Γενικό Λύκειο Ελάτειας. Θέμα εργασίας. Ονοματεπώνυμο Μαθητών:

Transcript

1 Γενικό Λύκειο Ελάτειας Θέμα εργασίας <<Ήλιος- πηγή ενέργειας- Φωτοβολταϊκό σύστημα>> Ονοματεπώνυμο Μαθητών: Βελαέτη Αναστασία Γεωργίου Χαρά Δαλαμάγκα Κατερίνα Δουβάρα Αγγελική Κόρδας Λάζαρος Υπεύθυνοι καθηγητές: Καψούρη Δώρα Μαργιώλας Γιώργος 1

2 Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η παρουσίαση μιας, όσο το δυνατόν, ολοκληρωμένης εικόνας σχετικά με τον ήλιο ως πηγή ενέργειας και του Φωτοβολταϊκoύ φαινομένου. Αρχικά, στο πρώτο κεφάλαιο κάνουμε μια σύντομη αναφορά γύρω από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στο επόμενο κεφάλαιο, περιγράφεται ο Ήλιος και η ηλιακή ενεργεία. Γίνεται αναφορά της ηλιακής ενέργειας στην Ελλάδα και στους τύπους ηλιακών συστημάτων που υπάρχουν. Στην συνέχεια, στο τρίτο κεφάλαιο, δίνεται μια εικόνα σχετικά με την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. Έπειτα, το τέταρτο κεφάλαιο πραγματεύεται το Φωτοβολταϊκό φαινόμενο και τους τύπους αυτών των συστημάτων που υπάρχουν, μαζί με τις βασικές τους μονάδες. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται η εγκατάσταση των φωτοβολταϊκών συστημάτων και τα πλεονεκτήματα τους. 2

3 Περιεχόμενα ΕΙΣΑΓΩΓΗ 4 1 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.1 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 7 2 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.1 ΗΛΙΟΣ ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΥΠΟΙ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ.11 3 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3.1 ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.1 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΥΠΟΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΕΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ.26 5 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5.1 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ...34 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟΥ...38 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 42 3

4 Εισαγωγή Στις μέρες μας, ολοένα και αυξάνονται τα άτομα που εγκαθιστούν Φωτοβολταϊκό σύστημα. Γι'αυτό το λόγο βρήκαμε το ερέθισμα να κάνουμε την παρούσα εργασία. Στόχος της εργασίας μας είναι να γνωστοποιήσουμε την ακμή που έχουν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Παρουσιάζουμε την ανάγκη χρήσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, γιατί τα πλεονεκτήματά τους μας ωφελούν οικονομικά και περιβαλλοντικά. Μελετάμε εκτενέστερα την ηλιακή ενέργεια και έπειτα το Φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Τέλος σας δίνουμε μια εικόνα από τα χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών και τις δυνατότητές τους, τα οποία έχουν μεγάλη ανάπτυξη σε όλο τον κόσμο, και ιδιαίτερα στην Ελλάδα. 4

5 1.1 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ εικονα 1. ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι πια, στην σύγχρονη εποχή, ένα σημαντικό κομμάτι της ζωής μας σε άλλες χώρες περισσότερο και σε άλλες λιγότερο. Οι ανανεώσιμες πηγές, όπως δηλώνει και το όνομά τους, είναι πηγές και πόροι, που δεν εξαντλούνται και βασίζονται σε φαινόμενα και διαδικασίες της φύσης, όπως ο ήλιος, ο άνεμος, οι υδατοπτώσεις, η ενέργεια των κυμάτων, ρευμάτων, ωκεανών, η βιομάζα, η γεωθερμία σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα και είναι φιλικοί προς το περιβάλλον, αφού δεν εκπέμπουν ρυπογόνα για την ατμόσφαιρα αέρια. Αναλυτικά, τα κυριότερα είδη των Α.Π.Ε. είναι τα ακόλουθα: Υδροηλεκτρική ενέργεια Αιολική ενέργεια Ηλιακή ενέργεια Γεωθερμική ενέργεια Βιομάζα Η Υδροηλεκτρική Ενέργεια είναι η ενέργεια η οποία στηρίζεται στην εκμετάλλευση και τη μετατροπή της δυναμικής ενέργειας του νερού των λιμνών και της κινητικής ενέργειας του νερού των ποταμών σε ηλεκτρική ενέργεια. Προέρχεται από την εκμετάλλευση των υδάτων των ποταμών. 5

6 Η αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκμετάλλευση του πνέοντος ανέμου. Προέρχεται από τη μετακίνηση αερίων μαζών της ατμόσφαιρας. Η αιολική ενέργεια έχει παρουσιάσει ραγδαία άνθηση τα τελευταία χρόνια. Βασικός λόγος αυτής της ανάπτυξης είναι το σχετικά χαμηλό κόστος ηλεκτροπαραγωγής. Με το όρο Ηλιακή Ενέργεια χαρακτηρίζουμε το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο. Το φώς και η θερμότητα που ακτινοβολούνται, απορροφούνται από στοιχεία και ενώσεις στη Γη και μετατρέπονται σε άλλες μορφές ενέργειας. Γεωθερμική ενέργεια ονομάζεται η θερμική ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης και εμφανίζεται με τη μορφή θερμού νερού ή ατμού. Η ενέργεια αυτή σχετίζεται με την ηφαιστειότητα και τις ειδικότερες γεωλογικές και γεωτεκτονικές συνθήκες της κάθε περιοχής. Είναι μια ήπια και σχετικά ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή, που με τα σημερινά τεχνολογικά δεδομένα μπορεί να καλύψει σημαντικές ενεργειακές ανάγκες Η βιομάζα είναι ενέργεια που προέρχεται από οργανικές ύλες, όπως δέντρα και φυτά, γεωργικά προϊόντα και απόβλητα που προέρχονται από διάφορες πηγές. Τα προϊόντα αυτά μετατρέπονται μέσω θερμότητας σε βιοκαύσιμα, βιοθερμότητα ή βιοηλεκτρική ενέργεια. Η βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα (π.χ. με την καύση ξύλων για θέρμανση και μαγείρεμα) ή έμμεσα, αν τη μετατρέψουμε σε υγρό ή αέριο καύσιμο (π.χ. αιθανόλη από καλλιέργειες ζαχαρότευτλων ή βιοαέριο από ζωικά απόβλητα). 6

7 1.2 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ-ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Πλεονεκτήματα Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου. Είναι ευέλικτες εφαρμογές που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής. Επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις. Μειονεκτήματα Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται σαν συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων. Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί. Για τα υδροηλεκτρικά έργα λέγεται ότι προκαλούν έκλυση μεθανίου από την αποσύνθεση των φυτών που βρίσκονται κάτω απ' το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. 7

8 2.1 ΗΛΙΟΣ ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ο Ήλιος είναι ο αστέρας του ηλιακού μας συστήματος και το λαμπρότερο σώμα του ουρανού. Ο Ήλιος αποτελείται κατά 74% από υδρογόνο, κατά 25% από ήλιο και 1% από άλλα στοιχεία. Το υδρογόνο αποτελεί το κύριο καύσιμο για τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που γίνονται στον Ήλιο και παράγουν την ενέργεια που ακτινοβολεί. Το ήλιο προέρχεται από την σύντηξη των ατόμων υδρογόνου. Η σημασία του Ήλιου στην εξέλιξη και την διατήρηση της ζωής στη Γη είναι καίρια, καθώς με τη θεμελιώδη διαδικασία της φωτοσύνθεσης προσφέρει την απαραίτητη ενέργεια για την ανάπτυξη των ζωντανών οργανισμών, και διατηρεί την επιφανειακή θερμοκρασία της Γης σε ανεκτά για τη ζωή επίπεδα, καθώς επίσης και προκαλεί τα μετεωρολογικά φαινόμενα. Ζώνη ακτινοβολίας Από περίπου 0,25 σε περίπου 0,7 ηλιακές ακτίνες (μια ηλιακή ακτίνα είναι 690,000 χιλιόμετρα) το ηλιακό υλικό είναι καυτό και πυκνό αρκετά ώστε η θερμική ακτινοβολία να είναι επαρκής για να μεταφέρει την έντονη θερμότητα του πυρήνα προς τα έξω. Η ζώνη αυτή είναι χωρίς θερμική συναγωγή. Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγεται στον ήλιο. Φτάνει σχεδόν αμετάβλητη στο ανώτατο στρώμα της ατμόσφαιρας του πλανήτη μας, διαμέσου του διαστήματος, και στη συνέχεια κατά τη διέλευσή της από την ατμόσφαιρα υπόκειται σε σημαντικές αλλαγές, που οφείλονται στην σύσταση της ατμόσφαιρας. Ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζεται το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο. Τέτοιες είναι το φως ή φωτεινή ενέργεια, η θερμότητα ή θερμική ενέργεια καθώς και διάφορες ακτινοβολίες ή ενέργεια ακτινοβολίας. Η ηλιακή ενέργεια στο σύνολό της είναι πρακτικά ανεξάντλητη, αφού προέρχεται από τον ήλιο, και ως εκ τούτου δεν υπάρχουν περιορισμοί χώρου και χρόνου για την εκμετάλλευσή της. 8

9 2.2 ΜΟΡΦΕΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Όσον αφορά την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, θα μπορούσαμε να πούμε ότι χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες εφαρμογών: τα παθητικά ηλιακά συστήματα, τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα, και τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Τα παθητικά και τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που εκπέμπεται μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ τα φωτοβολταϊκά συστήματα στηρίζονται στη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Ενεργητικά Ηλιακά Συστήματα Παθητικά Ηλιακά Συστήματα εικόνα 2. ενεργειακό ηλιακό σύστημα εικόνα 3.παθητικό ηλιακό σύστημα 9

10 Φωτοβολταϊκά Συστήματα εικόνα 4.φωτοβολταϊκό σύστημα 10

11 2.3 Η ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Στην Ελλάδα η ηλιακή ενεργεία είναι πολύ πλούσια όπως θα δούμε στην παρακάτω εικόνα. Αυτό συμβαίνει γιατί η γεωγραφική θέση της Ελλάδας βοηθά πολύ στην παροχή της ηλιακής ακτινοβολίας με αποτέλεσμα να είναι μια χωρά με πολύ καλό κλίμα. Στην εικόνα φαίνεται ότι η κεντρική Ελλάδα έχει πιο πολύ ηλιακή ενεργεία από την βόρεια Ελλάδα και η νοτιανατολική πιο πολύ από την υπόλοιπη Ελλάδα. εικόνα 5. 11

12 3.1 ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Σημερα αξιοποιουμε με πολλους τροπους την ευεργετικη δραση της ηλιακης ακτινοβολιας: 1) Με τη χρηση των θερμικων ηλιακων συστηματων που συλλεγουν την ηλιακη ακτινοβολια και την μετατρεπουν σε θερμοτητα σε καποια θερμομονωμενη δεξαμενη,οπου την αποθηκευουν και ονομαζονται ενεργητικα ηλιακα συστηματα. 2) Με τα παθητικά ηλιακά συστήματα, δηλαδή όλα τα κατάλληλα σχεδιασμένα και συνδυασμένα δομικά στοιχεία των οικοδομικών κατασκευών (κτηρίων) που υποβοηθούν την καλύτερη άμεση ή έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας είτε για τη θέρμανση των κτηρίων το χειμώνα είτε για το δροσισμό τους το καλοκαίρι. εικόνα 6.εξαερισμός σπιτιού 12

13 3) Με την κατευθείαν μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική με τη χρήση των φωτοβολταϊκών συστημάτων. 3.2 (Φωτοβολταϊκά σε κατοικίες) την κίνηση αυτοκινήτου εικόνα 7.Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας για 13

14 εικόνα 8.Αυτοκίνητο που κινείται με ηλιακή ενέργεια Τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα Η "καρδιά" ενός ενεργητικού ηλιακού συστήματος είναι ο ηλιακός συλλέκτης που είναι συνήθως τοποθετημένος στην ταράτσα ή στη στέγη ενός σπιτιού. εικόνα 9.ηλιακός συλλέκτης 14

15 εικόνα 10.Ηλιακό χωριό στην Πεύκη Αττικής (Πηγή: Εγχειρίδιο ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ΚΑΠΕ-1998) εικόνα 11.Διάγραμμα ηλιακού θερμοσίφωνα εικόνα 12. Ο συλλέκτης αυτός περιλαμβάνει μια μαύρη, συνήθως επίπεδη μεταλλική επιφάνεια, η οποία απορροφά την ακτινοβολία και θερμαίνεται. Πάνω από την απορροφητική επιφάνεια βρίσκεται ένα διαφανές κάλυμμα (συνήθως από γυαλί ή πλαστικό) που παγιδεύει τη θερμότητα (φαινόμενο θερμοκηπίου). Σε επαφή με την απορροφητική επιφάνεια τοποθετούνται λεπτοί σωλήνες μέσα στους οποίους διοχετεύεται κάποιο υγρό, που απάγει την θερμότητα και τη μεταφέρει, με τη βοήθεια μικρών αντλιών (κυκλοφορητές), σε μια μεμονωμένη δεξαμενή αποθήκευσης. Το πιο απλό και διαδεδομένο σήμερα ενεργητικό ηλιακό σύστημα θέρμανσης νερού είναι ο γνωστός μας ηλιακός θερμοσίφωνας 15

16 ανακλαστικός δίσκος εικόνα 13,παραβολικός Με τη βοήθεια παραβολικών ανακλαστικών δίσκων, η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να συγκεντρωθεί στο εστιακό σημείο 600 ως 2000 φορές περισσότερο από τη συνήθη και η θερμοκρασία να ανέλθει στους 800 ως 1500 ο C. Η θερμότητα που συλλέγεται με τις παραπάνω μεθόδους χρησιμοποιείται για την παραγωγή υπέρθερμου ατμού, ο οποίος κινεί μια ηλεκτρογεννήτρια. Έτσι με τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα μπορούμε να παράγουμε και ηλεκτρική ενέργεια. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα εικόνα 14 Νότιος προσανατολισμός κτιρίου Είναι τα δομικά στοιχεία της κτιρίου που υποβοηθούν την καλύτερη άμεση ή έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση ή το δροσισμό του κτιρίου. Για παράδειγμα, στην παραπάνω εικόνα βλέπουμε ένα σπίτι,που σύμφωνα με τον προσανατολισμό, όσο καλύτερη γεωγραφική θέση έχει σε σχέση με τον Ήλιο τόσο περισσότερο θα μπορεί να εκμεταλλεύεται την ηλιακή ενέργεια. 16

17 Προϋπόθεση για την εφαρμογή σ ένα κτήριο παθητικών ηλιακών συστημάτων είναι η θερμομόνωσή του, ώστε να περιοριστούν οι θερμικές απώλειες (χρήση κατάλληλων υλικών και διπλών τζαμιών, στεγανοποίηση, κ.ά.). Η αρχή λειτουργίας των παθητικών συστημάτων θέρμανσης βασίζεται στο «φαινόμενο του θερμοκηπίου» ενώ τα παθητικά συστήματα δροσισμού βασίζονται στην ηλιοπροστασία του κτηρίου, δηλαδή στην παρεμπόδιση της εισόδου των ανεπιθύμητων κατά τη θερινή περίοδο ακτινών του ήλιου στο κτήριο. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση μόνιμων ή κινητών σκίαστρων (πρόβολοι, τέντες, περσίδες, κληματαριές κ.ά.) που τοποθετούνται κατάλληλα, καθώς και με τη διευκόλυνση της φυσικής κυκλοφορίας του αέρα στο εσωτερικό των κτηρίων. εικόνα 15.Τα μεγάλα παράθυρα και ο νότιος προσανατολισμός του κτηρίου εκμεταλλεύονται καλύτερα την ηλιακή ενέργεια εικόνα 16.Φωτισμός κτιρίου από τον ήλιο 17

18 Ένα κτήριο που περιλαμβάνει παθητικά συστήματα θέρμανσης, δροσισμού ή ακόμη και φυσικού φωτισμού, κατασκευασμένο εξαρχής ή τροποποιημένο, ονομάζεται «βιοκλιματικό κτήριο» και είναι δυνατό να καλύψει μεγάλο μέρος των ενεργειακών του αναγκών από την άμεση ή έμμεση αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. εικόνα 17.Βιοκλιματική θέρμανση και ψύξη Ηλεκτρικό ρεύμα από τον ήλιο Η σύγχρονη τεχνολογία της έδωσε τη δυνατότητα εκμετάλλευσης της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας με τη χρήση των ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων (Φ/Β), που η λειτουργία της στηρίζεται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο, δηλαδή την άμεση μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα. εικόνα 18.φωτοβολταϊκό πάνελ Μερικά υλικά, της το πυρίτιο με πρόσμιξη άλλων στοιχείων γίνονται ημιαγωγοί (άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα της μια μόνο διεύθυνση), έχουν δηλαδή τη δυνατότητα να δημιουργούν διαφορά δυναμικού όταν φωτίζονται και κατά συνέπεια να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Συνδέοντας μεταξύ της πολλά μικρά κομμάτια τέτοιων υλικών (φωτοβολταϊκές κυψέλες ή στοιχεία), τοποθετώντας τα σε μία επίπεδη επιφάνεια (φωτοβολταϊκό σύστημα) και στρέφοντάς τα της τον ήλιο είναι 18

19 δυνατό να πάρουμε ηλεκτρικό ρεύμα αρκετό για να καλύψουμε της ανάγκες για τη λειτουργία - επιστημονικών συσκευών (της δορυφόρων), - για την κίνηση ελαφρών αυτοκινήτων (ηλιακά αυτοκίνητα), - για τη λειτουργία φάρων, Εικόνα για την κάλυψη έστω και μέρους των ενεργειακών αναγκών μικρών απομονωμένων κατοικιών, της φωτισμός, τηλεπικοινωνίες, ψύξη, ηχητική κάλυψη, (όχι κουζίνες, θερμοσίφωνες, ηλεκτρικά καλοριφέρ). Λειτουργία οικιακών συσκευών από φωτοβολταϊκά στοιχεία εικόνα 20. Η μέγιστη απόδοση των φωτοβολταϊκών στοιχείων (Φ/Β), ανάλογα με το υλικό κατασκευής της κυμαίνεται από 7% (ηλιακά στοιχεία άμορφου πυριτίου) έως 12-15% (ηλιακά στοιχεία μονοκρυσταλλικού πυριτίου). (Μαλαμής Β, 1999). Το σημαντικό είναι ότι η ενέργεια που παράγεται με αυτό τον τρόπο, είναι δυνατό να αποθηκευτεί σε ηλεκτρικούς συσσωρευτές (μπαταρίες). Έτσι έχουμε ενέργεια ανεξάντλητη, ανανεώσιμη, φθηνή και κυρίως «καθαρή». Τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα από τη χρήση των φωτοβολταϊκών είναι : 19

20 Πλεονεκτήματα Μηδενική ρύπανση Αθόρυβη λειτουργία Αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής Απεξάρτηση από τροφοδοσία καυσίμων της ενέργειας (μπαταρίες) Δυνατότητα επέκτασης Μηδενικό κόστος παραγωγής ενέργειας ελάχιστη συντήρηση Πίνακας 1. Πλεονεκτήματα- μειονεκτήματα φωτοβολταϊκών Μειονεκτήματα υψηλό κόστος κατασκευής έλλειψη επιδοτήσεων προβλήματα στην αποθήκευση Τα Φ/Β παράγουν συνεχές ρεύμα που το μετατρέπουμε σε εναλλασσόμενο 220 V στη χώρα μας (ρεύμα ίδιο με της ΔΕΗ) με ηλεκτρονικές συσκευές (αντιστροφείς συνεχούς - εναλλασσόμενου). Μπορούμε να "πουλήσουμε" ρεύμα στη ΔΕΗ (Ν. 2244/94 για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας). Με τα σημερινά οικονομικά και τεχνολογικά δεδομένα, η χρήση αυτών των συστημάτων δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη, γίνονται όμως προσπάθειες για τη μείωση του κόστους παραγωγής αυτών των πολύτιμων υλικών. Προϋποθέσεις κτηρίων για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών - Να υπάρχει επαρκής ελεύθερος και ασκίαστος χώρος - Νότιος προσανατολισμός - Σωστή κλίση ( γεωγραφικό πλάτος του τόπου ± 10ο ) - Κατάλληλος χώρος για ηλεκτρονικά συστήματα και μπαταρίες Παραδείγματα ενδεικτικών εφαρμογών. 1. Ηλιακό σχολείο Γούδουρα Κρήτης, εικόνα 28. φωτοβολταϊκά του ΚΠΕ Καστοριάς ( πιλοτική εγκατάσταση ενσωμάτωσης στη στέγη του ΚΠΕ), 3. εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών του "Αρκτούρου" στον Αετό Φλώρινας 20

21 4.1 Φωτοβολταϊκό φαινόμενο Η ονομασία Φωτοβολταϊκό είναι σύνθετη λέξη και προέρχεται από την λέξη "ΦΩΣ" και την μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής τάσης που είναι το "VOLT". Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο αναφέρεται στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλιακή ενέργεια είναι καθαρή, ήπια και ανανεώσιμη, συνεπώς η εκμετάλλευσή της σε ηλιόλουστες χώρες όπως η Ελλάδα είναι επιτακτική. Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία ανακαλύφθηκαν το 1839 από τον Μπέκερελ. Το ηλιακό φως είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο, κάποια ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από αυτό. Με την έναρξη της απορρόφησης των φωτονίων, τα ηλεκτρόνια του φωτοβολταϊκού στοιχείου αναγκάζονται να μετακινηθούν σε άλλη θέση με αποτέλεσμα να παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Σε αυτή την απλή αρχή ροής της φυσικής, δηλαδή στην κίνηση των ηλεκτρονίων από το θετικό προς το αρνητικό δυναμικό, βασίζεται μια από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού στις μέρες μας. Η επιστήμη αναζήτησε τους τελευταίους αιώνες μεθόδους μετατροπής της άφθονης ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Ήδη από τον προηγούμενο αιώνα, περίπου από το 1840, διαπιστώθηκε ότι αυτό είναι δυνατό με τη βοήθεια των ημιαγωγών. Από τα στοιχεία τα κυριότερα ημιαγώγιμα στοιχεία του περιοδικού πίνακα είναι το Γερμάνιο (Ge), το Πυρίτιο (Si) και το Σελήνιο (Se). Από αυτά το πιο σημαντικό είναι το πυρίτιο, γιατί βρίσκεται σε μεγαλύτερη αφθονία στη φύση (25%) μετά το Οξυγόνο (50%). Η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από τον ήλιο με φωτοβολταϊκά χρειάζεται το φως της ηλιακής ακτινοβολίας, όχι τη θερμότητά της. Ακόμη και μια συνεφιασμένη χειμωνιάτικη μέρα θα υπάρχει άφθονο διάχυτο φως και τα φωτοβολταϊκά θα συνεχίσουν να παράγουν ηλεκτρισμό, έστω και με μειωμένη απόδοση. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο και η λειτουργία του φωτοβολταϊκού συστήματος στηρίζεται στις βασικές ιδιότητες των ημιαγωγών υλικών σε ατομικό επίπεδο. Όταν το φως προσπίπτει σε μια επιφάνεια είτε ανακλάται, είτε την διαπερνά (διαπερατότητα) είτε απορροφάται από το υλικό της επιφάνειας. Η απορρόφηση του φωτός ουσιαστικά σημαίνει την μετατροπή του σε μια άλλη μορφή ενέργειας (σύμφωνα με την αρχή διατήρησης της ενέργειας) η οποία συνήθως είναι η θερμότητα. Παρόλα αυτά όμως υπάρχουν κάποια υλικά τα οποία έχουν την ιδιότητα να μετατρέπουν την ενέργεια των προσπιπτόντων φωτονίων (πακέτα ενέργειας) σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτά τα υλικά είναι οι ημιαγωγοί και σε αυτά οφείλεται επίσης η τεράστια τεχνολογική πρόοδος που έχει συντελευτεί στον τομέα της ηλεκτρονικής και συνεπακόλουθα στον ευρύτερο χώρο της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιών. 21

22 4.2 Τύποι Φωτοβολταϊκών συστημάτων Μονοκρυσταλλικού Πυριτίου πλαίσια Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί από ένα κυλινδρικό κρύσταλλο πυριτίου. Αποτελούν τα πιο αποδοτικά φωτοβολταϊκά με αποδόσεις της τάξεως του 15%. Η κατασκευή τους όμως είναι πιο πολύπλοκη γιατί απαιτεί την κατασκευής του μονοκρυσταλλικού πυριτίου με αποτέλεσμα το υψηλότερο κόστος κατασκευής. Πολυκρυσταλλικού Πυριτίου πλαίσια Τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά κατασκευάζονται από ράβδους λιωμένου και επανακρυσταλλομένου πυριτίου. Για την παραγωγή τους οι ράβδοι του πυριτίου κόβονται σε λεπτά τμήματα από τα οποία κατασκευάζεται η κυψέλη του φωτοβολταϊκού. Η διαδικασία κατασκευής τους είναι απλούστερη από εκείνη των μονοκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών με αποτέλεσμα το φθηνότερο κόστος παραγωγής. Παρουσιάζουν όμως σε γενικές γραμμές μικρότερη απόδοση της τάξεως του 12%. Άμορφου Πυριτίου πλαίσια Τα φωτοβολταϊκά αυτής της κατηγορίας αποτελούνται από ένα λεπτό στρώμα πυριτίου που έχει εναποτεθεί ομοιόμορφα σε κατάλληλο υπόβαθρο. Σαν υπόβαθρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μεγάλη γκάμα υλικών από δύσκαμπτα μέχρι ελαστικά με αποτέλεσμα να βρίσκει μεγαλύτερο εύρος εφαρμογών, ιδιαίτερα σε καμπύλες ή εύκαμπτες επιφάνειες. Ενώ το άμορφο πυρίτιο παρουσιάζει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στην απορρόφηση του φωτός, εντούτοις η φωτοβολταϊκή απόδοση του είναι του μικρότερη των κρυσταλλικών, περίπου 6%. Το φθηνό όμως κόστος κατασκευής τους τα κάνει ιδανικά σε εφαρμογές όπου δεν απαιτείται υψηλή απόδοση. Άλλα είδη Μια σειρά από νέα υλικά που μπορούν να παραχθούν με φθηνότερες διαδικασίες από το κρυσταλλικό πυρίτιο έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται σε φωτοβολταϊκά συστήματα. 22

23 4.3 Φωτοβολταϊκές βασικές μονάδες Συνήθως τα Φωτοβολταϊκά ηλιακά στοιχεια σε μια βασική μονάδα συνδέονται μεταξύ τους σε σειρά. Αυτό οφείλεται στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του κάθε ηλιακού φωτοβολταϊκού στοιχείου. Ένα τυπικό (διαμέτρου 4 ιντσών) ηλιακό στοιχείο κρυσταλλικού πυριτίου ή ένα (10 cm * 10 cm) πολυκρυσταλλικό στοιχείο θα παρέχουν κάτω από κανονικές συνθήκες ισχύ μεταξύ 1 και 1.5 βαττ, εξαρτώμενη από την απόδοση του ηλιακού στοιχείου. Αυτή η ισχύς παρέχεται συνήθως υπό τάση 0.5 ή 0.6 V. Από τη στιγμή που υπάρχουν πολύ λίγες εφαρμογές, οι οποίες εκτελούνται σε αυτή την τάση, η άμεση λύση είναι να συνδεθούν τα ηλιακά στοιχεία σε σειρά. Ο αριθμός των ηλεκτρικών φωτοβολταϊκών στοιχείων μέσα σε μια βασική μονάδα ρυθμίζεται από την τάση της βασικής μονάδας. Η ονομαστική τάση λειτουργίας του φωτοβολταϊκού συστήματος συνήθως πρέπει να ταιριάζει με την ονομαστική τάση του υποσυστήματος αποθήκευσης. Οι περισσότερες εκ των φωτοβολταϊκών βασικών μονάδων, που κατασκευάζονται βιομηχανικά έχουν, επομένως, σταθερές διατάξεις, οι οποίες μπορούν να συνεργασθούν ακόμη και με μπαταρίες των 12Volt / 6Volt/ 2Volt. Προβλέποντας πιθανότητα υπέρτασης προκειμένου να φορτισθεί η φωτοβολταϊκή μπαταρία και να αντισταθμιστεί χαμηλότερη έξοδος, κάτω από συνθήκες χαμηλότερες των κανονικών, έχει βρεθεί ότι μια ομάδα των 33 έως 36 ηλιακών στοιχείων σε σειρά συνήθως εξασφαλίζουν αξιόπιστη λειτουργία. 4.4 Χρήσεις Τα Φωτοβολταϊκά είναι διατάξεις που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα από την ηλιακή ακτινοβολία. Το ηλεκτρικό αυτό ρεύμα χρησιμοποιείται για να δώσει ενέργεια σε μια συσκευή ή για τη φόρτιση μπαταρίας. Η τεχνολογία αυτή χρησιμοποιείται ευρέως σε μικροϋπολογιστές τσέπης που λειτουργούν χωρίς μπαταρία, απλώς με την έκθεσή τους στο φως. Τα φωτοβολταϊκά χρησιμοποιούνται συχνά σε συστοιχίες για την παραγωγή ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα. ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ΣΕ ΣΤΕΓΕΣ Στην Ελλάδα έχουν ξεκινήσει φωτοβολταϊκά προγράμματα επιδότησης των επενδύσεων σε φωτοβολταϊκά σε στέγες, τα οποία παράγουν ηλεκτρική ενέργεια που μεταπωλείται και εισάγεται στα δημόσια δίκτυα μεταφοράς ΔΕΗ. Τα προγράμματα αυτά 23

24 έχουν στόχο τη διαφοροποίηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τη σταδιακή απεξάρτησή της από το πετρέλαιο. Συλλογή του ηλιακής ενέργειας μέσω φωτοβολταϊκών συστημάτων Σημαντικό κατά την εγκατάσταση των φωτοβολταϊκών πλαισίων είναι να στερεωθούν οι σταθερές βάσεις με γωνία μοίρες και νότιο προσανατολισμό ή οι προσανατολισμοί των φωτοβολταϊκών. Στις περισσότερες διατάξεις οι βασικές μονάδες φωτοβολταϊκών στερεώνονται σε ένα σταθερό κεκλιμένο επίπεδο με την πρόσοψη προς τον ισημερινό. Αυτό έχει την αρετή της απλότητας, δηλαδή κανένα κινούμενο τμήμα και χαμηλό κόστος. H άριστη γωνία κλίσης εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος, την αναλογία της διάχυτης ακτινοβολίας στην τοποθεσία και το είδος του φορτίου. ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΗΡΙΞΗΣ Στερεώνοντας τα φωτοβολταϊκά πάνω σε σύστημα με δύο άξονες παρακολούθησης του Ηλίου, μπορεί να συλλεχθεί μέχρι 25% περισσότερη ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια ενός έτους, σε σύγκριση με την εγκατάσταση σταθερής κλίσης. Κάτι τέτοιο όμως αυξάνει την πολυπλοκότητα και έχει ως αποτέλεσμα μια χαμηλότερης αξιοπιστίας και υψηλότερου κόστους συντήρηση. Η μονού άξονα παρακολούθηση (ιχνηλάτηση) Tracker είναι λιγότερο σύνθετη αλλά παρουσιάζει μικρότερο κέρδος. Ο προσανατολισμός μπορεί να ρυθμίζεται χειροκίνητα, εκεί που η προσφορά εργασίας είναι διαθέσιμη, αυξάνοντας έτσι τις όποιες απολαβές. Έχει υπολογιστεί ότι σε κλίματα με ηλιοφάνεια μια διάταξη επίπεδης κινούμενης πλάκας που έχει κατάλληλη ρύθμιση ώστε να στρέφεται προς τον ήλιο δυο φορές την ημέρα και να παίρνει την κατάλληλη κρίση τέσσερις φορές το χρόνο, μπορεί να συλλαμβάνει το 95% της ενέργειας, που συλλέγετε με ένα σύστημα δυο αξόνων παρακολούθησης πλήρως αυτοματοποιημένο. Το σύστημα παρακολούθησης είναι ιδιαίτερα σημαντικό στα φωτοβολταϊκά συστήματα, που λειτουργούν κάτω από συγκεντρωμένο ηλιακό φως. Η δομή αυτών των φωτοβολταϊκών συστημάτων εκτείνεται από έναν απλό σχεδιασμό βασισμένο πάνω σε πλευρικούς ενισχυτικούς καθρέπτες μέχρι τα συγκεντρωτικά συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούν υπερσύγχρονες οπτικές τεχνικές, για να αυξήσουν την είσοδο φωτός προς τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία κατά μερικές τάξεις του μεγέθους. Αυτά τα συστήματα πρέπει να προνοούν για ένα σημαντικό γεγονός, ότι δηλαδή συγκεντρώνοντας την ηλιακή ενέργεια ελαττώνουν το γωνιακό άνοιγμα των ακτίνων, που το σύστημα μπορεί να δεχθεί. Η παρακολούθηση γίνεται απαραίτητη από τη στιγμή που ο λόγος συγκέντρωσης υπερβαίνει το 10 περίπου και το σύστημα μπορεί να μετατρέψει μόνο την άμεση συνιστώσα της ηλιακής ακτινοβολίας- ενέργειας. Κατηγορίες & τύποι φωτοβολταϊκών συστημάτων Σαν κυριότερες κατηγορίες εφαρμογών Φ/Β συστημάτων μπορούν να θεωρηθούν οι εξής: 24

25 Καταναλωτικά φωτοβολταϊκά προϊόντα (1mW 100 Wp ) Τα συστήματα της κατηγορίας αυτής χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές μικρής κλίμακας ισχύος όπως τροχόσπιτα, σκάφη αναψυχής, εξωτερικός φωτισμός κήπων, ψύξη και προϊόντα όπως μικροί φορητοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές, φανοί κ.ά. Αυτόνομα ή μη διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά συστήματα (100 Wp 200k Wp ) Στην κατηγορία αυτή συγκαταλέγονται συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για κατοικίες και μικρούς οικισμούς που δεν είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Ακόμη χρησιμοποιούνται για: Ηλεκτροδότηση Ιερών Μονών. Αφαλάτωση / άντληση / καθαρισμό νερού. Συστήματα εξωτερικού φωτισμού δρόμων, πάρκων, αεροδρομίων κλπ. Συστήματα τηλεπικοινωνιών, τηλεμετρήσεων και συναγερμού. Συστήματα σηματοδότησης οδικής κυκλοφορίας, ναυτιλίας, αεροναυτιλίας κλπ. Αγροτικές εφαρμογές όπως άντληση νερού, ιχθυοκαλλιέργειες, ψύξη αγροτικών προϊόντων, φαρμάκων κλπ. Μεγάλα Διασυνδεδεμένα στο Δίκτυο Φ/Β Συστήματα Η κατηγορία αυτή αφορά Φ/Β σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μεγέθους 50kWp έως μερικά MWp, στους οποίους η παραγόμενη ενέργεια διοχετεύεται απευθείας στο δίκτυο. Διασυνδεδεμένα Φ/Β Συστήματα Οικιακός Τομέας Στην κατηγορία αυτή εμπίπτουν Φ/Β συστήματα τυπικού μεγέθους 1,5kWp έως 20kW, τα οποία έχουν εγκατασταθεί σε στέγες ή προσόψεις κατοικιών και τροφοδοτούν άμεσα τις καταναλώσεις του κτιρίου, η δε πλεονάζουσα ενέργεια διοχετεύεται στο ηλεκτρικό δίκτυο. Όπως προαναφέρθηκε, η κατηγορία αυτή αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας αγοράς Φ/Β συστημάτων. Τα οφέλη που προκύπτουν από την ενσωμάτωση Φ/Β σε κτίρια είναι: Συγχρονισμός ψυκτικών φορτίων κτιρίων κατά τη θερινή περίοδο με τη μεγίστη παραγόμενη ισχύ από τα Φ/Β. Αποφυγή χρήσης γης για την εγκατάσταση. Αποκεντρωμένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και επιτόπου κατανάλωση της παραγόμενης ενέργειας. Επίσης, οι Φ/Β συστοιχίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως δομικά στοιχεία των κτιρίων, 25

26 εφόσον γίνει σωστός σχεδιασμός. Με τον τρόπο αυτό, αυξάνεται η οικονομική απόδοση του συστήματος, λόγω αποφυγής κόστους συμβατικών οικοδομικών υλικών. 4.5 Πλεονεκτήματα Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Τα βασικά χαρακτηριστικά των Φ/Β συστημάτων, που τα διαφοροποιούν από τις άλλες μορφές ΑΠΕ είναι: Απευθείας παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ακόμη και σε πολύ μικρή κλίμακα, π.χ. σε επίπεδο μερικών δεκάδων W ή και mw. Είναι εύχρηστα. Τα μικρά συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν από τους ίδιους τους χρήστες. Μπορούν να εγκατασταθούν μέσα στις πόλεις, ενσωματωμένα σε κτίρια και δεν προσβάλλουν αισθητικά το περιβάλλον. Μπορούν να συνδυαστούν με άλλες πηγές ενέργειας (υβριδικά συστήματα). Είναι βαθμωτά συστήματα, δηλ. μπορούν να επεκταθούν σε μεταγενέστερη φάση για να αντιμετωπίσουν τις αυξημένες ανάγκες των χρηστών, χωρίς μετατροπή του αρχικού συστήματος. Λειτουργούν αθόρυβα, εκπέμπουν μηδενικούς ρύπους, χωρίς επιπτώσεις στο περιβάλλον. Οι απαιτήσεις συντήρησης είναι σχεδόν μηδενικές. Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και αξιοπιστία κατά τη λειτουργία. Οι εγγυήσεις που δίνονται από τους κατασκευαστές για τις Φ/Β γεννήτριες είναι περισσότερο από 25 χρόνια καλής λειτουργίας. Η ενεργειακή ανεξαρτησία του χρήστη είναι το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των Φ/Β συστημάτων. Το κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από Φ/Β συστήματα είναι σήμερα συγκρίσιμο με το κόστος αιχμής ισχύος, που χρεώνει η εταιρεία ηλεκτρισμού τους πελάτες της. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στη λεγόμενη «Διάσπαρτη Παραγωγή Ενέργειας» ( Distributed Power Generation), η οποία αποτελεί το νέο μοντέλο ανάπτυξης σύγχρονων ενεργειακών συστημάτων παραγωγής, μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαφοροποίηση στην παραγωγή ενέργειας, που προσφέρεται από τα Φ/Β συστήματα, σε συνδυασμό με την κατά μεγάλο ποσοστό απεξάρτηση από το πετρέλαιο και την αποφυγή περαιτέρω ρύπανσης του περιβάλλοντος, μπορούν να δημιουργήσουν συνθήκες οικονομικής ανάπτυξης σε ένα νέο ενεργειακό τοπίο που αυτή τη στιγμή διαμορφώνεται στις αναπτυγμένες χώρες. 26

27 5.1 Εγκατάσταση φωτοβολταϊκών Φάσεις εγκατάστασης φωτοβολταϊκού σε στέγη ή ταράτσα Μετά τη φάση αδειοδότησης και αφού ο ιδιοκτήτης έχει υπογράψει σύμβαση σύνδεσης και σύμβαση συμψηφισμού με τη ΔΕΗ, συμφωνείται σε συνεργασία με τον πελάτη η ημερομηνία έναρξης της εγκατάστασης του φωτοβολταϊκού συστήματος. Η διάρκεια της κατασκευής κυμαίνεται από 2 έως 3 ημέρες ανάλογα με την ισχύ και την πολυπλοκότητα της κατασκευής. Στη συνέχεια περιγράφονται με απλά λόγια οι φάσεις της κατασκευής ενός φωτοβολταϊκού συστήματος σε στέγη ή ταράτσα ώστε να είναι όσο πιο ενήμερος είναι δυνατό ο ενδιαφερόμενος για τις εργασίες που πρόκειται να γίνουν στο σπίτι του. Τοποθέτηση Βάσεων Στήριξης Η πρώτη φάση αποτελεί την τοποθέτηση των βάσεων στήριξης. Είναι η μόνη φάση που διαφοροποιείται η τοποθέτηση ενός φωτοβολταϊκού σε στέγη από ότι σε ταράτσα. Στέγη Αρχικά βρίσκονται οι θέσεις των δοκαριών και ανοίγεται η στέγη στα συγκεκριμένα σημεία. Στη συνέχεια τοποθετούνται τα ειδικά ανοξείδωτα αγκύρια και επανατοποθετούνται τα κεραμίδια χωρίς να μεταβληθεί καθόλου η στεγανότητα της σκεπής. εικόνα 29 εικόνα 30 27

28 εικόνα 31 Πάνω στα αγκύρια συνδέονται οριζόντια προφίλ αλουμινίου, πάνω στα οποία θα τοποθετηθούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια. Ιδιαίτερη προσοχή χρειάζεται η ρύθμιση των αγκυρίων ώστε να «απορροφήσουν» τις ατέλειες της στέγης και τα οριζόντια προφίλ να είναι απολύτως ευθυγραμμισμένα. Πολλές φορές για λόγους στατικότητας ή ύψους της κατασκευής δημιουργείται πλέγμα, τοποθετώντας και κάθετα προφίλ εικόνα 32 Βιοτεχνική - Βιομηχανική Στέγη Παρομοίως σε βιομηχανική-βιοτεχνική στέγη, τοποθετούνται τα αγκύρια τα οποία με κατάλληλες ανοξείδωτες συνδέσεις εδράζονται στους σιδερένιους δοκούς του σκελετού του κτιρίου. 28

29 Στη συνέχεια τοποθετούνται οι οριζόντιες μηκίδες αλουμινίου πάνω στις οποίες τοποθετούνται τα πλαίσια εικόνα 33 εικόνα 34 Ταράτσα Στην ταράτσα η τοποθέτηση φωτοβολταϊκού συστήματος ξεκινάει με την χάραξη των σημείων που θα τοποθετηθούν οι βάσεις των φωτοβολταϊκών. Στη συνέχεια ανοίγονται οι οπές στα κατάλληλα σημεία, καθαρίζονται πολύ καλά, εγχέεται ειδική εποξειδική ρητίνη (Hilti) και τοποθετούνται ανοξείδωτες ντίζες με συγκεκριμένο τρόπο (βιδωτά) ώστε να μη δημιουργηθούν κενά ανάμεσα στο σπείρωμα της ντίζας και τη ρητίνη. Αφήνεται 8-10 ώρες 29

30 ανάλογα με τις συνθήκες θερμοκρασίας και στη συνέχεια στεγανοποιείται. Ακολουθεί η συναρμολόγηση των βάσεων και η τοποθέτηση των οριζοντίων προφίλ αλουμινίου. εικόνα 35 εικόνα 36 Τοποθέτηση Φωτοβολταϊκών Πλαισίων Στη συνέχεια τοποθετούνται τα φωτοβολταϊκά πλαίσια πάνω στα οριζόντια προφίλ αλουμινίου με χρήση ειδικών συγκρατητών εικόνα 40 30

31 εικόνα 41 εικόνα 42 31

32 Καλωδίωση Ηλεκτρική εγκατάσταση Αντιστροφέας Τα πλαίσια συνδέονται κατά ομάδες σύμφωνα με τη μελέτη σκίασης, γειώνονται μεταξύ τους και με τις βάσεις στήριξης και με χρήση ειδικών καλωδίων για συνεχές ρεύμα και έκθεση σε εξωτερικές συνθήκες (μέσα σε σωλήνες βαρέως τύπου) εισάγονται στη θέση των πινάκων και του αντιστροφέα. 43 εικόνα Εν συνεχεία εκτελείται η καλωδίωση των πινάκων συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος (όπου όλες οι γραμμές ασφαλίζονται από ρεύματα σφάλματος- βραχυκύκλωμα, ηλεκτροπληξία και προστατεύονται από κεραυνοπληξία). εικόνα 44 Τέλος, γίνεται η σύνδεση με τον μετρητή της ΔΕΗ και αφού το σύστημα συνδεθεί γίνεται και η διασύνδεση με το σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης. 32

33 εικόνα 45 εικόνα 46 33

34 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1. Που έχετε εγκαταστήσει φ/β; οικία αγροτεμάχιο αλλού 2. Ποιοι είναι οι λόγοι που εγκαταστήσατε φ/β; οικονομικοί περιβαλλοντικοί και τα δυο άλλο. 3. Κατά πόσο είστε ικανοποιημένος από την συνεργασία σας με τις εταιρίες κατασκευής φ/β συστημάτων; Καθόλου Λίγο Πολύ 4. Ποια είναι η ισχύς του φ/β; 5 kw 10 kw 50 kw kw 5. Τι τύπο φ/β έχετε εγκαταστήσει; 34

35 Μονοκρυσταλλικά πολυκρυσταλλικά άμορφου πυριτίου υβριδικά άλλο.. 6. Πόσο σας δυσκόλεψαν τα ακόλουθα στάδια εγκατάστασης του φωτοβολταϊκού; Α. Περιβαλλοντική αδειοδότηση Καθόλου Λίγο Πολύ Β. Διασύνδεση με τη ΔΕΗ Καθόλου Λίγο Πολύ Γ. Πολεοδομικές άδειες Καθόλου Λίγο Πολύ Δ. Άλλες μελέτες (ενεργειακές, οικονομοτεχνικές) Καθόλου Λίγο Πολύ Ε. Χρηματοδότηση Καθόλου 35

36 Λίγο Πολύ 7. Ποιο ήταν περίπου το κόστος εγκατάστασης;. 8. Ποτέ ξεκίνησε η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος;. 9. Ποια είναι η τιμή που συμφωνήσατε για την πώληση της kwh;. 10. Πόσο εκτιμάτε ότι είναι η ετησία παραγωγή σε kwh; Σε πόσα χρόνια υπολογίζετε ότι θα κάνετε απόσβεση του κεφαλαίου σας; Θεωρείται ότι είναι μια καλή επένδυση σήμερα; Καθόλου Λίγο Πολύ 13. Εκτιμάτε ότι οι φωτοβολταϊκές επενδύσεις στην περιοχή σας θα αυξηθούν τα επόμενα χρόνια; Ναι Ναι με κάποιες επιφυλάξεις 36

37 Όχι 14. Θεωρείτε ότι το ισχύον νομοθετικό πλαίσιο ευνοεί τις επενδύσεις σε φωτοβολταϊκά πάρκα; Ναι Ναι με κάποιες επιφυλάξεις Όχι 15. Θα προτείνατε μια τέτοια επένδυση σε άλλους συμπολίτες σας; Ναι Ναι με κάποιες επιφυλάξεις Όχι Επιπλέον παρατηρήσεις σχόλια: : ΣΑΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 37

38 Από το παραπάνω ερωτηματολόγιο που μοιράσαμε σε κάποιους συμπολίτες μας,που έχουν εγκαταστήσει φωτοβολταϊκό σύστημα πήραμε τα εξής αποτελέσματα: ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΕ ΟΙΚΙΑ: 38

39 39

40 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΕ ΑΓΡΟΤΕΜΑΧΙΟ: 40

41 41

42 Για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: Βιβλιογραφία //7gym-laris.lar.sch.gr/eprints.teikoz.gr 5. //enlefko.blogstop.gr/ // Για ηλιακή ενεργεια-ηλιος 1. ://users.sch.gr/kpara//ape2009_10/sun_energy.html 2. :// Greece.gov.gr/default.asp?pid=36&sector SD `Ηλιακή ενέργεια ακτινοβολία: asxetos.gr/services/kairos/disi-iliou-anatoli-aktinovolia.html#axzz28syHAOEa Για υδροηλεκτρική ενέργεια Για αιολική ενέργεια Για ηλιακή ενέργεια

43 Γεωθερμική ενέργεια 6. Βιομάζα 7. Μειονεκτήματα ηλιακής ενέργειας 8. Πυρηνική σύντηξη 9. Μεγέθη 10. Εικόνα για παραβολικό ανακλαστικό δίσκο 11. Σύγκρουση φωτονίων-ηλεκτρονίων 12. Εικόνα ΚΠΕ για φωτοβολταϊκά Καστοριάς 13. Εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων Διάφορες ιστοσελίδες:

44 φαινομενο gym-laris.lar.sch.gr 23. eprints.teikoz.gr 24. //enlefko.blogspot.gr 25. // 26. // 27. ://users.sch.gr/kpara//ape2009_10/sun_energy.html 28. ://