ νθείιεηαη θπξίσο ζε θαηαζηξνθή ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ (θειηψλ) ιφγσ ππεξζέξκαλζεο Γηαηάμεηο ηωλ θωηνβνιηαϊθώλ ζηνηρείωλ θαη πξνζαλαηνιηζκόο ηωλ θωηνβνιηαϊθώλ πιαηζίωλ Ζ βαζηθή κνλάδα απφ ηελ νπνία απνηεινχληαη νη θσηνβνιηατθέο εθαξκνγέο είλαη ην θσηνβνιηατθφ ζηνηρείν ή θσηνβνιηατθή θπςέιε (cell). Οη θσηνβνιηατθέο θπςέιεο εάλ ζπλελσζνχλ ζα δεκηνπξγήζνπλ κηα θσηνβνιηατθή κνλάδα (module). ηελ αγνξά ζπλήζσο βξίζθνπκε θσηνβνιηατθέο κνλάδεο. Αθνινχζσο, ε ζχλδεζε πνιιψλ θσηνβνιηατθψλ κνλάδσλ Σελ. 52 από 79

54 δίδεη έλα θσηνβνιηατθφ πιαίζην (panel). χλδεζε πνιιψλ θσηνβνιηατθψλ πιαηζίσλ δίδεη σο απνηέιεζκα κηα θσηνβνιηατθή δηάηαμε, αιιηψο κηα θσηνβνιηατθή ζπζηνηρία (array). Μηα θσηνβνιηατθή ζπζηνηρία κπνξεί λα πεξηέρεη πέξαλ ησλ πιαηζίσλ. Σα ηέζζεξα απηά κεγέζε θαίλνληαη ζηελ ακέζσο παξαθάησ εηθφλα. Σρήκα 2.12: Οξνινγία θσηνβνιηατθώλ ζπζηεκάησλ [39] Ζ ζχλδεζε ησλ θσηνβνιηατθψλ θειηψλ ηνπ θσηνβνιηατθνχ ζηνηρείνπ κπνξεί λα γίλεη κε ηέζζεξεηο ηξφπνπο δηαηάμεηο. Ζ πξψηε δηάηαμε είλαη νη απιέο παξάιιειεο ζεηξέο (SP Seriew Parallel). Ζ δεχηεξε δηάηαμε είλαη ε ζχλδεζε ησλ θειηψλ ελ ζεηξά φπνπ φια ηα θχηηαξα ζπλδένληαη ζε ζεηξά. Ζ ηξίηε ζχλδεζε είλαη κε αζξνηζηηθέο δηαηάμεηο ζηαπξσηνχ δεζκνχ νη νπνία πξνθχπηεη απφ ηελ παξάιιειε ζχλδεζε εάλ ελσζνχλ ηα ειεθηξηθά ζπζηήκαηα ζηαπξσηά ζε θάζε ζεκείν ζπλάληεζεο. Σέηαξηε θαη ηειεπηαία δηάηαμε είλαη ε γεθπξσηή ζχλδεζε θαηά ηελ νπνία φια ηα θειηά ζπλδένληαη κε γεθπξσηή δηακφξθσζε αλνξζσηή ξεχκαηνο. Ο ηξφπνο κε ηνλ νπνίν ζα γίλεη ε ζχλδεζε ησλ θειηψλ θαζνξίδεη θαη ηελ ηζρχ ηεο κνλάδαο Βέβαηα ε ηζρχο κηαο θσηνβνιηατθήο κνλάδαο εμαξηάηαη θαη απφ ηελ δηάηαμε ησλ θειηψλ ζε απηήλ. πγθεθξηκέλα, εάλ ν βαζκφο θάιπςεο είλαη ν κεγαιχηεξνο δπλαηφο ηφηε ε κνλάδα ζα δίλεη ηελ κεγαιχηεξε δπλαηή ηζρχ. ηελ επφκελε εηθφλα θαίλεηαη ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν Σελ. 53 από 79

55 κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ ηα θσηνβνιηατθά θειηά ζε κηα κνλάδα. Ζ αξηζηεξή ηνπνζέηεζε δίδεη ζπληειεζηή θάιπςεο ίζν κε 78% ηεο ζπλνιηθήο επηθάλεηαο ηεο κνλάδαο. Ζ θεληξηθή δηάηαμε δίδεη ζπληειεζηή θάιπςεο 88%. Σέινο ε δεμηά δηάηαμε δίδεη ηνλ κεγαιχηεξν ζπληειεζηή θάιπςεο, ίζν κε 98%. Σρήκα 2.13: Τνπνζέηεζε θσηνβνιηατθώλ θειηώλ ζε κηα κνλάδα [21] Αθνχ δεκηνπξγεζνχλ ηα θσηνβνιηατθά πιαίζηα πξέπεη θάπνπ λα ζηεξηρζνχλ θαη λα πξνζαλαηνιηζηνχλ έηζη ψζηε λα έρνπλ ηελ κέγηζηε απφδνζε. Σελ κέγηζηε απφδνζε ηελ έρνπλ φηαλ δέρνληαη ηελ κέγηζηε δπλαηή ειηαθή αθηηλνβνιία. Απηφ ζπκβαίλεη φηαλ νη αθηίλεο ηνπ ήιηνπ είλαη θάζεηεο ζηελ επηθάλεηα ηνπ θσηνβνιηατθνχ πιαηζίνπ. Έηζη ην πιαίζην πξέπεη λα εθηειεί κηα θίλεζε ψζηε λα παξαθνινπζεί ηελ θίλεζε ηνπ ήιηνπ. Σηο θηλήζεηο ηνπ ήιηνπ ηηο αλαιχζακε δηεμνδηθά ζηελ ελφηεηα 2.1. Πεξηιεπηηθά αλαθέξνπκε φηη ν ήιηνο εθηειεί ηελ εκεξήζηα θίλεζε απφ ηελ αλαηνιή πξνο ηελ δχζε θαη ηελ επνρηαθή θίλεζε θαηά ηελ νπνία κεηαβάιιεηαη ην κεζεκβξηλφ ηνπ χςνο, αλαιφγσο ηεο επνρήο ηνπ έηνπο. Έηζη, γηα λα κεγηζηνπνηεζεί ην θέξδνο πξέπεη ην θσηνβνιηατθφ πιαίζην λα έρεη ηελ δπλαηφηεηα λα εθηειεί δχν θηλήζεηο. Οη θηλήζεηο απηέο θαίλνληαη θαη δηαγξακκαηηθά ζηελ επφκελε εηθφλα ηελ εηθφλα 2.13 πνπ αθνινπζεί απφ θάησ εκθαλίδνληαη νη πεξηζζφηεξεο απφ ηεο ζηεξίμεηο ησλ πιαηζίσλ πνπ εκθαλίδνληαη ζηελ πξάμε. Σελ. 54 από 79

56 Σρήκα 2.14: Άμνλεο θίλεζεο θσηνβνιηατθώλ ζηνηρείσλ [21] Σρήκα 2.15: Κιαζζηθέο ζηεξίμεηο θσηνβνιηατθώλ πιαηζίσλ [21] Όπσο θαίλεηαη θαη απφ ηελ παξαπάλσ εηθφλα, φιεο νη θιαζζηθέο ζηεξίμεηο δελ παξέρνπλ ηελ ίδηα θίλεζε ησλ πιαηζίσλ. Καη αθξίβεηαλ έρνπκε ηξεηο θαηεγνξίεο ζηεξίμεσλ. Ζ πξψηε ζηήξημε δελ ππνζηεξίδεη θακηά θίλεζε ηνπ πιαηζίνπ. Σέηνηεο ζηεξίμεηο είλαη νη ηνπνζεηήζεηο ζπζηνηρίαο κε ζηαζεξή θιίζε (α), νη ηνπνζεηήζεηο ζπζηνηρίαο ζηελ ζηέγε νηθηψλ (ζη) θαη νη ηνπνζεηήζεηο πιαηζίσλ ζε δηάθνξεο ηεο ζέζεηο νηθηψλ (δ). Ζ έιιεηςε θηλεηψλ κεξψλ δίδεη ζε απηέο ηηο δηαηάμεηο απμεκέλε κεραληθή αληνρή θαη πξνηείλεηαη ζε πεξηνρέο πνπ επηθξαηνχλ Σελ. 55 από 79

57 δπλαηνί άλεκνη. Ζ δεχηεξε θαηεγνξία ζηήξημεο είλαη απηή πνπ πξνζθέξεη κφλν επνρηθή ξχζκηζε ηνπ ζπιιέθηε, ρεηξνθίλεηα (ηέηνην ζα κπνξνχζε λα ήηαλ ην ζχζηεκα ζηήξημεο ηνπ ζρεδηαγξάκκαηνο β). Σέινο, ε ηξίηε θαηεγνξία ζηήξημεο είλαη ε θαηεγνξία κε ηελ δπλαηφηεηα [4], [7], [10], [20], ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε απηφκαηα γχξσ απφ έλα ή απφ δχν άμνλεο (β, γ, δ θαη ε).. [21], [22], [23], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39] 2.3 Καηεγνξίεο θωηνβνιηαϊθώλ ζπζηεκάηωλ Ζ ελέξγεηα πνπ παξάγεηαη απφ θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ζήκεξα, εμππεξεηεί αλζξψπνπο απφ ηηο πην απνκαθξπζκέλεο πεξηνρέο ηνπ πιαλήηε σο ζηα θέληξα ησλ πφιεσλ. Οη εθαξκνγέο ησλ θσηνβνιηατθψλ κπνξνχλ λα ρσξηζζνχλ ηεο παξαθάησ θαηεγνξίεο: Απιφ ή αλεμάξηεην θσηνβνιηατθφ ζχζηεκα Φσηνβνιηατθφ ζχζηεκα κε απνζήθεπζε ζε κπαηαξίεο Φσηνβνιηατθφ ζχζηεκα ζπλδεδεκέλν ζηνλ νξγαληζκφ θνηλήο σθειείαο Φσηνβνιηατθφ ζχζηεκα ζε επίπεδν εξγνζηαζίνπ παξαγσγήο ελέξγεηαο Ζ ελέξγεηα παξάγεηαη φπνπ θαη φηαλ ρξεηάδεηαη θαη ην θσηνβνιηατθφ ζχζηεκα είλαη απιφ ζε φια ηνπ ηα ζηάδηα, απφ ηελ θαισδίσζε, ηελ απνζήθεπζε ηνπ, έσο θαη ηα θέληξα ειέγρνπ ηνπ. Σα κηθξά ζπζηήκαηα (έσο 500W πεξίπνπ) έρνπλ ρακειφ βάξνο θαη είλαη πνιχ εχθνια ζηελ κεηαθνξά θαη ζηελ εγθαηάζηαζή ηνπο. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο ε εγθαηάζηαζε ηνπ ζπζηήκαηνο δηαξθεί ψξεο. Έλα παξάδεηγκα είλαη νη αληιίεο λεξνχ πνπ απαηηνχλ ζπρλή ζπληήξεζε, ελψ ην θσηνβνιηατθφ ζχζηεκα πνπ ηεο ηξνθνδνηεί κε ειεθηξηθφ απαηηεί κφλν έλαλ πεξηνδηθφ έιεγρν ηεο θαηάζηαζήο ηεο θαη θαζάξηζκα. ηηο επφκελεο ελφηεηεο ζα αλαιπζνχλ απηέο νη θαηεγνξίεο ρξήζεο ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ. [22] Φωηνβνιηαϊθά ζπζηήκαηα κε κπαηαξίεο, απηόλνκα θωηνβνιηαϊθά ζπζηήκαηα Σα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα κε κπαηαξίεο είλαη κία πνιχ αμηφπηζηε ιχζε γηα ηελ ειεθηξνδφηεζε ρψξνπ ή κεραλήκαηνο 24 ψξεο ην 24σξν, κε βξνρή ή ειηνθάλεηα. Υξεζηκνπνηνχληαη ζε φιν ηνλ θφζκν γηα ηεο αλάγθεο θσηηζκνχ, ηελ ειεθηξνδφηεζε ειηαθψλ ζπζθεπψλ, δηαθνπηψλ, ηειεθψλσλ, αθφκα θαη κεραλνινγηθνχ εμνπιηζκνχ βαξέσο ηχπνπ. Σελ. 56 από 79

58 Καηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο, ηα ζηνηρεία ζπιιέγνπλ ειηαθφ θσο, ην κεηαηξέπνπλ ζε ειεθηξηθφ ξεχκα θαη ην απνζεθεχνπλ ζηηο κπαηαξίεο. Απηέο κε ηελ ζεηξά ηνπο πξνκεζεχνπλ κε ειεθηξηζκφ φηαλ δεηεζεί. Μεζνιαβεί κία ζπζθεπή πνπ νλνκάδεηαη «ξπζκηζηήο θφξηηζεο», ε νπνία θξνληίδεη λα θνξηίδνληαη ζσζηά νη κπαηαξίεο θαη επηκεθχλεη ηελ δηάξθεηα δσήο ηεο, πξνζηαηεχνληαο ηεο απφ ππεξθφξηηζε ή απφ ηελ νιηθή ηεο απνθφξηηζε. Οη κπαηαξίεο είλαη ρξήζηκεο ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο αιιά απαηηνχλ κία πεξηνδηθή ζπληήξεζε. Μνηάδνπλ κε ηηο κπαηαξίεο ησλ απηνθηλήησλ, αιιά είλαη ζρεδηαζκέλεο έηζη ψζηε λα δίλνπλ πεξηζζφηεξν απφ ην απνζεθεπκέλν ξεχκα ηνπο θάζε εκέξα. Σα πγξά ηνπο πξέπεη λα ειέγρνληαη πεξηνδηθά θαη πξέπεη λα πξνζηαηεχνληαη απφ ππεξβνιηθά ρακειέο ζεξκνθξαζίεο. Ζ πνζφηεηα ηνπ ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο πνπ κπνξνχκε λα απαηηήζνπκε απφ απηέο κεηά ηε δχζε ηνπ ήιηνπ ή ζε ζπλλεθηαζκέλν θαηξφ θαζνξίδεηαη απφ ηελ παξαγσγή ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ θαη ην είδνο θαη ηελ πνζφηεηα ησλ κπαηαξηψλ. Ζ πξνζζήθε επηπιένλ κπαηαξηψλ θαη ζηνηρείσλ αλεβάδεη ην θφζηνο ηεο επέλδπζεο θαη γη απηφ ην ιφγν πξέπεη λα γίλεηαη θαιή κειέηε ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ πξηλ ηελ εγθαηάζηαζε ηνπ ζπζηήκαηνο γηα ηνλ νξηζκφ ηνπ απνδνηηθφηεξνπ κεγέζνπο ηνπ ζπζηήκαηνο. Δάλ νη αλάγθεο ζε ελέξγεηα αιιάμνπλ, ε πξνζζήθε [4], [22], [27] θαη άιισλ κεξψλ ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη εθηθηή θαη απιή Φωηνβνιηαϊθά ζπζηήκαηα, δηαζπλδεδεκέλα κε ην ηνπηθό δίθηπν ειεθηξνδόηεζεο Όηαλ ηα θσηνβνιηατθά πάλει εθηίζεληαη ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία, κεηαηξέπνπλ πεξίπνπ ην 14% ηεο εηζεξρφκελεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζε ειεθηξηζκφ. Ζ κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ζε ειεθηξηζκφ είλαη φπσο είπακε αζφξπβε, αμηφπηζηε θαη δελ έρεη επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ. ε κέξε φπνπ ήδε ππάξρεη ειεθηξηθφ ξεχκα, είλαη εθηθηή ε ζχλδεζή ηνπ δηθηχνπ κε ην θσηνβνιηατθφ ζχζηεκα, ζπκπιεξψλνληαο έηζη ηηο αλάγθεο ζε ελέξγεηα θαη αληηθαζηζηψληαο ηελ ρξήζε ησλ κπαηαξηψλ. Απηά ηα ζπζηήκαηα νλνκάδνληαη δηαζπλδεδεκέλα ζπζηήκαηα. Σα δηαζπλδεδεκέλα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ρσξίδνληαη ζηηο εμήο θαηεγνξίεο: Μεγάια δηαζπλδεδεκέλα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα (επηρεηξεκαηηθφο ηνκέαο). ηελ θαηεγνξία απηή πεξηιακβάλνληαη ζηαζκνί παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο (θσηνβνιηατθά πάξθα) πνπ παξαδίδνπλ ην ειεθηξηθφ ξεχκα απεπζείαο ζην δίθηπν. Οη θσηνβνιηατθνί απηνί ζηαζκνί παξάγνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα κεγέζνπο απφ 50 kwp έσο κεξηθά MWp. Σελ. 57 από 79

59 Γηαζπλδεδεκέλα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα (νηθηαθφο ηνκέαο). Απηή ε θαηεγνξία πεξηιακβάλεη ηα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα πνπ εγθαζίζηαληαη ζηηο νξνθέο ή ζηηο πξνζφςεηο θηηξίσλ θαη παξέρνπλ απεπζείαο ειεθηξηθή ελέξγεηα ζην θηίξην, ελψ ε πιενλάδνπζα ελέξγεηα πσιείηαη ζην δίθηπν. Σα ζπζηήκαηα απηά ηππηθά παξάγνπλ ελέξγεηα απφ 1,5 kwp έσο 20kW. Ζ θαηεγνξία απηή απνηειεί ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο παγθφζκηαο αγνξάο θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ. Φσηνβνιηατθφ πάξθν Κχζλνπ 130 MWh/έηνο Σελ. 58 από 79

60 Φσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα εθαξκνζκέλα ζε ζηέγε ηδηόθηεηεο νηθίαο. Πνιινί ηδηνθηήηεο ζπηηηψλ ρξεζηκνπνηνχλ θαη ηηο δχν πεγέο ειεθηξηζκνχ, κεηψλνληαο έηζη φρη κφλν ην ινγαξηαζκφ ηνπ ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο, αιιά θαη ηελ επηβάξπλζε ηνπ πεξηβάιινληνο. Ο ρξήζηεο θσηνβνιηατθνχ ζπζηήκαηνο πνπ είλαη ζπλδεδεκέλν κε ην δίθηπν κπνξεί λα πνπιήζεη ξεχκα. Απηφ επηηπγράλεηαη ηνπνζεηψληαο έλα κεηξεηή κεηαμχ ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ηνπ δηθηχνπ. Σν ξεχκα πνπ ηνπ παξέρεη ην θσηνβνιηατθφ ζχζηεκα δηνρεηεχεηαη ζην δίθηπν. Γηα λα γίλεη απηφ εθηθηφ, ρξεηάδεηαη εγθεθξηκέλνο κεηαηξνπέαο πνπ κεηαηξέπεη ην ζπλερέο ξεχκα πνπ παξάγεη ην θσηνβνιηατθφ ζχζηεκα ζην ελαιιαζζφκελν ηνπ δηθηχνπ εμηζνξξνπψληαο ηελ ηάζε, ηε ζπρλφηεηα θαη ηελ πνηφηεηά ηνπ κε αθξίβεηα. ε πεξίπησζε πηψζεο ηεο ηάζεο ηνπ δηθηχνπ, απηφκαηνη δηαθφπηεο αζθαιείαο απνζπλδένπλ ην θσηνβνιηατθφ [4], [22], [27] ζχζηεκα απφ απηφ Τβξηδηθά θωηνβνιηαϊθά ζπζηήκαηα Σα πβξηδηθά θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ζπλδπάδνπλ ειεθηξηθφ ξεχκα πνπ πξνέξρεηαη απφ πεηξειαηνγελλήηξηεο, αλεκνγελλήηξηεο, κηθξέο πδξνειεθηξηθέο γελλήηξηεο θαη θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα, αλάινγα κε ηηο ελεξγεηαθέο αλάγθεο πνπ ππάξρνπλ, αμηνπνηψληαο ηα Σελ. 59 από 79

61 γεσγξαθηθά πιενλεθηήκαηα ηεο πεξηνρήο. Δίλαη ηδαληθά ζπζηήκαηα γηα εθαξκνγέο ζε απνκαθξπζκέλεο ηνπνζεζίεο φπσο ηειεπηθνηλσληαθνί ζηαζκνί θαη αλακεηαδφηεο, ζηξαηησηηθέο εγθαηαζηάζεηο θαη παξακεζφξηα ρσξηά. Απαξαίηεην ζηνηρείν πνπ πξέπεη λα είλαη γλσζηφ γηα ηελ εγθαηάζηαζε ελφο πβξηδηθνχ ζπζηήκαηνο είλαη ε δήηεζε ζε ειεθηξηθφ ξεχκα, θαη ηα γεσγξαθηθά θαη ηνπνινγηθά πιενλεθηήκαηα, νπφηε πξέπεη λα θαηακεηξεζεί ε ειηαθή ελέξγεηα, ν άλεκνο θαη νη πηζαλέο πεγέο ζε κία ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή. Απηή ε θαηακέηξεζε ζα απνηειέζεη ηελ βάζε γηα ηνλ ζρεδηαζκφ ηνπ πβξηδηθνχ ζπζηήκαηνο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο πνπ θαιχπηεη ζε φζνλ ην δπλαηφλ κεγαιχηεξν κέξνο ηεο αλάγθεο ζε ειεθηξηθφ ξεχκα ηεο εγθαηάζηαζεο ή ηεο θνηλφηεηαο. Απφ ηα ζεκαληηθφηεξα πεξηβαιινληηθά πιενλεθηήκαηα ηεο νξγαλσκέλεο εγθαηάζηαζεο θσηνβνιηατθψλ γελλεηξηψλ δηαζπλδεδεκέλσλ ζε δίθηπν, είλαη νη εμαηξεηηθέο δπλαηφηεηεο αηζζεηηθήο αθνκνίσζήο ηεο απφ ην πεξηβάιινλ. Σν ρακειφ χςνο εγθαηάζηαζεο ησλ θσηνβνιηατθψλ γελλεηξηψλ, αθφκε θαη αλ ρξεζηκνπνηεζνχλ «trackers» (ειηνηξνπηθά ζπζηήκαηα παξαθνινχζεζεο ηνπ ήιηνπ) δελ ππνβαζκίδεη αηζζεηηθά ηνλ πεξηβάιινληα ρψξν ή ην επξχηεξν πεξηβάιινλ ζην νπνίν εγθαζίζηαληαη. Πξφθεηηαη δειαδή γηα επελδχζεηο εμαηξεηηθά πξνζαξκφζηκεο ζην κνξθνινγηθφ θαη ηνπνινγηθφ ραξαθηήξα ησλ πεξηνρψλ πνπ ηηο θηινμελνχλ. Γελ είλαη ηπραίν φηη ζηε Γεξκαλία, ζηε Γαλία, ζηελ Οιιαλδία, ζηελ Ηζπαλία θαη ζηελ Ηηαιία (ρψξεο πνπ δηαθξίλνληαη γηα ηελ απμεκέλε πεξηβαιινληηθή ηνπο επαηζζεζία) ε εγθαηάζηαζε θσηνβνιηατθψλ πάξθσλ γλσξίδεη πςειφηαηε θνηλσληθή απνδνρή. Υαξαθηεξηζηηθφ ηεο παγθφζκηαο απνδνρήο πνπ έρνπλ νη θσηνβνιηατθέο εγθαηαζηάζεηο είλαη ε πιήξεο ζηήξημή ηνπο απφ δηεζλείο πεξηβαιινληηθέο νξγαλψζεηο, ηεο ε Greenpeace θαη ην Γηεζλέο Σακείν γηα ηε Φχζε [4], [22], [27] (WWF) Σερληθά ραξαθηεξηζηηθά θωηνβνιηαϊθώλ ζπζηεκάηωλ Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη ηα ζηνηρεία απφ ηα νπνία απνηεινχληαη ηα απηφλνκα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα: Φσηνβνιηατθνί ζπιιέθηεο. Παξάγνπλ απεπζείαο απφ ηνλ ήιην ζπλερέο ξεχκα (DC). Ζ ηάζε θαη ε ηζρχο ηνπ ζπζηήκαηνο εμαξηάηαη απφ ηνλ αξηζκφ ησλ θσηνβνιηατθψλ πνπ ζπλδέζεθαλ ζε ζεηξά ή παξάιιεια. Έηζη ην ζχζηεκα παξάγεη ζπλερέο ξεχκα ηάζεσο 12V, 24V, 48V θηι θαη θνξηίδεη ζπζζσξεπηέο θαηάιιειεο ρσξεηηθφηεηαο. Σελ. 60 από 79

62 Αλεκνγελλήηξηα. Παξάγεη ξεχκα απφ ηελ ηαρχηεηα αλέκνπ. πλεξγάδεηαη κε ηα θσηνβνιηατθά γηα ηελ θφξηηζε ηνπ ζπζζσξεπηή ηνπ ζπζηήκαηνο. Σνπνζεηνχληαη βνεζεηηθά ζε πεξηνρέο κε κέηξην ή πςειφ αηνιηθφ δπλακηθφ (απφ 5 m/s έσο 15 m/s). πλήζσο ζπκπιεξψλνπλ κε ελέξγεηα ηηο εκέξεο κε θαθνθαηξία πνπ ηα θσηνβνιηατθά δελ απνδίδνπλ ηελ κέγηζηε ηζρχ ηνπο. Ρπζκηζηήο θφξηηζεο. Πξφθεηηαη γηα κία ειεθηξνληθή κνλάδα ειέγρνπ ηεο θφξηηζεο θαη εθθφξηηζεο ηνπ ζπζζσξεπηή. Δίλαη απαξαίηεηε ζπζθεπή γηα ηελ καθξνρξφληα ρξήζε ηνπ ζπζζσξεπηή θαη ηελ ζσζηή ιεηηνπξγία ηνπ. Οη πεξηζζφηεξνη ξπζκηζηέο θφξηηζεο δηαζέηνπλ νζφλε κε ηηο πιεξνθνξίεο ηνπ ζπζηήκαηνο. πζζσξεπηήο. Απνζεθεχεη ηελ παξαγφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα απφ θσηνβνιηατθά ή αλεκνγελλήηξηεο θαη ηελ δηαζέηεη κφιηο ε θαηαλάισζε ην απαηηήζεη. Αλάινγα κε ηελ ρσξεηηθφηεηα ηνπ εμαξηάηαη θαη ε απηνλνκία ηνπ ζπζηήκαηνο ε νπνία ππνινγίδεηαη ζπλήζσο γηα 3 κε 4 εκέξεο (γηα ηα δεδνκέλα ηεο Διιάδαο). Ο ζπζζσξεπηήο απνηειείηαη απφ ζηνηρεία ηα νπνία ζπλδεδεκέλα ζηε ζεηξά ή παξάιιεια δίλνπλ ηελ νλνκαζηηθή ηζρχ θαη ηάζε ηνπ. Μεηαηξνπέαο. πλδέεηαη ζην ζπζζσξεπηή θαη κεηαηξέπεη ην ξεχκα απφ 12V, 24V, 48V θηι ζε κνλνθαζηθφ 230V (AC) ή ηξηθαζηθφ 400V (AC) γηα θάζε ρξήζε. Ζ ηζρχο ηνπ κεηαηξνπέα εμαξηάηαη απφ ηελ ηζρχ ησλ ζπζθεπψλ πνπ ζα ηξνθνδνηνχληαη. πλήζσο επηιέγνπκε κεγαιχηεξεο ηζρχνο κεηαηξνπέα φηαλ ζηελ θαηαλάισζε ππάξρνπλ κνηέξ κε πςειά ξεχκαηα εθθίλεζεο. Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη ηα ζηνηρεία απφ ηα νπνία απνηεινχληαη ηα δηαζπλδεδεκέλα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα. Να πνχκε πξψηα φηη ηα δηαζπλδεδεκέλα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα δε δηαζέηνπλ ζπζζσξεπηή, ιεηηνπξγνχλ κφλν ηαπηφρξνλα κε ην δίθηπν ειεθηξνδφηεζεο θαη δελ πξνζθέξνπλ απηνλνκία ζε πεξίπησζε δηαθνπήο ξεχκαηνο. Φσηνβνιηατθνί ζπιιέθηεο. πλδένληαη ζηε ζεηξά ζε νκάδεο κε ηειηθή ηάζε εμφδνπ ζπλήζσο απφ 100V (DC) έσο 600V (DC). Ζ παξαγφκελε ελέξγεηα δηνρεηεχεηαη απεπζείαο ζηνλ κεηαηξνπέα ηνπ ζπζηήκαηνο. Μεηαηξνπέαο δηθηχνπ. Ο κεηαηξνπέαο ζε απηή ηελ πεξίπησζε κεηαηξέπεη ην ζπλερέο ξεχκα ησλ θσηνβνιηατθψλ ζε ελαιιαζζφκελν 230V ή 400V θαη ζπλδέεηαη κε ην δίθηπν ειεθηξνδφηεζεο κέζσ ηνπ ειεθηξνινγηθνχ πίλαθα. ηελ πεξίπησζε ηνπ Σελ. 61 από 79

63 απηνπαξαγσγνχ, ε ελέξγεηα απηνθαηαλαιψλεηαη απφ ηεο ζπζθεπέο ηεο θαηαλάισζεο θαη αλ ππάξρεη πεξίζζεηα ελέξγεηαο ηφηε δηνρεηεχεηαη ζην δίθηπν ειεθηξνδφηεζεο. ηελ πεξίπησζε ηνπ αλεμάξηεηνπ παξαγσγνχ, ε παξαγφκελε ελέξγεηα πσιείηαη κε πνιχ πςειέο ηηκέο πψιεζεο. [22] 2.4 Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα ηωλ θωηνβνιηαϊθώλ Αλ αλαινγηζηεί θαλείο ηα ζεηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ (ηα νπνία παξνπζηάδνληαη παξαθάησ), δε θαίλεηαη πεξίεξγν ην γεγνλφο φηη ν ζρεηηθφο επηρεηξεκαηηθφο θιάδνο παξνπζηάδεη ζεκαληηθέο πξννπηηθέο αλάπηπμεο. (Κέληξν Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ θαη Δμνηθνλφκεζεο Δλέξγεηαο, 2010) Αμηνπηζηία θαη κεγάιε δηάξθεηα δσήο. Ζ αξρηθή ηνπο θαηαζθεπή ήηαλ γηα ρξήζε ζην δηάζηεκα, φπνπ νη επηζθεπέο είλαη δαπαλεξέο, έσο θαη αθαηφξζσηεο. ήκεξα ε απφδνζε ηνπο είλαη εγγπεκέλε απφ ζνβαξνχο θαηαζθεπαζηέο γηα πεξηζζφηεξα απφ 25 ρξφληα. Μεδεληθφ θφζηνο ιεηηνπξγίαο. Γελ θαηαλαιψλνπλ πξψηεο χιεο, ρξεζηκνπνηνχλ κφλν ην θσο ηνπ ήιηνπ γηα λα παξάγνπλ ειεθηξηζκφ. Γε ρξεηάδνληαη ζπληήξεζε. Σα θσηνβνιηατθά δε ρξεηάδνληαη ζπληήξεζε γηα ηελ πνιπεηή ιεηηνπξγία ηνπο. Ζ θξνληίδα αθνξά κφλν ζην λα κελ ππάξρεη ζθίαζε, θπξίσο απφ αλαπηπζζφκελε βιάζηεζε. Γε κνιχλνπλ ην πεξηβάιινλ. Γελ παξάγνπλ ππνπξντφληα, δελ εθπέκπνπλ αθηηλνβνιία νχηε ρξεηάδνληαη θαχζηκα γηα λα ιεηηνπξγήζνπλ. Γελ πξνθαινχλ ερνξχπαλζε, αθνχ ε ιεηηνπξγία ηνπο είλαη εληειψο αζφξπβε. Καηαζθεπάδνληαη απφ αλαθπθιψζηκα πιηθά (γπαιί, αινπκίλην θαη ππξίηην) θαη ζπλεπψο είλαη θαζαξά απφ πεξηβαιινληνινγηθήο απφςεσο. Πξνζηαηεχνπλ ην πεξηβάιινλ. 1kW εγθαηεζηεκέλνπ θσηνβνιηατθνχ ζπζηήκαηνο κεηψλεη: θαηά 70 θηιά αλά κήλα ηελ θαηαλάισζε ιηγλίηε θαηά 138 θηιά αλά κήλα ηελ απειεπζέξσζε CO 2 ζηελ αηκφζθαηξα πεξηζζφηεξν απφ 400 ιίηξα αλά κήλα ηελ θαηαλάισζε λεξνχ γηα αλάγθεο παξαγσγήο ηελ απειεπζέξσζε ΝΟ, SO 2 θαη ζηεξεψλ ζσκαηηδίσλ ζην πεξηβάιινλ. Σελ. 62 από 79

64 Απνθέληξσζε παξαγσγήο. Σα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ηνπνζεηνχληαη ζε θάζε πεξηνρή ρσξίο πεξηνξηζκνχο κε απνηέιεζκα ηελ απνθέληξσζε ηεο παξαγσγήο ζε έλαλ ηφπν. Δπίζεο ειαρηζηνπνηνχληαη νη απψιεηεο κέζσ ηνπ δηθηχνπ δηαλνκήο, αθνχ ε ελέξγεηα θαηαλαιψλεηαη ηνπηθά. Δπειημία θαη επεθηαζηκφηεηα. Σα Φσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα ηνπνζεηνχληαη αλάινγα κε ηηο απαηηήζεηο ζε ελέξγεηα. ε πεξίπησζε πνπ νη αλάγθεο απμεζνχλ, πνιχ εχθνια ην ζχζηεκα αλαβαζκίδεηαη γηα λα θαιχςεη ελεξγεηαθά ηελ λέα δήηεζε. Οη θσηνβνιηατθέο ζπζηνηρίεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ σο δνκηθά ζηνηρεία ησλ θηηξίσλ, εθφζνλ ηα θηίξηα είλαη θαηάιιεια ζρεδηαζκέλα. Με ηνλ ηξφπν απηφ κπνξεί λα απμεζεί ε νηθνλνκηθή απνδνηηθφηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο, αθνχ θαηαξγείηαη ην θφζηνο απφθηεζεο παξαδνζηαθψλ δνκηθψλ πιηθψλ. Σα θσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα παξνπζηάδνπλ θαη θάπνηα κεηνλεθηήκαηα ηα νπνία είλαη πνιχ ιηγφηεξα ζε ζρέζε κε ηα πιενλεθηήκαηα ηνπο. Καη αξρήλ ην κεγαιχηεξν κεηνλέθηεκα ηνπο είλαη φηη απαηηνχλ πνιχ κεγάιεο επηθάλεηεο εγθαηάζηαζεο γηα ηελ παξαγσγή ηθαλνπνηεηηθήο πνζφηεηαο ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο. Σν δεχηεξν κεηνλέθηεκα ηνπο είλαη ν ζρεηηθά κηθξφο βαζκφο απφδνζεο πνπ έρνπλ (ζε ζχγθξηζε πάληα κε ηεο κεζφδνπο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο πνπ επηθξαηνχλ απηή ηελ ζηηγκή ζηελ αγνξά). Σν ηειεπηαίν ηνπο κεηνλέθηεκα πεγάδεη απφ ηα πξνεγνχκελα δχν. Ο κηθξφο βαζκφο απφδνζεο ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο κεγάιεο επηθάλεηεο νδεγνχλ ζε απμεκέλν θφζηνο ζε ζρέζε κε ηεο ζπκβαηηθέο κεζφδνπο παξαγσγήο ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο. Γεληθά εάλ δελ επηδνηείηαη ην θσηνβνιηατθφ έξγν δελ είλαη [4], [5], [22] νηθνλνκηθά θεξδνθφξν αθφκε. Σελ. 63 από 79

65 3 Ο ΚΔΦΑΛΑΙΟ Η ΑΓΟΡΑ ΣΧΝ ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΧΝ 3.1 Οηθνλνκηθά ζηνηρεία πνπ δηέπνπλ ηελ Παγθόζκηα, ηελ Δπξωπαϊθή θαη ηελ Διιεληθή αγνξά θωηνβνιηαϊθώλ Σα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία είλαη έλαο απφ ηνπο πιένλ αλαπηπζζφκελνπο ηνκείο ηεο αγνξάο ηφζν ζε παγθφζκην φζν θαη ζε ηνπηθφ επίπεδν. ε παγθφζκην επίπεδν έρεη κεγέζε ηεξάζηηα θαη ηελ πξσηνθαζεδξία έρνπλ ρψξεο φπσο ε Γεξκαλία, νη ΖΠΑ, ε Ηαπσλία θαη ε Ηζπαλία. ηελ εηθφλα παξαθάησ θαίλεηαη ην πνζνζηφ ηεο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ γηα ην Σρήκα 3.1: Εθηηκώκελνο αξηζκόο εγθαηαζηάζεσλ θσηνβνιηατθώλ [47] Δάλ ην δνχκε σο ζπλνιηθή ηζρχο ηφηε απηφ ην πνζφ είλαη ηεξάζηην. πγθεθξηκέλα, ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο θσηνβνιηατθψλ γηα ην 2010 θηάλεη ζηα 16GW. Απηφ ην πνζφ είλαη Σελ. 64 από 79

66 ηεξάζηην, ζε κηα ζχγθξηζε κε ην κέγεζνο ηεο Διιάδαο είλαη πεξίπνπ ίζν κε ηελ εγθαηεζηεκέλε ηζρχ παξαγσγήο ελέξγεηαο, απφ φιεο ηηο κνξθέο, ζηελ ρψξα καο. ηελ παξαθάησ εηθφλα παξνπζηάδεηαη ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο θσηνβνιηατθψλ ζηνλ πιαλήηε θαη ε δηαθχκαλζε ηεο (ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν απμήζεθε ξαγδαία) ζηελ πνξεία ησλ εηψλ. Παξαηεξνχκε κηα κεγάιε έθξεμε ηεο αγνξάο απφ ην 2005 θαη κεηά. Σρήκα 3.2: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηνλ πιαλήηε [47] Οη ρψξεο ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο πξσηαγσληζηνχλ ζε απηή ηελ ηεξάζηηα άλνδν. Πξνζπάζεηεο φπσο απηέο ηεο Γεξκαλίαο θαη ηεο Ηζπαλίαο πξέπεη λα γίλνπλ πξφηππν ζε άιιεο ρψξεο, φπσο θαη ηελ δηθή καο. Γελ λνείηαη ρψξεο κε πνιχ κηθξφηεξν ειηαθφ δπλακηθφ απφ ην δηθφ καο (φπσο γηα παξάδεηγκα ην Βέιγην) λα έρνπλ πεξηζζφηεξα εγθαηεζηεκέλα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. ηελ εηθφλα παξαθάησ θαίλεηαη ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο θσηνβνιηατθψλ ζηελ Δπξσπατθή Έλσζε. Ζ ρψξα καο θαηέρεη ηελ έβδνκε ζέζε θαη δεδνκέλνπ ην ειηαθνχ δπλακηθνχ ηεο ζα κπνξνχζε λα ήηαλ πνιχ πςειφηεξα. Σελ. 65 από 79

67 Σρήκα 3.3: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηνλ πιαλήηε [47] ηνλ ειιεληθφ ρψξν ε αγνξά γλψξηζε αικαηψδε αχμεζε ην Σν πνζφ εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο ππεξπνιιαπιαζηάζηεθε. Μφλν ην έηνο 2010 έθηαζε ζε έλα κέγεζνο ηεηξαπιάζην απφ ην 2009, γλψξηζε κηα αχμεζε 400%. Απηφ ην λνχκεξν είλαη ηεξάζηην. ηελ επφκελε εηθφλα θαίλεηαη ε αλάπηπμε απηνχ ηνπ ηνκέα ηεο αγνξάο απφ ην 2005 θαη εληεχζελ. Σρήκα 3.4: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηελ Ειιάδα [47] Σελ. 66 από 79

68 ην παξαπάλσ ζρήκα θαίλεηαη ε αικαηψδεο αλάπηπμε ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηελ ρψξα καο θαηά ην έηνο Πνπ νθείιεηαη φκσο απηή ε αχμεζε; Καηά θχξην ιφγν νθείιεηαη ζηελ κεγάιε αχμεζε ησλ κνλάδσλ κε νλνκαζηηθή ηζρχ κεηαμχ 20 θαη 150MWp. Σέηνηεο κνλάδεο είλαη θαη απηέο πνπ εγθαζηζηνχλ νη αγξφηεο ζηελ ρψξα ηνπο. ηελ παξαθάησ εηθφλα 3.5 θαίλεηαη ε θαηαλνκή ηεο ζπλνιηθήο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηηο επηκέξνπο θαηεγνξίεο. Σα πνζά απηά ηζρχνπλ γηα ην έηνο ηελ εηθφλα 3.6 πνπ επίζεο αθνινπζεί θαίλεηαη ε αλάπηπμε πνπ γλψξηζαλ νη αληίζηνηρεο ηέζζεξεηο θαηεγνξίεο αλά ηελ πνξεία ησλ εηψλ. Παξαηεξνχκε φηη παξά ηελ χπαξμε πνιιψλ επηδνηνχκελσλ πξνγξακκάησλ, ηα θσηνβνιηατθά πνπ εγθαζίζηαληαη ζηα ζπίηηα έρνπλ πνιχ κηθξφ κεξίδην ζηελ ζπλνιηθή εγθαηεζηεκέλε ηζρχ ησλ θσηνβνιηατθψλ. Σρήκα 3.5: Εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θσηνβνιηατθώλ ζηελ Ειιάδα αλά θαηεγνξία κεγέζνπο [47] Σελ. 67 από 79

69 Σρήκα 3.6: Αλάπηπμε ηεο εγθαηεζηεκέλε ηζρύνο θσηνβνιηατθώλ ζηελ Ειιάδα θαηά ηα ηειεπηαία ηξία ρξόληα [47] Ζ αλάπηπμε ηνπ ηνκέα ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηελ ρψξα καο έρεη δηπιφ θαιφ. Πέξαλ ηεο δεδνκέλεο κείσζεο ηεο ρξήζεο ηνπ ιηγλίηε γηα ειεθηξνπαξαγσγή (απηφ κεηψλεη ηελ ξχπαλζε ηεο αηκφζθαηξαο θαη ην θφζηνο παξαγσγήο θαζψο δελ ρξεηάδεηαη ε εμαγνξά ξχπσλ απφ ην αληίζηνηρν ρξεκαηηζηήξην) έρεη θαη έλα άιιν πνιχ κεγάιν ζεηηθφ. Έρεη αλνίμεη κηα λέα παξαγσγηθή δηαδηθαζία ε νπνία βαζίδεηαη εμ νινθιήξνπ ζηα θσηνβνιηατθά. Νέεο εηαηξίεο εκθαλίζηεθαλ κε κνλαδηθφ πξντφλ ηνπο θσηνβνιηατθά πάλει θαη πιαίζηα. Απηφ νδεγεί ζηελ νηθνλνκηθή αλάπηπμε ηεο ρψξαο καο θαη ζηελ χπαξμε ζέζεσλ εξγαζίαο. Απηή ηελ ζηηγκή, ζηνλ ηνκέα ηεο παξαγσγήο ησλ θσηνβνιηατθψλ εξγνδνηνχληαη πέξαλ ησλ ρηιίσλ αηφκσλ θαη κάιηζηα εμεηδηθεπκέλσλ αηφκσλ. ηελ επφκελε εηθφλα θαίλνληαη νη θπξηφηεξεο ειιεληθέο εηαηξίεο νη νπνίεο έρνπλ ζηήζεη γξακκή παξαγσγήο ηεκαρίσλ, απαξαίηεησλ γηα ηελ θαηαζθεπή ησλ θσηνβνιηατθψλ. Σελ. 68 από 79

70 Σρήκα 3.7: Εηαηξίεο κε γξακκέο παξαγσγήο πξντόλησλ άκεζα ρξεηαδνύκελσλ γηα ηελ θαηαζθεπή ησλ θσηνβνιηατθώλ πάλει [47] 3.2 Διιεληθό λνκηθό πιαίζην πνπ θαζνξίδεη ηελ αγνξά ηωλ θωηνβνιηαϊθώλ Ννκηθό πιαίζην ε θάζε ζχγρξνλν θξάηνο, έηζη θαη ζην ειιεληθφ ππάξρεη ε απαηηνχκελε λνκνζεζία ε νπνία ζηελ νπζία θαζνξίδεη θαη ηελ αγνξά ησλ θσηνβνιηατθψλ ζηνηρείσλ. Ο πξψηνο λφκνο πνπ αθνξνχζε ηελ ειεθηξνπαξαγσγή κέζσ ελαιιαθηηθψλ πεγψλ ελέξγεηαο (αλαλεψζηκσλ πεγψλ) εκθαλίζηεθε θαη ςεθίζηεθε πξηλ κηα 25αηεία, ην Ο λφκνο απηφο ζηελ νπζία δελ πξνζέθεξε ηίπνηα. Μηα θαιχηεξε θαη νπζηαζηηθφηεξε πξνζπάζεηα έγηλε ην Ο λένο λφκνο πιένλ είρε επλντθέο ξπζκίζεηο θαη έδηλε θίλεηξα ζε ηδηψηεο επελδπηέο έηζη ψζηε λα επελδχζνπλ ζηνλ ηνκέα ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο. Απηφ νδήγεζε ζηελ θαηαθφξπθε αχμεζε ηνπ επελδπηηθνχ ελδηαθέξνληνο απφ ειιεληθφ αιιά θαη μέλν ηδησηηθφ θεθάιαην. ηελ πνξεία, απφ ην 1999 θαη εληεχζελ, λέεο λνκνζεηηθέο πξάμεηο θαη ξπζκίζεηο θάιπςαλ ηα θελά ησλ πξνεγνχκελσλ λφκσλ βαζηδφκελνη πιένλ ζηελ εκπεηξία ηεο ρξήζεο ησλ ΑΠΔ. Σειεπηαίνο λφκνο έγηλε ην 2006 κε ηνλ νπνίν παξέρνληαη νη επλντθφηεξεο ξπζκίζεηο απφ φινπο ηνπο πξνεγνχκελνπο γηα ηηο ΑΠΔ Σελ. 69 από 79

71 θαη εηδηθφηεξα γηα ηα θσηνβνιηατθά ζηνηρεία. ήκεξα ηζρχεη ν λφκνο 3851 πνπ ςεθίζηεθε απφ ην ειιεληθφ θνηλνβνχιην ην ηνλ πίλαθα πνπ αθνινπζεί θαίλνληαη φιεο νη πξφζθαηεο λνκνζεζίεο πνπ αθνξνχλ ηα θσηνβνιηατθά θαη γεληθφηεξα ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο. Πίλαθαο 3.1: Διιεληθή λνκνζεζία γηα ηηο αλαλεώζηκεο πεγέο ελέξγεηαο [41] Νόκνο Έηνο ΤΑ ΤΑ Με ηνλ ηειεπηαίν λφκν, 3851/2010 ην ειιεληθφ λνκνζεηηθφ πιαίζην ελαξκνλίδεηαη πιήξσο κε ην Δπξσπατθφ πιαίζην ζρεηηθά κε ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο, φπσο απηφ θαζνξίδεηαη απφ ηελ Δπξσπατθή νδεγία 2009/28/ΔΚ. Με βάζε απηή ηελ νδεγία αιιάδνπλ θπξίσο νη ζηφρνη, απμάλνληαη ηα πνζνζηά θάιπςεο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο. Ο λφκνο 3851/2010, σο ζπλέρεηα ηνπ 3468/2006, κε κηθξέο ηξνπνπνηήζεηο, θαζνξίδεη πιήξσο ηελ αγνξά ελέξγεηαο κέζσ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο (ΑΠΔ) θαη κνλάδσλ ζπκπαξαγσγήο ειεθηξηζκνχ θαη ζεξκφηεηαο πςειήο απφδνζεο (ΖΘΤΑ). Ο λφκνο απηφο θαζνξίδεη θαη ηα ηηκνιφγηα κε ηα νπνία πσιείηαη ε κεγαβαηψξα απφ ηνλ ηδηνθηήηε ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ ζηελ ΓΔΖ, αλαιφγσο ηεο πεξηνρήο ζηελ νπνία είλαη εγθαηαζηεκέλα ηα ζπζηήκαηα απηά. Σν ηηκνιφγην θαίλεηαη ζηνλ παξαθάησ πίλαθα. Πίλαθαο 3.2: Σηκνιόγεζε κεγαβαηώξαο κε βάζε ηνλ λόκν 3851/2010 γηα ηνλ ηξέρνληα κήλα [41] Φσηνβνιηατθέο κνλάδεο Φσηνβνιηατθέο κνλάδεο ζε νηθηαθφ ηνκέα θαη κηθξέο επηρεηξήζεηο κε ηζρχ έσο θαη 10kW peak Φσηνβνιηατθέο κνλάδεο κε ηζρχ κηθξφηεξε απφ 100kW peak Φσηνβνιηατθέο κνλάδεο κε ηζρχ κεγαιχηεξε απφ 100kW peak Σηκή ελέξγεηαο ( /MWh) Γηαζπλδεδεκέλν ζχζηεκα Με δηαζπλδεδεκέλν ζχζηεκα ,43 419,43 372,83 419,43 Σελ. 70 από 79

72 Σν θαηλνχξην πνπ πξνζζέηεη ν λφκνο 3851 ηνπ 2010 ζε ζρέζε κε ηνλ 3468 ηνπ 2006 είλαη ε θιηκαθνχκελε κείσζε ζηελ ηηκή ηεο κεγαβαηψξαο γηα θσηνβνιηατθέο κνλάδεο κεγαιχηεξεο απφ 10 kw peak απφ ηνλ Φεβξνπάξην ηνπ 2009 θαη εληεχζελ. Απηή ε κείσζε παξνπζηάδεηαη ζηνλ επφκελν πίλαθα. Πίνακασ 3.3: Μείωςη τιμήσ μεγαβατώρασ κατά την πορεία των ετών [41] Έηνο Μήλαο Γηαζπλδεδεκέλν Με δηαζπλδεδεκέλν Α Β Γ >100kW peak <=100kW peak Αλεμαξηήηνπ ηζρχνο 2009 Φεβξνπάξηνο 400,00 450,00 450, Αχγνπζηνο 400,00 450,00 450, Φεβξνπάξηνο 400,00 450,00 450, Αχγνπζηνο 392,04 441,05 441, Φεβξνπάξηνο 372,83 419,43 419, Αχγνπζηνο 351,01 394,89 394, Φεβξνπάξηνο 333,81 375,54 375, Αχγνπζηνο 314,27 353,55 353, Φεβξνπάξηνο 298,87 336,23 336, Αχγνπζηνο 281,38 316,55 316, Φεβξνπάξηνο 268,94 302,56 302, Αχγνπζηνο 260,97 293,59 293,59 Γηα θάζε έηνο λ απφ ην 2015 θαη κεηά 1,3*κΟΣ λ-1 1,4*κΟΣ λ-1 1,4*κΟΣ λ-1 κοσ λ-1 : Μέζε Οξηαθή Σηκή πζηήκαηνο θαηά ην πξνεγνχκελν έηνο λ-1 Ζ θαηαλνκή ησλ ζηαζκψλ ζηελ ειιεληθή επηθξάηεηα παξακέλεη ακεηάβιεηε απφ ηνλ λέν λφκν, παξακέλεη φπσο έρεη θαζνξίζηεη απφ ηνλ λφκν 3468 ηνπ χκθσλα κε απηφλ, δεκηνπξγείηαη πξφγξακκα αλάπηπμεο θσηνβνιηατθψλ ζηαζκψλ, ζπλνιηθήο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο θαη ειάρηζηνλ 500MW peak έσο ην 2020 ζην δηαζπλδεδεκέλν ζχζηεκα θαη θαη ειάρηζηνλ 200MW peak ζηα λεζηά πνπ δελ αλήθνπλ ζην δηαζπλδεδεκέλν ζχζηεκα. ηνπο παξαθάησ πίλαθεο ηεο επφκελεο εηθφλαο θαίλεηαη ε δηακεξηζκαηηθή θαηαλνκή ησλ θσηνβνιηατθψλ έξγσλ πνπ έρνπλ αδεηνδνηεζεί έσο θαη ην Έλαο παξφκνηνο πίλαθαο πνπ βξίζθεηαη ζηελ ίδηα νδεγία θαζνξίδεη θαη ηελ θαηαλνκή ησλ ζηαζκψλ ζηα κε δηαζπλδεδεκέλα λεζηά. Σελ. 71 από 79

73 Σρήκα 3.8: Καηαλνκή θσηνβνιηατθώλ κνλάδσλ ζηελ ειιεληθή επηθξάηεηα [42] Σν θξάηνο, πέξα απφ ηελ επηδφηεζε ζηελ ηηκή ηεο πξνζθέξεη ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο θαη επηδφηεζε εγθαηάζηαζεο. ε πεξηπηψζεηο κηθξψλ, νηθηαθψλ εγθαηαζηάζεσλ απφ θαηξνχ εηο θαηξφλ ηξέρνπλ δηάθνξα πξνγξάκκαηα επηδφηεζεο. ε πεξηπηψζεηο κεγάισλ εγθαηαζηάζεσλ ππάξρεη δηαρσξηζκφο κεηαμχ ηδησηψλ επελδπηψλ θαη εηαηξηψλ. πλήζσο ζε ηέηνηα κεγέζε πιεηνςεθνχλ νη εηαηξίεο. Οη ηδηψηεο επελδπηέο δηθαηνχληαη θνξνειαθξχλζεηο έσο θαη 20% ηνπ επελδπηηθνχ θφζηνπο ηεο κνλάδαο. Οη επηδνηήζεηο ησλ εηαηξηψλ θαζνξίδνληαη απφ ηνλ επελδπηηθφ λφκν 3522/2006 ζχκθσλα κε ηνλ νπνίν ε Διιάδα ρσξίδεηαη ζε ηξεηο πεξηνρέο θαη αλαιφγσο ηεο πεξηνρήο, θαη εάλ θαη εθφζνλ ε εηαηξία ζπλεηζθέξεη ην 25% ηεο επέλδπζεο απφ ίδηα θεθάιαηα θαζνξίδεηαη ε επηδφηεζε. Ζ επηδφηεζε θαζνξίδεηαη θαη απφ ην κέγεζνο ηεο εηαηξίαο ην νπνίν εμαξηάηαη απφ ηνλ αξηζκφ ησλ αηφκσλ πνπ εξγνδνηεί, απφ ηνλ θχθιν εξγαζηψλ θαη απφ ην ζχλνιν ηνπ ελεξγεηηθνχ ηεο. Σελ. 72 από 79