ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Transcript

1 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Εργασία στο μάθημα Οικολογία για μηχανικούς Παπαλού Ελευθερία Α.Μ Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Α εξάμηνο έτος

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Ηλιακή ενέργεια και φωτοβολταϊκά 2. Σύσταση των φωτοβολταϊκών συστημάτων 3. Πλεονεκτήματα φωτοβολταϊκών συστημάτων 4. Μειονεκτήματα φωτοβολταϊκών συστημάτων 5. Φωτοβολταϊκά στα σπίτια 6. Εντυπωσιακή εξέλιξη στα φωτοβολταϊκά 7. Φωτοβολταϊκά στην Ελλάδα 8. Τι ανάγκες καλύπτει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; 9. Συμφέρει από οικονομική άποψη; 10.Φωτογραφικό υλικό

3 Ηλιακή ενέργεια και φωτοβολταϊκά Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία μετατρέπουν ένα μέρος της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται είναι συνεχές (DC) και χρησιμοποιείται για την φόρτιση συσσωρευτών που τροφοδοτούν ηλεκτρικές συσκευές συνεχούς τάσης (ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, φωτιστικά, υπολογιστές κ.ά.). Με τη χρήση ενός αντιστροφέα (inverter) μπορούμε να το μετατρέψουμε σε εναλλασσόμενο (AC) και να τροφοδοτήσουμε τις συσκευές που λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα. Επειδή το ρεύμα "φιλτράρεται" είναι "καθαρότερο" ακόμη και από το ρεύμα του δικτύου, εφόσον χρησιμοποιείται inverter καλής ποιότητας.

4 Σύσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ (ή πλαίσια, ή «κρύσταλλα» όπως λέγονται) φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή «κυψελών», ή «κυττάρων»), μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο, με πλευρά mm. Για τη δημιουργία του χρησιμοποιούνται δύο τύποι πυριτίου:το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο.το κρυσταλλικό διακρίνεται σε μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό.

5 Εκτός από το πυρίτιο χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών στοιχείων, όπως το Κάδμιο - Τελλούριο (CdTe) και οινδοδισεληνιούχος χαλκός. Τα πάνελ συνδέονται μεταξύ τους και δημιουργούν τη φωτοβολταϊκή συστοιχία, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει από 2 έως και αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκές γεννήτριες. Τα φ/βπάνελ είναι φ/βστοιχεία συνδεδεμένα μεταξύ τους,επικαλυμμένα με ειδικές μεμβράνες και εγκιβωτισμένα σε γυαλί και πλαίσιο από αλουμίνιο.

6 Στο εμπόριο διατίθενται φ/βπάνελ σε διάφορες τιμές ανάλογα με την τεχνολογία και τον αριθμό των φωτοβολταϊκών κυψελών που τα αποτελούν. Έτσι, ένα πάνελ 36 κυψελών μπορεί να έχει ονομαστική ισχύ W, ενώ μεγαλύτερα πάνελ μπορεί να φτάσουν και τα 200 W ή και παραπάνω.

7 Ηηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μια Φ/Βσυστοιχία είναι συνεχούς ρεύματος (DC) Για το λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρμογές DC τάσης:όπως είναι ο υπολογιστής τσέπης («κομπιουτεράκι») και οι δορυφόροι. Με την αύξηση όμως του βαθμού απόδοσης, δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές οι αναστροφείς (inverters) Σκοπό έχουν να μετατρέψουν την έξοδο συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη τάση. Έτσι το Φ/Βσύστημα είναι σε θέση να τροφοδοτήσει μια σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερμοκήπιο, μονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιμοποιεί συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος(ac).

8 Πλεονεκτήματα Τεχνολογία φιλική στο περιβάλλον: δεν προκαλούνται ρύποι από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Ηηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, διατίθεται παντού και δεν στοιχίζει απολύτως τίποτα Με την κατάλληλη γεωγραφική κατανομή, κοντά στους αντίστοιχους καταναλωτές ενέργειας, τα Φ/Β συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν χωρίς να απαιτείται ενίσχυση του δικτύου διανομής

9 Ηλειτουργία του συστήματος είναι ολοσχερώς αθόρυβη Έχουν σχεδόν μηδενικές απαιτήσεις συντήρησης Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής: οι κατασκευαστές εγγυώνται τα «κρύσταλλα» για χρόνια λειτουργίας

10 Υπάρχει ηδυνατότητα μελλοντικής επέκτασης, ώστε να ανταποκρίνονται στις αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών Μπορούν να εγκατασταθούν πάνω σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές, όπως είναι π.χ. η στέγη ενός σπιτιού ήηπρόσοψη ενός κτιρίου, Διαθέτουν ευελιξία στις εφαρμογές: τα Φ/Β συστήματα λειτουργούν άριστα τόσο ως αυτόνομα συστήματα, όσο και ως αυτόνομα υβριδικά συστήματα όταν συνδυάζονται με άλλες πηγές ενέργειας και συσσωρευτές για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας.

11 Το Φ/Βσυστήμα μπορεί να διασυνδεθεί με το δίκτυο ηλεκτροδότησης (διασυνδεδεμένο σύστημα), καταργώντας με τον τρόπο αυτό την ανάγκη για εφεδρεία και δίνοντας επιπλέον τη δυνατότητα στον χρήστη να πωλήσει τυχόν πλεονάζουσα ενέργεια στον διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου, όπως ήδη γίνεται στο Φράιμπουργκ της Γερμανίας

12 Μειονεκτήματα Υψηλό κόστος.ενδεικτική τιμή ευρώ ανά εγκατεστημένο κιλοβάτ (kw) ηλεκτρικής ισχύος. Μια τυπική οικιακή κατανάλωση απαιτεί από 1,5 έως 3,5 κιλοβάτ,άρα το κόστος της εγκατάστασης δεν είναι αμελητέο. Το ποσό αυτό μπορεί να αποσβεστεί σε περίπου 5-6 χρόνια και το φ/β σύστημα θα συνεχίσει να παράγει δωρεάν ενέργεια για τουλάχιστον άλλα 25χρόνια.

13 Φωτοβολταϊκά στα σπίτια Από 1ης Ιουλίου 2009 ισχύει η δυνατότητα εγκατάστασης φ/βμέχρι 10 KWp άρα ηπαραγωγή και πώληση ρεύματος και από ιδιώτες. Τα δύο βασικά πλεονεκτήματα είναι: -Δεν απαιτούνται πολύπλοκες διαδικασίες όπως αδειοδοτήσεις από διάφορους φορείς, ούτε φορολογικές υποχρεώσεις. -Η τιμή αγοράς από τη ΔΕΗ του παραγόμενου ρεύματος είναι 0,55 ευρώ ενώ ητιμή που χρεώνει ηδεη για την κατανάλωση είναι περίπου 5 φορές χαμηλότερη. Οι όροι αυτοί ισχύουν μέχρι το 2012, μετά ητιμή θα αρχίσει να αποκλιμακώνεται κατά 5% ετησίως και ησύμβαση που υπογράφεται είναι για 25 χρόνια.

14 Η διαδικασία ολοκληρώνεται εντός 70 το πολύ ημερών και απαιτείται μόνο αίτηση στη ΔΕΗ και έγκριση εργασιών από την πολεοδομία. Τα υπόλοιπα τα αναλαμβάνει ηεταιρεία που θα κάνει την εγκατάσταση. Για τη συμμετοχή στο πρόγραμμα απαιτείται η ύπαρξη ήηεγκατάσταση ηλιακού θερμοσίφωνα.

15 Εντυπωσιακή εξέλιξη στα φωτοβολταϊκά Προσομοιώνοντας την διαδικασία της φωτοσύνθεσης, ερευνήτες κατάφεραν να κατασκευάσουν ένα απλό,λειτουργικό και αποδοτικό σύστημα που αποθηκεύει την πλεονάζουσα ενέργεια από τα φ/βώστε να μπορεί να αποδοθεί όποτε χρειάζεται (πχ. την νύχτα). Οι ερευνητές Nocera και Matthew Kanan χρησιμοποίησαν υλικά τα οποία δεν είναι τοξικά σε μια διαδικασία ηοποία χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να διασπάσει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Τα δύο αέρια μπορούν όποτε χρειαστεί να αντιδράσουν μεταξύ τους σε μια κυψέλη καυσίμου ώστε να αποδώσουν την ενέργεια που ζητείται.

16 Ηκαινοτομία είναι ένας νέος καταλύτης(αποτελείται από κοβάλτιο και φωσφορικό άλας) που βοηθά στο να αποσπάσει το οξυγόνο από το νερό, ενώ ένας άλλος για να παράγει υδρογόνο(αποτελείται από πλατίνα). Ένα ηλεκτρόδιο που βρίσκεται μέσα στο νερό δέχεται το ηλεκτρικό ρεύμα από μια πηγή ενέργειας όπως τα φωτοβολταϊκά, και οκαταλύτης σχηματίζει ένα λεπτό στρώμα πάνω του και παράγει οξυγόνο. Το σύστημα φαινομενικά είναι ίδιο με την κλασσική ηλεκτρόλυση. Τα συστήματα αυτά όμως δεν είναι οικολογικά και είναι ακριβά.

17 Φωτοβολταϊκά στην Ελλάδα Tην κατασκευή ενός νέου φωτοβολταϊκού πάρκου συνολικής ισχύος 504 KW ανέλαβε ηintrakat στον Νομό Αιτωλοακαρνανίας. Το ύψος της επένδυσης ανέρχεται σε 1,93 εκατ. ευρώ, ενώ το έργο περιλαμβάνει τον σχεδιασμό, την προμήθεια και την εγκατάσταση του συστήματος

18 Ηλιακό έργο στην Ελλάδα με τεχνολογία CPV Το σύστημα SF-1100S-CPV Το πρώτο ηλιακό έργο στην Ελλάδα με χρήση της CPV δημιουργούν η εταιρεία SolFocus και ο όμιλος Σαμαρά. Το σύστημα της SolFocus: 1. έχει συνολική ικανότητα παραγωγής ενέργειας 1,6 μεγαβάτ (MWp). 2. διαθέτει πλαίσια με ενεργειακή απόδοση ίση με 25%(η υψηλότερη ενεργειακή απόδοση φ/βπου χρησιμοποιούνται σήμερα). 3. ανταποκρίνεται στις ενεργειακές απαιτήσεις μιας πόλης περίπου κατοίκων, αποφεύγοντας παράλληλα την εκπομπή τόνων διοξειδίου του άνθρακα (CO2).

19 Η SolFocus χρησιμοποιεί ένα σύστημα ανακλαστικών επιφανειών για τη συγκέντρωση του ηλιακού φωτός σε μικρές αλλά ιδιαίτερα αποδοτικές φ/βκυψέλες. Το σύστημα χρησιμοποιεί περίπου το ένα χιλιοστό του υλικού των φ/βκυψελών, σε σχέση με τα παραδοσιακά φ/β.οι κυψέλες που χρησιμοποιούνται στο σύστημα (CPV) έχουν διπλάσια απόδοση σε σχέση με τις παραδοσιακές κυψέλες πυριτίου.

20 Τι ανάγκες καλύπτει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; v Δεν υπάρχει διαφορά από τις ανάγκες που καλύπτει το ρεύμα της Δ.Ε.Η.Καλύπτει όλες τις ανάγκες αν και δεν προτείνεται, για λόγους απόδοσης και οικονομίας, για συσκευές όπως είναι οι ηλ.κουζίνες, ηλ.θερμοσίφωνες και άλλες μεγάλες ηλ.συσκευές θέρμανσης. Γι' αυτές προτείνεται το φυσικό αέριο ήοηλιακός θερμοσίφωνας. v Τα φ/βμπορούν να χρησιμοποιηθούν συνδεδεμένα με το δίκτυο της ΔΕΗ ήσαν αυτόνομα, ανεξάρτητα από το κεντρικό δίκτυο.

21 v Στα συνδεδεμένα με το δίκτυο φ/β, αν ηενέργεια που παράγεται από το φωτοβολταϊκό σύστημα είναι μικρότερη από τις ανάγκες, τότε το δίκτυο παρέχει αυτόματα την απαιτούμενη επιπλέον ενέργεια. Αν η παραγόμενη ενέργεια είναι μεγαλύτερη ηπαραπάνω ενέργεια διοχετεύεται στο δίκτυο έναντι προσυμφωνημένης (και πολύ ελκυστικής) τιμής, εξασφαλίζοντας κέρδος για τον αυτοπαραγωγό. v Στα αυτόνομα φ/β ηενέργεια που παράγεται αποθηκεύεται σε ειδικούς συσσωρευτές (μπαταρίες), εξασφαλίζοντας ηλ. ρεύμα ακόμη και όταν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια για συνεχόμενες ημέρες καθώς και τις νύχτες.

22 Τελικά συμφέρει από οικονομική άποψη; Στην τροφοδότηση σημείου που είναι μακριά από το δίκτυο (π.χ. ορεινό, εξοχικό κ.ά.) όπου το κόστος μεταφοράς γραμμής μπορεί να είναι μεγαλύτερο. Συμφέρει μεσοπρόθεσμα περισσότερο από γεννήτρια καυσίμου λόγω μηδενικής κατανάλωσης σε καύσιμα (και χωρίς τον θόρυβο γεννήτριας). Όταν θέλουμε ένα μικρό αθόρυβο εφεδρικό σύστημα για τις περιπτώσεις διακοπής ρεύματος. Όταν θέλουμε ένα μικρό φορητό σύστημα ενέργειας για να το μετακινούμε όπου το χρειαζόμαστε.

23 Όπου είναι αδύνατο να έχουμε πρόσβαση στο δίκτυο, π.χ. στο τροχόσπιτο, στο κάμπινγκ, στο σκάφος και αλλού. Δεν συμφέρει όπου υπάρχει εύκολα προσβάσιμο το φθηνότερο ρεύμα του δικτύου, εκτός από την περίπτωση που οσκοπός είναι η μεταπώληση. Ηεγκατάσταση ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας είναι μια συμφέρουσα επένδυση που πλέον επιδοτείται σε ποσοστό μέχρι 55% από το κράτος με τη ΔΕΗ να αγοράζει την κάθε κιλοβατώρα που παράγεται σε ιδιαίτερα ελκυστική τιμή!

24 Φωτογραφικό υλικό

25