.Σ.Δ.Α.ΜΥ ΜΔΛΔΣΗ ΣΟΠΟΘΔΣΗΗ ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΙΚΟΤ ΤΣΗΜΑΣΟ ΗΛΔΚΣΡΟΠΑΡΑΓΧΓΗ ΚΑΙ ΔΓΚΑΣΑΣΑΗ ΑΝΑΚΤΚΛΧΗ ΓΚΡΙ ΝΔΡΧΝ Δ ΣΡΑΣΟΠΔΓΟ ΣΗ ΚΤΠΡΟΤ

Transcript

1 .Σ.Δ.Α.ΜΥ ΜΔΛΔΣΗ ΣΟΠΟΘΔΣΗΗ ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΙΚΟΤ ΤΣΗΜΑΣΟ ΗΛΔΚΣΡΟΠΑΡΑΓΧΓΗ ΚΑΙ ΔΓΚΑΣΑΣΑΗ ΑΝΑΚΤΚΛΧΗ ΓΚΡΙ ΝΔΡΧΝ Δ ΣΡΑΣΟΠΔΓΟ ΣΗ ΚΤΠΡΟΤ ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΣΟΤ ΛΓΟΤ (ΜΥ) ΣΤΛΙΑΝΟΤ Υ. ΠΑΝΑΓΙΧΣΗ Αζήλα, Ιαλνπάξηνο 2014 Δπηβιέπνληεο θαζεγεηέο Κιαδάο Γ. Αληώληνο Καζεγεηήο Δ.Μ.Π Παξηώηεο Γ. Δπζύκηνο Λέθηνξαο Δ.Μ.Π Γεσξγηιάθεο Γ. Παύινο Λέθηνξαο Δ.Μ.Π

2 ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ παξνχζα εξγαζία απνηειεί ηελ πηπρηαθή κνπ εξγαζία ζηα πιαίζηα ησλ ζπνπδψλ κνπ ζηε ρνιή Σερληθήο Δθπαίδεπζεο Αμησκαηηθψλ Μεραληθνχ (ΣΔΑΜΥ) θαηά ηα έηε Ζ εθπφλεζή ηεο μεθίλεζε ηνλ Οθηψβξην ηνπ 2013 θαη νινθιεξψζεθε ηνλ Ηαλνπάξην ηνπ 2014, ππφ ηελ επίβιεςε ηνπ Καζεγεηή θ. Γεσξγηιάθε Παχινπ θαη ηνπ θ. Δπζχκηνπ Παξηψηε. Ζ παξνχζα πηπρηαθή νινθιεξψλεη θαη ηελ Φνίηεζε κνπ ζηε ΣΔΑΜΥ θαη κε ηελ επθαηξία απηή, ζα ήζεια λα εθθξάζσ ηηο επραξηζηίεο κνπ πξνο ηνπο παξαπάλσ θαζεγεηέο, ηνλ Γηνηθεηή ηεο ρνιήο Αλρε (ΜΥ) θ. Σζαληνπιή Γεκήηξην, ηνλ Τπνδηνηθεηή Αλρε (ΜΥ) θ. Κνπξκπάλε Αλαζηάζην θαζψο θαη ην ινηπφ πξνζσπηθφ ηεο. Απεπζπλφκελνο πξνο ηνπο ζπκκαζεηέο κνπ κε ηνπο νπνίνπο ήκαζηαλ καδί 2,5 ρξφληα, ζα ήζεια λα ηνπο εθθξάζσ έλα κεγάιν επραξηζηψ γηα απηά ηα αμέραζηα, δεκηνπξγηθά, ηερληθά, αζιεηηθά θαη δηαζθεδαζηηθά ρξφληα πνπ πεξάζακε.

3 ΠΔΡΙΛΗΦΗ Σηο ηειεπηαίεο ηξεηο δεθαεηίεο νιφθιεξε ε αλζξσπφηεηα δνθηκάδεηαη απφ ηηο ζπλέπεηεο ησλ ζαξσηηθψλ αιιαγψλ πνπ παξαηεξνχληαη ζην θιηκαηνινγηθφ ηνπίν ηνπ πιαλήηε. Σαπηφρξνλα, νη θπβεξλήζεηο ηνπ θφζκνπ εθδειψλνπλ φιν θαη πην έληνλα ην ελδηαθέξνλ ηνπο γηα ηε κείσζε ηεο εμάξηεζήο ηνπο απφ ηηο ζπκβαηηθέο πεγέο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, φπσο είλαη ην πεηξέιαην αιιά θαη ηελ πξνζηαζία ησλ θπζηθψλ πφξσλ φπσο ην λεξφ. Σα γεγνλφηα απηά θαζηζηνχλ πνιχ πην επηηαθηηθή ηελ εμεχξεζε ελαιιαθηηθψλ πεγψλ παξαγσγήο ελέξγεηαο θαη αλαθπθιψζηκσλ πεγψλ ησλ θπζηθψλ πφξσλ, ηα νπνία ζα είλαη θηιηθά πξνο ην πεξηβάιινλ. Μία αμηφπηζηε απάληεζε ζηελ αλαδήηεζε ησλ ελαιιαθηηθψλ πεγψλ θαίλεηαη λα είλαη νη Αλαλεψζηκεο Πεγέο Δλέξγεηαο (ΑΠΔ), νη νπνίεο έρνπλ κεγάιε αλάπηπμε. ρεηηθά κε ηε ρξεζηκνπνίεζε ησλ ΑΠΔ πξνθχπηεη ην εξψηεκα ηνπ πφζν θαιά ζα κπνξέζνπλ λα αληηθαηαζηήζνπλ ηηο ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο, θαζψο θαη ηνπ πφζν απνδνηηθή νηθνλνκηθά είλαη ε ρξεζηκνπνίεζε ησλ ΑΠΔ. Δπηπιένλ γηα ηελ νηθνλνκία ησλ θπζηθψλ πφξσλ εμεηάδεηαη ε αλαθχθισζε ηνπ θαη ε επαλαρξεζηκνπνίεζε ηνπ. Ζ παξνχζα εξγαζία δηαπξαγκαηεχεηαη ηε ρξεζηκνπνίεζε κίαο κνξθήο ΑΠΔ θαη πην ζπγθεθξηκέλα ησλ θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ θαζψο θαη ελφο ζπζηήκαηνο επεμεξγαζίαο Γθξη λεξψλ ζην επίπεδν ελφο θηηξίνπ Λφρνπ 90 αλδξψλ ηξαηνπέδνπ ηεο Κχπξνπ. Δπίζεο αμηνινγείηαη κε ηελ βνήζεηα ινγηζκηθνχ θαηά πφζν θξίλεηαη νηθνλνκηθά θαη πεξηβαιινληνινγηθά ζπκθέξνπζα κηα ε ηνπνζέηεζε θσηνβνιηατθψλ ζπζηεκάησλ ζην παξαπάλσ ηξαηφπεδν. Σέινο, επηιέγεηαη εμνπιηζκφο γηα ηελ επαλαρξεζηκνπνίεζε ηνπ λεξνχ πνπ απνξξέεη απφ ηα κπάληα θαη ηνπο ληπηήξεο ηνπ ηξαηνπέδνπ κε ηαπηφρξνλε αμηνιφγεζε ησλ νηθνλνκηθψλ θαη πεξηβαιινληνινγηθψλ νθειψλ.

4 ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 : ΔΙΑΓΧΓΗ Σν ελεξγεηαθφ πξφβιεκα Κχξηεο πεγέο ελέξγεηαο Σν θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ Αλάγθε εηζαγσγήο ελαιιαθηηθψλ κνξθψλ ελέξγεηαο πλνπηηθή παξνπζίαζε ΑΠΔ θαη ησλ αληίζηνηρσλ ηερλνινγηψλ Ζιηαθή ελέξγεηα Αηνιηθή ελέξγεηα Τδξνειεθηξηθά ζπζηήκαηα Βηνκάδα Γεσζεξκηθή ελέξγεηα Δλέξγεηα απφ ηνπο σθεαλνχο Πιενλεθηήκαηα ΑΠΔ Μεηνλεθηήκαηα ΑΠΔ 11 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2: ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ Δηζαγσγή Σερλνινγία Φ/Β ζπζηεκάησλ Τιηθά θαηαζθεπήο Φ/Β πιαηζίσλ κε βάζε ην ππξίηην α Φ/Β ζηνηρεία κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ β Φ/Β ζηνηρεία πνιπθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ γ Φ/Β ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ δ Φ/Β ζηνηρεία ιεπηήο επίζηξσζεο ε Φ/Β ζηνηρεία ηαηλίαο ππξηηίνπ ζη Τβξηδηθά Φ/Β Λνηπέο θαηεγνξίεο Φ/Β ιεπηήο επίζηξσζεο (άιισλ πιηθψλ) Τπάξρνπζεο ηερλνινγίεο-απνδφζεηο Πιενλεθηήκαηα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ Μεηνλεθηήκαηα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ Καηεγνξίεο Φ/Β ζπζηεκάησλ Δθηφο δηθηχνπ Φ/Β ζπζηήκαηα α Απηφλνκα Φ/Β ζπζηήκαηα β Τβξηδηθά Φ/Β ζπζηήκαηα Φ/Β ζπλδεδεκέλα ζε δίθηπν πλδεζκνινγία Φ/Β ζηνηρείσλ πλδεζκνινγία Φ/Β ζπζηνηρηψλ Μεηαηξνπέαο DC-DC Μεηαηξνπέαο DC-AC χζηεκα ζπζζψξεπζεο Γεληθή δηάηαμε Φ/Β εγθαηαζηάζεσλ Αμηνπηζηία Φ/Β πιαηζίσλ Ζιεθηξηθή κνληεινπνίεζε 27

5 2.8.1 Κπθισκαηηθφ ηζνδχλακν Υαξαθηεξηζηηθή I-V Φ/Β πιαηζίνπ Θεξκνθξαζηαθή επίπησζε Δπίδξαζε ηεο ζθίαζεο ηήξημε Φ/Β ηήξημε ηνπ ζπιιέθηε κε ζηαζεξή γσλία θιίζεο ηήξημε ηνπ ζπιιέθηε κε δπλαηφηεηα ζπλερνχο 33 παξαθνινχζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ειίνπ α ηήξημε κε δπλαηφηεηα ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε γχξσ απφ 34 έλαλ άμνλα β ηήξημε κε δπλαηφηεηα ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε γχξσ απφ 35 δχν άμνλεο 2.12 Απφζηαζε κεηαμχ ζπζηνηρηψλ Φ/Β γηα απνθπγή ζθίαζεο Πξνζαλαηνιηζκφο ηνπ ζπιιέθηε Απφδνζε ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ 41 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 3 : ΔΠΑΝΑΥΡΗΙΜΟΠΟΙΗΗ ΣΟΤ ΝΔΡΟΤ Ζ ζπνπδαηφηεηα ηνπ λεξνχ ζηε δσή καο Σν πφζηκν λεξφ Ζ ζεκεξηλή θαηάζηαζε θαη ηα αίηηα ηεο ιεηςπδξίαο Λχζεηο γηα ηελ αληηκεηψπηζε ηεο ιεηςπδξίαο Αλαθπθιψζηκν λεξφ Γθξη λεξφ Οξηζκφο γθξίδνπ λεξνχ Πνζφηεηα γθξίδνπ λεξνχ Πνηφηεηα γθξίδνπ λεξνχ Φπζηθέο παξάκεηξνη γθξίδνπ λεξνχ Υεκηθέο παξάκεηξνη γθξίδνπ λεξνχ Δπαλαρξεζηκνπνίεζε γθξίδνπ λεξνχ Σερλνινγίεο επεμεξγαζίαο γθξίδνπ λεξνχ Απιά ζπζηήκαηα Υεκηθά ζπζηήκαηα Φπζηθά ζπζηήκαηα Βηνινγηθά ζπζηήκαηα Οθέιε επαλαρξεζηκνπνίεζεο Γθξη λεξνχ 56 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4 : ΣΔΥΝΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΜΔΛΔΣΗ ΣΟΠΟΘΔΣΗΗ Φ/Β ΣΗΝ ΣΔΓΗ ΤΦΙΣΑΜΔΝΟΤ ΚΣΙΡΙΟΤ ΛΟΥΟΤ Δ ΣΡΓΟ ΣΗ ΚΤΠΡΟΤ Τθηζηάκελν θηίξην Φνξηίν Δθηίκεζε KWH- εηήζηνπ θφζηνπο θηηξίνπ ζπλδεδεκέλνπ κε ην δίθηπν Μειέηε ηνπνζέηεζεο Φ/Β ζην δψκα ηνπ θξηξίνπ Φ/Β πάλει Αλαζηξνθείο ηζρχνο INVERTERS χζηεκα ζηήξημεο Φ/Β πιαηζίσλ Λνηπφο ειεθηξνινγηθφο εμνπιηζκφο Καισδηψζεηο 63

6 4.5 Λνγηζκηθφ RETScreen πληεηαγκέλεο πεξηνρήο Κιηκαηηθά δεδνκέλα Υσξνζέηεζε Φ/Β ζπζηεκάησλ ζην δψκα ηνπ θηηξίνπ ηαηηθφο έιεγρνο πκπιήξσζε πεδίσλ ινγηζκηθνχ RETScreen Άιιεο πεξηπηψζεηο πκπέξαζκα 73 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 5 ΜΔΛΔΣΗ ΣΟΠΟΘΔΗ ΤΣΗΜΑΣΟ ΓΚΡΙ ΝΔΡΧΝ Δ ΣΡΑΣΟΠΔΓΟ ΣΗ ΚΤΠΡΟΤ Ζκεξήζηα θαηαλάισζε λεξνχ θαη άηνκν Δπηινγή ζπζηήκαηνο θαζαξηζκνχ Γθξη λεξψλ Κχξηα κέξε θαη ηξφπνο ιεηηνπξγίαο Οηθνλνκηθή κειέηε πκπέξαζκα 78 Βηβιηνγξαθία 79

7 1.1 To ελεξγεηαθό πξόβιεκα ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 ΔΙΑΓΧΓΗ Απφ ηηο αξρέο ηνπ πξνεγνχκελνπ αηψλα, φηαλ άξρηζαλ νη εθαξκνγέο ηνπ ειεθηξηζκνχ, κέρξη ηηο αξρέο ηεο 10εηίαο ηνπ 70, παξαηεξείηαη δηεζλψο κία ζπλερήο ζπγθέληξσζε ηεο παξαγσγήο ζε ζπλερψο κεγαιχηεξνπο «ηαζκνχο Παξαγσγήο» θαη παξάιιεια αλάπηπμε ησλ δηθηχσλ Μεηαθνξάο θαη Γηαλνκήο κε ζπλερψο κεγαιχηεξεο ηάζεηο, ιφγσ ηεο ξαγδαίαο αχμεζεο ηεο δήηεζεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Απηφ ζπλέβε θαη ζηελ ρψξα καο κε ηελ αλάπηπμε ηνπ Δζληθνχ πζηήκαηνο Ζιεθηξηθήο Δλέξγεηαο ηεο Γεκφζηαο Δπηρείξεζεο Ζιεθηξηζκνχ (ΓΔΖ), ε νπνία πεξίπνπ θαηά ηελ πεξίνδν εμαγφξαζε ηηο 300 πεξίπνπ ειεθηξηθέο εηαηξείεο πνπ πξνκήζεπαλ ηφηε ηελ ειεθηξηθή ελέξγεηα κε κηθξά ηνπηθά δίθηπα. Με αθνξκή ηηο «πεηξειατθέο θξίζεηο» ηεο 10εηίαο ηνπ 70, άξρηζε λα γίλεηαη δηεζλψο ζπλείδεζε ε αλάγθε θαιχηεξεο αμηνπνίεζεο ηεο ελέξγεηαο, αθελφο κελ γηα λα αμηνπνηνχληαη θαιχηεξα νη δηαηηζέκελνη ελεξγεηαθνί πφξνη, αθεηέξνπ δε γηα λα πεξηνξίδεηαη ε ξχπαλζε ηνπ πεξηβάιινληνο. Άξρηζε ηφηε ζε δηεζλέο επίπεδν ε αλαδήηεζε Δλαιιαθηηθψλ Πεγψλ Δλέξγεηαο, ζε αληηζηάζκηζκα ησλ πκβαηηθψλ Πεγψλ, φπσο είλαη ην θάξβνπλν θαη ην πεηξέιαην, θαζψο θαη ηεο ππξεληθήο ελέξγεηαο, ε νπνία βεβαίσο παξνπζηάδεη ηα γλσζηά πξνβιήκαηα. Παξάιιεια άξρηζε κία πξνζπάζεηα γηα ηελ εμνηθνλφκεζε θαη γεληθφηεξα ηελ θαιχηεξε θαη απνδνηηθφηεξε ρξήζε ηεο ελέξγεηαο. Σν ζχλνιν ησλ πεγψλ ελέξγεηαο, πνπ ν άλζξσπνο έρεη ζηε δηάζεζή ηνπ δηαθξίλεηαη ζε δχν θχξηεο θαηεγνξίεο. ηηο πεγέο εθείλεο πνπ βαζίδνληαη ζε ππάξρνληα απνζέκαηα κέζα ζην ζηεξεφ θινηφ ηεο Γεο, κε ζπγθεθξηκέλε δηάξθεηα δσήο θαη ζ' απηέο πνπ θαζεκεξηλά θαη αέλαα καο παξέρνληαη ζε βαζκφ ήπηαο εθκεηάιιεπζεο. ηηο πξψηεο αλήθνπλ ηα νξπθηά θαχζηκα, θαη ε ραξαθηεξηζηηθά κε ήπηα κνξθή ελέξγεηαο, ε ππξεληθή ελέξγεηα. Οη δεχηεξεο, έρνπλ βαζηθή ηνπο πξνέιεπζε ηνλ Ήιην. H αθηηλνβνινχκελε απ'ηνλ Ήιην ελέξγεηα, πνπ θηάλεη ζηε Γε, εθηφο απφ ηε γεληθφηεξε ζπκβνιή ηεο ζηε δεκηνπξγία, αλάπηπμε θαη δηαηήξεζε ηεο δσήο ζηνλ πιαλήηε καο, δίδεη αθαηάπαπζηα ελέξγεηα, κε δηάθνξεο κνξθέο αμηνπνίεζεο. Άκεζα ζεξκαίλεη, εμαηκίδεη κεγάιεο πνζφηεηεο ζαιαζζηλνχ λεξνχ θαη ζπληεξεί ηνλ γλσζηφ θπζηθφ θχθιν, δεκηνπξγψληαο ηηο ιίκλεο θαη ηα πνηάκηα, πνπ απνηεινχλ πξφζζεηε πεγή ελέξγεηαο (πδαηνπηψζεηο). Θέηεη ζε θίλεζε ηηο αέξηεο κάδεο ηεο αηκφζθαηξαο (Αηνιηθή ελέξγεηα), δεκηνπξγεί ηα θχκαηα (Δλέξγεηα θπκάησλ) θαη ζπκβάιιεη ζηε δεκηνπξγία ησλ ζαιαζζίσλ ξεπκάησλ. Αλαξξνθνχκελν απφ ζπλδπαζκέλα πιηθά παξάγεη ειεθηξηζκφ (Φσηνβνιηατθφ θαηλφκελν). πκβάιιεη ζηελ αλάπηπμε ηεο ρισξίδαο, ε θαχζε δε ησλ θπηηθψλ πξντφλησλ παξάγεη ελέξγεηα (βηνκάδα).

8 1.2 Κύξηεο πεγέο ελέξγεηαο ζήκεξα 1). Σν θάξβνπλν Γηα πνιιά ρξφληα κέρξη ζήκεξα απνηειεί ηελ θχξηα θαχζηκε χιε. ' απηφ βαζίζηεθε θαηά θχξην ιφγν, ε βηνκεραληθή επαλάζηαζε. Μεγάιν κέξνο ηεο ζεκεξηλήο παγθφζκηαο βηνκεραληθήο παξαγσγήο βαζίδεηαη ζηελ ελέξγεηα απφ ηελ θαχζε ηνπ νξπθηνχ άλζξαθα. 2) Σν πεηξέιαην H παγθφζκηα παξαγσγή ηνπ εληαηηθνπνηήζεθε απφ ηα κέζα ηνπ 19νπ αηψλα, ελψ απφ ηα κέζα ηνπ 20νπ αηψλα, νη ξπζκνί εθκεηάιιεπζεο πήξαλ εθξεθηηθέο δηαζηάζεηο. ήκεξα, κεηά απφ δχν πεηξειατθέο θξίζεηο (1973 θαη 1979) θαη ηε δηαπίζησζε νξαηψλ πιένλ επηπηψζεσλ ζην πεξηβάιινλ καο, ζπλεηδεηνπνηνχκε ηελ αλάγθε αιιαγήο ηνπ ηξφπνπ δσήο καο θαη αλαδήηεζεο ιχζεσλ απφ ην ρψξν ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο. Tα ζπκβαηηθά θαχζηκα θαιχπηνπλ ην 85% ηεο θαηαλαιηζθφκελεο ελέξγεηαο ζηηο αλαπηπγκέλεο ρψξεο θαη ην 55%, ζηηο ππφ αλάπηπμε. ηηο ηειεπηαίεο, ην πνζνζηφ ρξήζεο πεηξειαίνπ, σο ελεξγεηαθήο πεγήο, ζπλερίδεη λα απμάλεη, ελψ ζηηο αλαπηπγκέλεο ρψξεο παξαηεξείηαη ηάζε κείσζήο ηνπ, κε ζηαδηαθή δηείζδπζε ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο. H θαχζε ηνπ άλζξαθα, ηνπ πεηξειαίνπ θαη ησλ παξαγψγσλ ηνπ δίδεη, σο άκεζα πξντφληα, ην CO2, ηα νμείδηα ηνπ αδψηνπ θαη ηνπ ζείνπ. Oη απμεκέλεο πνζφηεηεο ησλ αεξίσλ απηψλ, πνπ εηζέξρνληαη ζηελ αηκφζθαηξα, απνηεινχλ πηα κφληκε απεηιή γηα ην κέιινλ καο, πξνθαιψληαο ηζρπξέο θιηκαηηθέο αιιαγέο θαη επηβαξπληηθή απφθιηζε απφ ηηο θαλνληθέο ζπλζήθεο ηζνξξνπίαο ηνπ θαηλνκέλνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Δθηηκάηαη φηη ηα ππάξρνληα απνζέκαηά ησλ πεγψλ απηψλ ζα

9 επαξθέζνπλ αθφκα γηα πεξίπνπ 200 ρξφληα γηα ην θάξβνπλν θαη 50 ρξφληα γηα ην πεηξέιαην. 3) Σν θπζηθό αέξην Σν Φπζηθφ Αέξην είλαη αέξην κίγκα πδξνγνλαλζξάθσλ. Δμάγεηαη απφ ππφγεηεο θνηιφηεηεο θαη εμαηηίαο ησλ ηδηνηήησλ ηνπ ζεσξείηαη νηθνινγηθφ θαχζηκν. Απνηειεί θαχζηκν θαη πξψηε χιε ηεο ρεκηθήο βηνκεραλίαο. Δμνξχζζεηαη απφ ππφγεηεο θνηιφηεηεο ζηηο νπνίεο βξίζθεηαη ππφ πςειή πίεζε. ε απηέο ηηο θνηιφηεηεο ην θπζηθφ αέξην ζρεκαηίζηεθε κε ηξφπν παξφκνην κε ηνλ ηξφπν ζρεκαηηζκνχ ηνπ πεηξειαίνπ. Μεηαθέξεηαη πξνο ηνπο ηφπνπο φπνπ πξφθεηηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί φπσο είλαη, ρσξίο ηελ αλάγθε πεξαηηέξσ επεμεξγαζίαο. Σα θνηηάζκαηα θπζηθνχ αεξίνπ βξίζθνληαη ζπλήζσο καθξηά απφ ηα θχξηα θέληξα θαηαλαιψζεσο ζπλεπψο πξέπεη λα κεηαθεξζεί, αλ θαη νη βηνκεραλίεο ρεκηθήο επεμεξγαζίαο είλαη ζπρλα εγθαηεζηεκέλεο ζηελ πεξηνρή ηεο παξαγσγήο. Ζ κεηαθνξά ηνπ θπζηθνχ αεξίνπ εμαξηάηαη απφ ηελ θαηάζηαζή ηνπ. ε αέξηα θαηάζηαζε κεηαθέξεηαη κε αγσγνχο ππφ πςειή πίεζε, ελψ ζε πγξή θαηάζηαζε κεηαθέξεηαη κε πινία. 4) H ππξεληθή ελέξγεηα Aπφ ην 1945 θαη κεηά, πξνζηέζεθε ζηηο κεγάιεο ηζρχνο πεγέο ελέξγεηαο, ε ππξεληθή, ζηελ νπνία αξρηθά βαζίζηεθαλ πνιιέο ειπίδεο. ήκεξα αληηιακβαλφκαζηε κε απφγλσζε, ηελ αδπλακία καο λα ιχζνπκε ην πξφβιεκα ηεο αλεμέιεγθηεο δηαζπνξάο ησλ ππξεληθψλ φπισλ ή ηεο δηαζθαιηζκέλεο απνζήθεπζεο ησλ ππξεληθψλ απνβιήησλ θαη αηζζαλφκαζηε

10 ηξφκν γηα ηα νινέλα θαη πην πηζαλά ππξεληθά αηπρήκαηα. Aπφ ηα πην ζεκαληηθά, εθείλν ζηνλ ππξεληθφ ζηαζκφ ηνπ ThreeMileIsland ηεο Πελζπιβάληαο (HΠA), ηνλ Απξίιην ηνπ 1979 θαη εθείλν ζην Tζέξλνκπηι ηεο Ρσζίαο, ηνλ Απξίιην ηνπ 1986, ηξνκνθξάηεζαλ φιν ηνλ θφζκν ππξεληθή ελέξγεηα πξννξίδεηαη, ζην βαζκφ πνπ έρεη αλαπηπρζεί ζήκεξα, θπξίσο γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ βάζεο, δειαδή παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηαζεξήο ηζρχνο ρσξίο δπλαηφηεηα θάιπςεο ησλ δηαθπκάλζεσλ δήηεζεο. Καιχπηεη ην 6,5% ηεο παγθφζκηαο ελεξγεηαθήο δήηεζεο θαη ην 17% ηεο παγθνζκίσο παξαγφκελεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. H παξαγφκελε παγθνζκίσο ειεθηξηθή ηζρχο ζε ππξεληθά εξγνζηάζηα αλέξρεηαη ζε ~370 GW. ηελ Δπξψπε μεπεξλά ηα 158,4 GW. Σν πεξηνξηζκέλν ησλ θνηηαζκάησλ ηνπ βαζηθνχ πιηθνχ, ηα ππξεληθά απφβιεηα θαη ε απεηιεηηθή πηζαλφηεηα νινζρεξνχο θαηαζηξνθήο ηνπ θφζκνπ καο, είηε απφ ηελ ππνηηζέκελε ππφ έιεγρν ππξεληθή αληίδξαζε είηε απφ ηελ αλεμέιεγθηε δηαζπνξά ησλ ππξεληθψλ φπισλ, βάδνπλ θξέλν ζηε ρξήζε ηεο. Όιεο νη κεγάιεο ππθλφηεηαο ηζρχνο ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο, εθηφο απφ ηελ αδηακθηζβήηεηε πξνζθνξά ηνπο ζηελ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο θαη ηεο επηζηήκεο θαη ηε κεγάιε ζπκβνιή ηνπο ζηε βειηίσζε ηεο δηαβίσζεο ηνπ αλζξψπνπ, ζπλδένληαη δπζηπρψο κε πνιχ ζνβαξέο θαη εκθαλψο αξλεηηθέο επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ. Έηζη, εληζρχεηαη δηεζλψο ε άπνςε γηα κεξηθή, ζε πξψηε θάζε, αληηθαηάζηαζή ηνπο κε άιιεο πεγέο ελέξγεηαο, πνπ λα κε ξππαίλνπλ θαη λα ελζσκαηψλνληαη θηιηθά ζην πεξηβάιινλ, ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο. 1.3 Σν θαηλόκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ Σν θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ νθείιεηαη ζην φηη ε αηκφζθαηξα ηεο Γεο επηηξέπεη κφλν έλα κέξνο ηνπ θσηφο πνπ έξρεηαη απφ ηνλ Ήιην, ην νπνίν είλαη φπσο γλσξίδνπκε ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία θαη απνηειείηαη απφ ηε ζχλζεζε πνιιψλ δηαθνξεηηθψλ κεθψλ θχκαηνο, λα ηε δηαπεξάζεη θαη λα θζάζεη ζην έδαθνο. Σν νπηηθφ θσο, ην νπνίν βιέπνπκε κε ηα κάηηα καο, αιιά θαη ηα ξαδηνθχκαηα δηαπεξλνχλ εχθνια ηελ αηκφζθαηξα. Σo ππεξηψδεο θαη ην ππέξπζξν θσο είλαη πνιχ δχζθνιν λα ηε δηαζρίζνπλ κηα πνπ αιιειεπηδξνχλ έληνλα κε δηάθνξα κφξηά ηεο. Καζψο ην νπηηθφ θσο απφ ηνλ Ήιην θζάλεη ζην έδαθνο ηεο Γεο απνξξνθάηαη. Σν έδαθνο ζεξκαίλεηαη θαη εθπέκπεη αθηηλνβνιία πξνο ην δηάζηεκα αιιά θπξίσο ζε κεγαιχηεξα, ππέξπζξα κήθε θχκαηνο. Απηή φκσο ε αθηηλνβνιία δπζθνιεχεηαη λα δηαπεξάζεη ηελ αηκφζθαηξα θαη έλα κέξνο ηεο «παγηδεχεηαη» αλεβάδνληαο έηζη ηε ζεξκνθξαζία ηφζν ηεο αηκφζθαηξαο φζν θαη ηνπ εδάθνπο. Αθξηβψο αλάινγν είλαη ην θαηλφκελν ζηα ζεξκνθήπηα φπνπ ην δηαθαλέο πιαζηηθφ πνπ θαιχπηεη ηηο θαιιηέξγεηεο εκπνδίδεη πνιχ πεξηζζφηεξν απ φηη ν αέξαο ην ππέξπζξν θσο πνπ εθπέκπεη ην έδαθνο λα δηαθχγεη.

11 Μπνξνχκε εχθνια λα ππνινγίζνπκε ηηο ζπλέπεηεο απηνχ ηνπ θαηλνκέλνπ. Ξεθηλνχκε θάλνληαο ηε ινγηθή ππφζεζε φηη ηφζν ν Ήιηνο φζν θαη ε Γε εθπέκπνπλ ζρεδφλ σο «κειαλά ζψκαηα», δειαδή αθηηλνβνινχλ θσο κε έλαλ θαζνξηζκέλν ηξφπν ζε φια ηα κήθε θχκαηνο θαη ε ζπλνιηθή ελέξγεηα πνπ εθπέκπεη αλά κνλάδα ρξφλνπ έλα ηκήκα ηεο επηθάλεηάο ηνπο εμαξηάηαη κφλν απφ ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ζηελ 4ε δχλακε. Σν πνζφ ηεο αθηηλνβνιίαο/ελέξγεηαο πνπ θζάλεη απφ ηνλ Ήιην ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, θαη ηειηθά απνξξνθάηαη απφ απηήλ ζεξκαίλνληάο ηελ, εμαξηάηαη απφ ηελ απφζηαζε αλάκεζά ηνπο, απφ ην κέγεζνο ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο πνπ «βιέπεη» πξνο ηνλ Ήιην, αιιά θαη απφ ην πφζν εχθνια ε Γε απνξξνθά ην θσο θαη δελ ην αλαθιά ακέζσο, κηα πνζφηεηα πνπ ιέγεηαη albedo, θαη γηα ηε Γε έρεη ηηκή 0.3. Σν πνζφ ηεο ελέξγεηαο πνπ εθπέκπεηαη απφ ηε ζεξκή Γε εμαξηάηαη κφλν απφ ην πφζν κεγάιε είλαη φιε ε επηθάλεηά ηεο θαη θπζηθά απφ ηε ζεξκνθξαζία ηεο. Αλ δελ ππήξρε ε αηκφζθαηξα θαη ζεσξήζνπκε φηη φζε ελέξγεηα απνξξνθά ε Γε απφ ηνλ Ήιην θάζε ρξνληθή ζηηγκή ηελ επαλεθπέκπεη ζην δηάζηεκα, κπνξνχκε εχθνια λα ππνινγίζνπκε φηη ε κέζε ζεξκνθξαζία ζηελ επηθάλεηα ηεο ζα ήηαλ ζρεδφλ -20 o C! ε ηέηνηεο πνιηθέο ζπλζήθεο ζα ήηαλ θπζηθά αδχλαηνλ λα δεκηνπξγεζεί δσή φπσο ηε γλσξίδνπκε ζήκεξα κηα πνπ φιν ην λεξφ ηνπ πιαλήηε καο ζα ήηαλ ζε κνξθή πάγνπ. Δπηπρψο γηα εκάο ε χπαξμε ηεο αηκφζθαηξαο θαη ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ παγηδεχνπλ έλα κέξνο ηεο αθηηλνβνιίαο πνπ ζα έθεπγε ειεχζεξε πξνο ην δηάζηεκα θαη αλεβάδνπλ ηε κέζε ζεξκνθξαζία ηνπ εδάθνπο θαηά 35 ζρεδφλ βαζκνχο, ζην επράξηζην πεξηβάιινλ ησλ +15 o C. Δπηπιένλ ην θαηλφκελν απηφ δηαζθαιίδεη ην φηη ε κέζε ζεξκνθξαζία ηεο Γεο κεηαβάιιεηαη κφλν 10 κε 20 βαζκνχο απφ ηε κέξα ζηε λχρηα. ηε ειήλε, ε νπνία βξίζθεηαη ζηελ ίδηα ζρεδφλ απφζηαζε απφ ηνλ Ήιην αιιά δελ ππάξρεη αηκφζθαηξα, ε αληίζηνηρε κεηαβνιή ηεο ζεξκνθξαζίαο είλαη ζρεδφλ 280 βαζκνί! Πξνθαλψο εάλ ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ γίλεη πην έληνλν, ιφγσ ηεο αχμεζεο ζηελ αηκφζθαηξα κνξίσλ φπσο ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα πνπ απνξξνθνχλ ηελ ππέξπζξε αθηηλνβνιία, ηφηε ε ζεξκνθξαζία ζην έδαθνο ζα κπνξνχζε λα απμεζεί πνιχ πεξηζζφηεξν. Απηφ ζα πξνθαινχζε ην ιηψζηκν κεγάινπ κέξνπο ησλ πάγσλ ζηνπο πφινπο ηεο Γεο θαη αχμεζε ηνπ επηπέδνπ ηεο ζάιαζζαο, γεγνλφο πνπ ζα

12 νδεγνχζε ζε ζεκαληηθέο δπζάξεζηεο αιιαγέο ηφζν ζην θιίκα ηεο Γεο φζν θαη ζηε δσή θνληά ζε παξαζαιάζζηεο πεξηνρέο. 1.4 Αλάγθε εηζαγσγήο ελαιιαθηηθώλ κνξθώλ ελέξγεηαο Με βάζε ηα παξαπάλσ, ηα ηειεπηαία ρξφληα, γηλφκαζηε φιν θαη πεξηζζφηεξν κάξηπξεο φρη θαη ηφζν ζεηηθψλ εμειίμεσλ, πνπ αθνξνχλ ηηο ηζνξξνπίεο ηνπ δηαηαξαγκέλνπ ήδε θιηκαηηθνχ ηνπίνπ ζηνλ πιαλήηε καο. Οη εμειίμεηο απηέο ζπλέηεηλαλ ζην λα ηδξπζνχλ δηάθνξεο δηεζλείο νξγαλψζεηο, νη νπνίεο κε ηε ζπκβνιή εηδηθψλ επηζηεκφλσλ, δηαηξαλψλνπλ πξνο φιεο ηηο θαηεπζχλζεηο ηηο ζπλέπεηεο πνπ ζα έρνπλ απηέο νη θιηκαηηθέο αιιαγέο απφ ηελ αλζξψπηλε παξέκβαζε ζηε θχζε. Ήδε ε επξσπατθή επηηξνπή,αξκφδηα γηα ζέκαηα πξνζηαζίαο πεξηβάιινληνο,πξνζαλαηνιίδεηαη ζε επηβνιή θπξψζεσλ (πςειά ρξεκαηηθά πξφζηηκα, γχξσ ζηα $ κεηά ην 2009) ζε φπνηα επξσπατθή ρψξα- κέινο δε ζπκβάιιεη κε ελεξγφ ηξφπν ζηελ πξνζπάζεηα πξνζηαζίαο ηνπ πεξηβάιινληνο.παξάιιεια έρεη μεθηλήζεη θαη κηα κεγάιε πξνζπάζεηα γηα λα βξεζνχλ λένη ηξφπνη εθκεηάιιεπζεο ησλ θπζηθψλ πφξσλ, κε ηηο ειάρηζηεο ζπλέπεηεο γηα ην πεξηβάιινλ. ην μεθίλεκα απηήο ηεο πξνζπάζεηαο ζπλέβαιε θαη ην γεγνλφο φηη ην ελεξγεηαθφ πξφβιεκα πνπ ηαιαλίδεη ηνλ πιαλήηε, ιακβάλεη φιν θαη κεγαιχηεξεο δηαζηάζεηο. Ζ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο είλαη ζεκαληηθή γηα ηελ θάιπςε ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ θάζε ρψξαο, θαζψο ζε απηή αληηθαηνπηξίδεηαη ην επίπεδν ηεο αλάπηπμήο ηεο. Σα απνζέκαηα ησλ νξπθηψλ πφξσλ,φπσο πγξά ή ζηεξεά θαχζηκα, απφ ηα νπνία παξάγεηαη ειεθηξηθή ελέξγεηα, θζάλνπλ ζε νξηαθέο πνζφηεηεο, σζψληαο πεξαηηέξσ θαη επηηαθηηθφηαηα ζηελ αλεχξεζε λέσλ πφξσλ, ηθαλψλ λα ππνθαηαζηήζνπλ απηνχο πνπ εμαιείθνληαη. Σν γεγνλφο απηφ ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο απμεκέλεο αλάγθεο πνπ επηβάιεη ν ζχγρξνλνο ηξφπνο δσήο,κε ηε κεγάιε αχμεζε ηνπ παγθφζκηνπ πιεζπζκνχ,εηδηθφηεξα ζηηο ρψξεο ηνπ Σξίηνπ Κφζκνπ, θαζηζηά ηελ πξνζπάζεηα απηή ηδηαίηεξα αγσληψδε. Ζ θνηλή απάληεζε ζηνλ παγθφζκην απηφ πξνβιεκαηηζκφ, αξρίδεη λα γεκίδεη κε ειπίδα, απφ ηα πξψηα απνηειέζκαηα εθαξκνγήο ηεο, ηνπο ππνζηεξηθηέο πνπ ηελ πξνσζνχλ. Ζ απάληεζε απηή δελ είλαη άιιε απφ ηηο Αλαλεψζηκεο (Ήπηεο) Μνξθέο Δλέξγεηεο (ΑΠΔ). Υαξαθηεξίδνληαη έηζη, δηφηη πξνέξρνληαη απεπζείαο απφ θπζηθά αίηηα κε βαζηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ηε δηαρξνληθή ηνπο αλαλέσζε θαη δηαζεζηκφηεηα,αθνχ έρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα αλαπιεξψλνπλ ηε ζηάζκε ησλ απνζεκάησλ ηνπο ( νπζηαζηηθά δελ πθίζηαληαη φξηα απνζεκάησλ εδψ), βαζηδφκελεο ζε θπζηθά θαηλφκελα, ζπλδεφκελα κε ηελ χπαξμε δσήο ελψ επίζεο δελ βιάπηνπλ ην πεξηβάιινλ κε επηθίλδπλα θαηάινηπα. Με ηελ παξαπάλσ έλλνηα, πεξηιακβάλνληαη νη αθφινπζεο ηερλνινγίεο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Ζιηαθή ελέξγεηα Αηνιηθή ελέξγεηα Τδξνειεθηξηθά ζπζηήκαηα Βηνκάδα

13 Γεσζεξκηθή ελέξγεηα Δλέξγεηα απφ σθεαλνχο Οη θαηεγνξίεο απηέο αθνξνχλ ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο απφ ηελ άκεζε ή έκκεζε εθκεηάιιεπζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, απφ ηελ εθκεηάιιεπζε ηνπ αλέκνπ, ησλ πδάηηλσλ πφξσλ, ησλ γεσξγηθψλ, δσηθψλ θαη δαζηθψλ ππνιεηκκάησλ θαη απφ ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο θίλεζεο ησλ θπκάησλ ηεο ζάιαζζαο (φρη κε ηδηαίηεξα θαιά απνηειέζκαηα κέρξη ζηηγκήο). 1.5 πλνπηηθή παξνπζίαζε ΑΠΔ θαη ησλ αληίζηνηρσλ ηερλνινγηώλ Ηιηαθή Δλέξγεηα Ζ ειηαθή ελέξγεηα είλαη ε ελέξγεηα πνπ κεηαδίδεηαη ζηε γε κέζσ ηεο ειηαθήο αθηηλνβφιαο. Ζ άκεζε κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα απνηειεί κηα θαζαξή θαη πξαθηηθά αλεμάληιεηε πεγή ελέξγεηαο, ηθαλή λα θαιχςεη ζεσξεηηθά ηηο ελεξγεηαθέο αλάγθεο ζε παγθφζκην επίπεδν. Απνηειεί έλα ζεκαληηθφ θνκκάηη ηεο αμηνπνίεζεο ησλ Α.Π.Δ. θαη αλακέλεηαη λα παίμεη θαζνξηζηηθφ ξφιν ζην κέιινλ ηεο ειεθηξνπαξαγσγήο. Όζνλ αθνξά ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο, απηή κπνξεί λα ρσξηζηεί ζηηο παξαθάησ ηξεηο θαηεγνξίεο εθαξκνγψλ: Δλεξγεηηθά θαη παζεηηθά ειηαθά ζπζηήκαηα Φσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα Ζιην-ζεξκηθά ζπζηήκαηα ηελ ζπλέρεηα ζα αζρνιεζνχκε εθηελέζηεξα κε ηα Φσηνβνιηατθά ζπζηήκαηα Αηνιηθή ελέξγεηα Σν παγθφζκην δπλακηθφ αηνιηθήο ελέξγεηαο είλαη ηεξάζηην. Μφλν ην ζεσξεηηθφ δπλακηθφ ζε ηνπνζεζίεο κε κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ ηνπιάρηζηνλ 5 m/sec ζε χςνο 10 κέηξσλ, αλέξρεηαη ζε ζχλνιν ηνπιάρηζηνλ TWh ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζε εηήζηα βάζε. Απηφ ηζνδπλακεί ζε 35 θνξέο πεξηζζφηεξε ελέξγεηα απφ ηελ παγθφζκηα θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζήκεξα. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο ιεηηνπξγίαο ελφο αηνιηθνχ πάξθνπ (Α/Π) (παξθν κε αλεκνγελλήηξηεο) δελ εθπέκπεηαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα ή άιια αέξηα πνπ ξππαίλνπλ ηελ αηκφζθαηξα (κνλνμείδην ηνπ άλζξαθα, δηνμείδην ηνπ ζείνπ, θαξθηλνγφλα κηθξνζσκαηίδηα θ.α.), φπσο ζπκβαίλεη κε ηνπο ζπκβαηηθνχο ζηαζκνχο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ε φιε ηε δηάξθεηα ηεο ρξήζεο ηεο, κία θαη κφλν αλεκνγελλήηξηα ηζρχνο 1,5 MW κπνξεί λα εμνηθνλνκήζεη πεξί ηνπο ηφλνπο νξπθηνχ άλζξαθα. Απηφ ζεκαίλεη φηη φρη κφλν δελ εληείλεηαη ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ, αιιά δελ ππάξρνπλ θαη αξλεηηθέο ζπλέπεηεο ζηε δεκφζηα πγεία απφ ηελ αηκνζθαηξηθή ξχπαλζε.

14 Ζ βηνκεραλία ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο έρεη παξνπζηάζεη ξαγδαία άλζεζε ηα ηειεπηαία ρξφληα. Δλψ ε παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο αηνιηθήο ελέξγεηαο αλεξρφηαλ ην 1996 ζηα 6800 MW ζπλνιηθά, ην 2005 είρε ήδε θζάζεη ηα MW. Σν λνχκεξν απηφ ζην ηέινο ηνπ 2012 αλεξρφηαλ ζηα MW (νη αξρηθέο πξνβιέςεηο ήηαλ ζηα MW) παξνπζηάδνληαο ξπζκφ αλάπηπμεο ηελ ηειεπηαία δεθαεηία 24%. Σν έλα ηξίην ησλ εγθαηαζηάζεσλ απηψλ βξίζθεηαη ζηε Γεξκαλία, ην έλα ηξίην ζηελ ππφινηπε Δπξψπε, θαη ην άιιν ζε ππφινηπεο ρψξεο. Ζ Δπξψπε πξφθεηηαη λα παξακείλεη ε θηλεηήξηνο δχλακε ζηελ παγθφζκηα αγνξά αηνιηθψλ γηα ηα επφκελα 5 κε 10 ρξφληα. Ζ βαζηθή αηηία απηήο ηεο ξαγδαίαο αλάπηπμεο είλαη ην νινέλα θαη ρακειφηεξν θφζηνο ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο ζε ζρέζε κε ηηο άιιεο αλαλεψζηκεο κνξθέο ελέξγεηαο, αιιά θαη νη απνθαζηζηηθέο πνιηηηθέο πξνψζεζεο ηεο ζπγθεθξηκέλεο ηερλνινγίαο. Μάιηζηα, ην θφζηνο ηεο ζρεηηθήο ηερλνινγίαο είλαη πνιχ θνληά ζε εθείλν ηεο παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ νξπθηά θαχζηκα, γεγνλφο πνπ αλνίγεη ην δξφκν γηα ηελ εμάπισζε ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο παγθνζκίσο. Υάξε ζηελ πξφνδν ηεο ηερλνινγίαο, ην εηδηθφ θφζηνο παξαγσγήο αηνιηθήο ελέξγεηαο έρεη ήδε πέζεη ζην ήκηζπ απφ ην 1990 θαη αλακέλεηαη φηη ε απφθιηζε κεηαμχ ηνπ θφζηνπο παξαγσγήο αηνιηθήο ελέξγεηαο θαη ηνπ θφζηνπο ελέξγεηαο απφ νξπθηά θαχζηκα ζα ζπλερίζεη λα κεηψλεηαη. Ζ ηερλνινγία πνπ εθκεηαιιεχεηαη ηελ αηνιηθή ελέξγεηα κεηαηξέπνληάο ηελ ζε ειεθηξηθή είλαη νη αλεκνγελλήηξηεο ( θαζέηνπ θαη νξηδνληίνπ άμνλα) Τδξνειεθηξηθά ζπζηήκαηα Ζ κεηαηξνπή ηεο ελέξγεηαο ησλ πδαηνπηψζεσλ κε ηε ρξήζε θαηάιιεισλ κνλάδσλ παξάγεη ηελ πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα. Οη κνλάδεο παξαγσγήο απνηεινχληαη ζπλήζσο απφ κηα ηερλεηή ιίκλε πνπ δεκηνπξγείηαη απφ θάπνην θξάγκα, κέζα ζηελ νπνία ζπγθεληξψλεηαη κεγάιε πνζφηεηα λεξνχ. Σν λεξφ, πέθηνληαο απφ χςνο θαη κε ζεκαληηθή παξνρή, κπνξεί λα πεξηζηξέςεη ηξνρνχο κε πηεξχγηα (Τδξνζηξφβηινπο). Με ηε ζεηξά ηεο, ε πεξηζηξνθή απηή κέζσ κηαο γελλήηξηαο παξάγεη ειεθηξηθή ελέξγεηα, ζε εηδηθέο εγθαηαζηάζεηο πνπ αλαθέξνληαη θαη σο Τδξνειεθηξηθνί ηαζκνί (ή ΤΖ..).

15 Φπζηθά, κφλν ζε πεξηνρέο κε ζεκαληηθέο πδαηνπηψζεηο, πινχζηεο πεγέο θαη θαηάιιειε γεσινγηθή δηακφξθσζε είλαη δπλαηφλ λα θαηαζθεπαζζνχλ ηέηνηεο εγθαηαζηάζεηο. πλήζσο ε ελέξγεηα πνπ ηειηθψο παξάγεηαη, ρξεζηκνπνηείηαη κφλν ζπκπιεξσκαηηθά κε άιιεο ζπκβαηηθέο πεγέο ελέξγεηαο, ζε ψξεο αηρκήο, ιφγσ θαη ηεο γξήγνξεο απφθξηζεο ηέηνηνπ ηχπνπ κνλάδσλ Βηνκάδα Βηνκάδα κπνξεί λα επηθαιεζηεί νπνηαδήπνηε ζρεηηθά λέα νξγαληθή χιε πνπ πξνέξρεηαη απφ θπηά σο απνηέιεζκα ηεο δηαδηθαζίαο ηεο θσηνζχλζεζεο. Ζ ελέξγεηα θαιχπηεη ζήκεξα ην 14% ηεο παγθνζκίσο απαηηνχκελεο ελέξγεηαο θαη είλαη απνηέιεζκα ηεο θσηνζπλζεηηθήο δξαζηεξηφηεηαο, πνπ κεηαζρεκαηίδεη ηελ ειηαθή ελέξγεηα κε κία ζεηξά δηεξγαζηψλ ησλ θπηηθψλ νξγαληζκψλ ρεξζαίαο ή πδξφβηαο πξνέιεπζεο. Πην ζπγθεθξηκέλα βηνκάδα δελ είλαη ηα νξπθηά νξγαληθά πιηθά (φπσο ην πεηξέιαην, ν άλζξαθαο θαη ην θπζηθφ αέξην) αληηζέησο ε βηνκάδα είλαη θξέζθηα νξγαληθή χιε πνπ ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα ηελ παξαγσγή ζεξκηθήο θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Δηδηθφηεξα, κπνξεί λα αμηνπνηεζεί γηα ηελ θάιπςε ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ (ζέξκαλζεο, ςχμεο, ειεθηξηζκνχ θ.ιπ.) θαη αθφκα γηα ηελ παξαγσγή πγξψλ βηνθαπζίκσλ (βηναηζαλφιε, βηνληήδει θ.ιπ.) αθνχ ππάξρεη ε δπλαηφηεηα επεμεξγαζίαο ηεο θαη ε κεηαηξνπή ηεο ζε ζηεξεά, πγξά θαη αέξηα θαχζηκα Γεσζεξκηθή ελέξγεηα Ζ γεσζεξκία είλαη κηα ήπηα θαη πξαθηηθά αλεμάληιεηε ελεξγεηαθή πεγή, πνπ κπνξεί κε ηηο ζεκεξηλέο ηερλνινγηθέο δπλαηφηεηεο λα θαιχςεη αλάγθεο ζέξκαλζεο θαη ςχμεο, αιιά θαη ζε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο λα παξάγεη ειεθηξηθή ελέξγεηα. Πξνζθέξεη ελέξγεηα ρακεινχ θφζηνπο, ελψ δελ επηβαξχλεη ην πεξηβάιινλ κε εθπνκπέο αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Ζ ζεξκηθή ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο θαη εκπεξηέρεηαη ζε θπζηθνχο αηκνχο, ζε επηθαλεηαθά ή ππφγεηα ζεξκά λεξά θαη ζε ζεξκά μεξά πεηξψκαηα. Όηαλ ε ζεξκνθξαζία ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ είλαη ρακειή, ε ελέξγεηά ηνπο ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα ζέξκαλζε θηηξίσλ, ζεξκνθεπίσλ, θηελνηξνθηθψλ κνλάδσλ, ηρζπνθαιιηεξγεηψλ, θ.α., ελψ ζηηο

16 πεξηπηψζεηο πνπ ε ζεξκνθξαζία ησλ αηκψλ είλαη πςειή (>150 C), κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηελ Διιάδα ππάξρνπλ πνιιά γεσζεξκηθά πεδία ρακειήο ζεξκνθξαζίαο, φπνπ είλαη έηνηκεο πνιιέο δεθάδεο γεσηξήζεσλ παξαγσγήο, κε εμαηξεηηθά κεγάιν δπλακηθφ. Απφ απηφ ην δπλακηθφ, κηθξφ κφλν κέξνο(πεξίπνπ ηα 3/20) ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα γηα ζέξκαλζε ρψξσλ, ινπηξνζεξαπεία, ζέξκαλζε ζεξκνθεπίσλ θαη ηρζπνθαιιηέξγεηεο Δλέξγεηα από σθεαλνύο Οη σθεαλνί κπνξνχλ λα καο πξνζθέξνπλ ηεξάζηηα πνζά ελέξγεηαο. Τπάξρνπλ ηξεηο βαζηθνί ηξφπνη γηα λα εθκεηαιιεπηνχκε ηελ ελέξγεηα ηεο ζάιαζζαο α) απφ ηα θχκαηα β) απφ ηηο παιίξξνηεο (κηθξέο θαη κεγάιεο) γ) απφ ηηο ζεξκνθξαζηαθέο δηαθνξέο ηνπ λεξνχ i δ) Δλέξγεηα ησλ ζαιάζζησλ ξεπκάησλ (πεηξακαηηθφ ζηαδην) α) Ζ θηλεηηθή ελέξγεηα ησλ θπκάησλ κπνξεί λα πεξηζηξέςεη ηελ ηνπξκπίλα, φπσο θαίλεηαη ζηα ζρήκαηα. Ζ αλπςσηηθή θίλεζε ηνπ θχκαηνο πηέδεη ηνλ αέξα πξνο ηα πάλσ, κέζα ζην ζάιακν θαη ζέηεη ζε πεξηζηξνθηθή θίλεζε ηελ ηνπξκπίλα έηζη ψζηε ε γελλήηξηα λα παξάγεη ξεχκα. Απηφο είλαη έλαο κφλν ηχπνο εθκεηάιιεπζεο ηεο ελέξγεηαο ησλ θπκάησλ. Ζ παξαγφκελε ελέξγεηα είλαη ζε ζέζε λα θαιχςεη ηηο αλάγθεο κηαο νηθίαο, ελφο θάξνπ, θ.ι.π.

17 β) Ζ παιίξξνηα έρεη πεξίνδν 12 ψξεο θαη 20 ιεπηά θαη ξέεη κε ηαρχηεηα 8.2 πφδηα/sec, κε κηα δηαθνπή αλάκεζα ζηελ πιεκκπξίδα θαη ηελ άκπσηε θαη απνηειεί κνξθή έκκεζεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Οη παιίξξνηεο νθείινληαη ζε δπλάκεηο πνπ δεκηνπξγνχληαη ζηηο πδάηηλεο κάδεο απφ ην πεδίν βαξχηεηαο, θαζψο θαη απφ ηελ πεξηζηξνθή ηεο γεο. ήκεξα, αλ θαη ην ελδηαθέξνλ γη απηή ηε κνξθή ελέξγεηαο είλαη ηδηαίηεξα έληνλν, ην θφζηνο ησλ εγθαηαζηάζεσλ παξακέλεη αξθεηά πςειφ. Δληνχηνηο, καθξνπξφζεζκα ζεσξείηαη κηα ελδηαθέξνπζα επέλδπζε ιφγσ ηνπ ρακεινχ θφζηνπο ιεηηνπξγίαο θαη ζπληήξεζεο ηέηνησλ εγθαηαζηάζεσλ. γ) Ζ ζεξκηθή ελέξγεηα ησλ σθεαλψλ κπνξεί επίζεο λα αμηνπνηεζεί κε ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο δηαθνξάο ζεξκνθξαζίαο κεηαμχ ηνπ ζεξκφηεξνπ επηθαλεηαθνχ λεξνχ θαη ηνπ ςπρξφηεξνπ λεξνχ ηνπ ππζκέλα. Ζ δηαθνξά απηή πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ 3,5 C. Υξεζηκνπνηεί ζε πξψηε θάζε ην ζεξκφ επηθαλεηαθφ λεξφ γηα λα δεζηάλεη ζε έλαλ εηδηθφ ζάιακν κηα πνζφηεηα πγξνχ πνπ έρεη ρακειφ ζεκείν βξαζκνχ, φπσο ε ακκσλία ή έλα κείγκα ακκσλίαο θαη λεξνχ. Όηαλ ην κείγκα απηφ βξάζεη, ην αέξην πνπ απειεπζεξψλεηαη δεκηνπξγεί αξθεηή πίεζε ψζηε λα νδεγήζεη έλαλ αεξηνζηξφβηιν ν νπνίνο παξάγεη ηελ ελέξγεηα. ηε ζπλέρεηα ην αέξην απηφ παγψλεη θαζψο δηέξρεηαη κέζα απφ ην ςπρξφ λεξφ ηνπ ππζκέλα ηνπ σθεαλνχ, ην νπνίν αληιείηαη κε ηε βνήζεηα ελφο ηεξάζηηνπ αγσγνχ απφ fiberglass πνπ έρεη κήθνο ηνπιάρηζηνλ m θαη δηάκεηξν 27m. Ο αγσγφο απηφο κάιηζηα είλαη ζε ζέζε λα ξνπθά ην παγσκέλν λεξφ κε ξπζκφ tn/s. Όηαλ ην αέξην κεηά ηελ ςχμε ηνπ ζπκππθλσζεί μαλά ζε ξεπζηή κνξθή γηα λα επαλαρξεζηκνπνηεζεί (σο κείγκα ακκσλίαο-λεξνχ), ηφηε ην ςπρξφ λεξφ δηνρεηεχεηαη πάιη ζηα βάζε ηνπ σθεαλνχ. 1.6 Πιενλεθηήκαηα ΑΠΔ πκβάινπλ ζηελ αίζηα επίιπζε ηνπ ελεξγεηαθνχ πξνβιήκαηνο Γελ βιάπηνπλ ην ήδε επηβαξπκέλν πεξηβάιινλ (Δθηηκάηαη φηη ε εγθαηάζηαζε ελφο θ/ β ζπζηήκαηνο 1,5 kw ζα κπνξνχζε λα παξάγεη εηεζίσο

18 1.500 kwh ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, θάηη πνπ ζα απέηξεπε ηελ απειεπζέξσζε κηζνχ ηφλνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ζηελ αηκφζθαηξα, ζε εηήζηα βάζε Πξνζθέξνπλ πεξηζψξηα απηνλνκίαο ζηηο ρψξεο πνπ ηηο πηνζεηνχλ Δμνηθνλνκείηαη ζπλάιιαγκα απφ ηηο ηειεπηαίεο γηα ηελ εηζαγσγή πεηξειαίνπ Έρνπλ πξαθηηθά απεξηφξηζηε δηάξθεηα δσήο ( ηνπιάρηζηνλ 20 κε 30 ρξφληα Γελ απαηηνχλ δηαξθή παξαθνινχζεζε, ελψ ε ζπληήξεζή ηνπο απαηηεί πνιχ ιίγν ρξφλν θαη απιέο δηαδηθαζίεο. Δίλαη αλαλεψζηκεο θαη ειεχζεξα δηαζέζηκεο πεγέο ελέξγεηεο 1.7 Μεηνλεθηήκαηα ΑΠΔ Σν πςειφ, αθφκα, θφζηνο εγθαηάζηαζεο. ε πνιιέο εθαξκνγέο, ην αξρηθφ θφζηνο επέλδπζεο είλαη αξθεηά πςειφ. Όκσο, ην πξφβιεκα απηφ αληηκεησπίδεηαη κε ζπλερή έξεπλα γηα λέα πιηθά, θζελά θαη κε κεγάιε απφδνζε, πνπ ζα κεηψζνπλ ην θφζηνο Δμαξηψληαη απφ ηα θπζηθά θαηλφκελα. Γηα παξάδεηγκα, εθαξκνγέο πνπ εθκεηαιιεχνληαη ηελ ειηαθή ή αηνιηθή ελέξγεηα, δελ είλαη δπλαηφλ λα ιεηηνπξγνχλ πάληα απνδνηηθά θαη ζπλερψο, δηφηη εμαξηψληαη απφ κηα πεξηνδηθφηεηα ησλ θαηξηθψλ θαηλνκέλσλ πνπ δελ κπνξεί λα ειεγρζεί. Οη κηθξέο απνδφζεηο πνπ επηηπγράλνπλ κέρξη ζηηγκήο ηα ζπζηήκαηα απηά. Απηφ ζπκβαίλεη γηαηί νη ρξεζηκνπνηνχκελεο ηερλνινγίεο είλαη ζρεηηθά λέεο θαη ρξεηάδεηαη πεξηζζφηεξε έξεπλα. 2.1 Δηζαγσγή ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΨΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ Σα θσηνβνιηατθά (Φ/Β) ζπζηήκαηα είλαη ζπζηήκαηα εηδηθά δηακνξθσκέλσλ θαη δηαζπλδεκέλσλ δηαηάμεσλ, πνπ επηηπγράλνπλ ηε κεηαηξνπή ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο απεπζείαο ζε ειεθηξηθή. Ζ δηαδηθαζία κεηαηξνπήο βαζίδεηαη ζην θσηνβνιηατθφ θαηλφκελν, ην νπνίν ιακβάλεη ρψξα φηαλ ειηαθή αθηηλνβνιία πέζεη ζηελ επηθάλεηα ηνπ πιηθνχ ηνπ Φ/Β ζπζηήκαηνο. 2.2 Σερλνινγία Φ/Β ζπζηεκάησλ Τιηθά θαηαζθεπήο Φ/Β πιαηζίσλ κε βάζε ην ππξίηην

19 Σν πιηθφ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη επξχηαηα ζηε βηνκεραλία ηεο παγθφζκηαο παξαγσγήο Φ/Β, είλαη ην ππξίηην (Si), ην νπνίν ζηελ άκκν πεξηέρεηαη κε ηελ κνξθή ηνπ νμεηδίνπ ηνπ ππξηηίνπ (SiO2). Σν ηειηθφ πξντφλ ραξαθηεξίδεηαη απφ πςειή θαζαξφηεηα (99.999%). Σν ππξίηην, αλάινγα κε ηελ επεμεξγαζία ηνπ, δίλεη κνλνθξπζηαιιηθά, πνιπθξπζηαιιηθά ή άκνξθα πιηθά, απφ ηα νπνία παξάγνληαη ηα Φ/Β ζηνηρεία. Σα ιεπηά πιηθά είλαη έλαο ηξφπνο λα κεησζεί ην θφζηνο ησλ Φ/Β πιαηζίσλ θαη λα απμεζεί ε απφδνζή ηνπο. Δθηφο απφ ηε ρξήζε κηθξφηεξεο πνζφηεηαο πιηθνχ, έλα άιιν πιενλέθηεκα είλαη φηη νιφθιεξα πιαίζηα κπνξνχλ λα θαηαζθεπαζηνχλ παξάιιεια κε ηε δηαδηθαζία απφζεζεο. Απηφ είλαη ζπκθέξνλ νηθνλνκηθά, αιιά επίζεο πνιχ απαηηεηηθφ ηερληθά, επεηδή ε επεμεξγαζία ρσξίο αηέιεηεο αθνξά κεγαιχηεξε επηθάλεηα. Σα ζεκαληηθφηεξα πιενλεθηήκαηα ηνπ ππξηηίνπ, παξνπζηάδνληαη παξαθάησ: Μπνξεί λα βξεζεί πάξα πνιχ εχθνια ζηελ θχζε. Δίλαη ην δεχηεξν ζε αθζνλία πιηθφ πνπ ππάξρεη ζηνλ πιαλήηε κεηά ην νμπγφλν. Σν δηνμείδην ηνπ ππξηηίνπ (SiO2) (ή θνηλψο ε άκκνο) θαη ν ραιαδίηεο απνηεινχλ ην 28% ηνπ θινηνχ ηεο γεο. Δίλαη ηδηαίηεξα θηιηθφ πξνο ην πεξηβάιινλ. Μπνξεί εχθνια λα ιηψζεη θαη λα κνξθνπνηεζεί. Δπίζεο είλαη ζρεηηθά εχθνιν λα κεηαηξαπεί ζηελ κνλνθξπζηαιιηθή ηνπ κνξθή. Οη ειεθηξηθέο ηνπ ηδηφηεηεο κπνξνχλ λα δηαηεξεζνχλ κέρξη θαη ζηνπο 125 C θάηη πνπ επηηξέπεη ηελ ρξήζε ηνπ ππξηηίνπ ζε ηδηαίηεξα δχζθνιεο πεξηβαιινληηθέο ζπλζήθεο. Απηφο είλαη θαη ν ιφγνο πνπ ηα Φ/Β ζηνηρεία ππξηηίνπ αληαπεμέξρνληαη ζε έλα ηδηαίηεξα επξχ θάζκα ζεξκνθξαζηψλ. Πνιχ ζεκαληηθφ ζηνηρείν, πνπ ζπλέβαιε ζηελ γξήγνξε αλάπηπμε ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ ηα ηειεπηαία ρξφληα, ήηαλ ε ήδε αλαπηπγκέλε ηερλνινγία, ζηελ βηνκεραλία ηεο επεμεξγαζίαο ηνπ ππξηηίνπ, ζηνλ ηνκέα ηεο ειεθηξνληθήο. Σν 2007 κάιηζηα ήηαλ ε πξψηε ρξνληά πνπ ππήξρε κεγαιχηεξε δήηεζε (ζε ηφλνπο θξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ) ζηελ αγνξά ησλ Φ/Β ζηνηρεηψλ ζε ζρέζε κε απηήλ ησλ εκηαγσγψλ ηεο ειεθηξνληθήο α Φ/Β ζηνηρεία κνλνθξπζηαιιηθνύ ππξηηίνπ Απνηεινχλ ηελ θιαζζηθή ηερλνινγία Φ/Β. Σν βαζηθφ πιηθφ ηνπο είλαη κνλνθξπζηαιιηθφ ππξίηην ζε γπαιί θαη απνηεινχλ κία ζχλζεηε δηαδηθαζία θαηαζθεπήο. Σν πάρνο ηνπ πιηθνχ είλαη ζρεηηθά κεγάιν (~300κm). Ζ απφδνζε ησλ κνλνθξπζηαιιηθψλ ζηνηρείσλ ηνπ εκπνξίνπ θπκαίλεηαη απφ ~21% έσο ~24%, ελψ ζε κνξθή Φ/Β πιαηζίσλ, κεηαμχ 13% έσο 18%. Υαξαθηεξίδνληαη απφ πςειφ θφζηνο θαηαζθεπήο θαη νη ηερληθέο αλάπηπμεο ηνπο επηβαξχλνπλ ην πεξηβάιινλ. Αθφκα ιφγσ ηεο ηερλνινγίαο θαηαζθεπήο ηνπο έρνπλ ζρεηηθά κεγάιν βάξνο θαη κε εχθακπηε δνκή. ηελ Δηθφλα 2.1 θαίλεηαη ε κνξθή ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ απφ θξπζηαιιηθφ ππξίηην.

20 Δηθόλα 2.1:Φ/Β κνλνθξπζηαιιηθνύ ππξηηίνπ β Φ/Β ζηνηρεία πνιπθξπζηαιιηθνύ ππξηηίνπ Ζ δηαθνξά ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ πνιπθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ είλαη σο πξνο ηε δνκή, θαζψο δελ έρνπλ ηελ νκνηφκνξθε θξπζηαιιηθή δνκή ηεο αληίζηνηρεο ηερλνινγίαο ηνπ κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. Σα Φ/Β ζηνηρεία ηέηνηαο κνξθήο απνηεινχληαη απφ ιεπηά επηζηξψκαηα πάρνπο 10 έσο 50κm. Έρνπλ ηε δπλαηφηεηα θαηαζθεπήο κεγάισλ επηθαλεηψλ θαη ζπλήζσο θφβνληαη ζε ηεηξαγσληθήο κνξθήο ζηνηρεία. Γεληθά, φζν κεγαιχηεξεο είλαη νη δηαζηάζεηο ησλ θξπζηαιιηθψλ πεξηνρψλ ηνπ πνιπθξπζηαιιηθνχ Φ/Β ζηνηρείνπ, ηφζν πςειφηεξε είλαη θαη ε απφδνζε ηνπο, ε νπνία κπνξεί λα θπκαλζεί απφ ~17% έσο 20%, ζε εξγαζηεξηαθή κνξθή πνιπθξπζηαιιηθνχ ζηνηρείνπ θαη απφ 10% έσο θαη 14%, ζε βηνκεραληθή κνξθή Φ/Β πιαηζίνπ. Υαξαθηεξίδνληαη απφ ζρεηηθά πςειή ρξνληθή ζηαζεξφηεηα θαη ην θφζηνο παξαζθεπήο ηνπο είλαη ρακειφηεξν ζε ζρέζε κε ην αληίζηνηρν ηνπ θξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. ηελ Δηθφλα 2.2 θαίλεηαη ε κνξθή ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ απφ πνιπθξπζηαιιηθφ ππξίηην. Δηθόλα 2.2:Φ/Β ζηνηρείν πνιπθξπζηαιιηθνύ ππξηηίνπ γ Φ/Β ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ (a-si)

21 Ο ραξαθηεξηζκφο άκνξθν Φ/Β ζηνηρείν πξνέξρεηαη απφ ηνλ ηπραίν ηξφπν κε ηνλ νπνίν είλαη δηαηεηαγκέλα ηα άηνκα ηνπ ππξηηίνπ. Σα ζπγθεθξηκέλα Φ/Β ζηνηρεία, έρνπλ αηζζεηά ρακειφηεξεο απνδφζεηο ζε ζρέζε κε ηα ζηνηρεία θξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. Ζ απφδνζε ηνπο κεηψλεηαη έληνλα, ζηα αξρηθά ζηάδηα θσηηζκνχ ηνπο, ζηα επίπεδα 6% έσο 8%. ήκεξα ε ηερλνινγία απηή ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε παξαζθεπή ζχλζεησλ Φ/Β ζηνηρείσλ κε δηαθνξεηηθέο ελψζεηο δχν ή ηξηψλ ζηξσκάησλ κε δηαθνξεηηθφ ελεξγεηαθφ ράζκα, κε ζθνπφ ηελ αχμεζε ηνπ αμηνπνηήζηκνπ ηκήκαηνο ηνπ ειηαθνχ θάζκαηνο. Γηα παξάδεηγκα, παξαζθεπάδνληαη Φ/Β ζηνηρεία απφ θξάκα ππξηηίνπ κε άλζξαθα θαη γεξκάλην, ηξηψλ επαθψλ κε ζηαζεξνπνηεκέλε απφδνζε ~13%. Σν ηδηαίηεξν θαηαζθεπαζηηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ηνπο είλαη ε δπλαηφηεηα δεκηνπξγίαο δηαδνρηθψλ Φ/Β ζηνηρείσλ ζε κεγάιεο επηθάλεηεο Φ/Β πιαηζίσλ. Δπηπιένλ, αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη, ηα ζηνηρεία απηά δίλνπλ ηελ δπλαηφηεηα θαηαζθεπήο εχθακπησλ Φ/Β πιαηζίσλ. Γεληθφηεξα, ην ζεκαληηθφηεξν πιενλέθηεκα γηα ηα Φ/Β ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ, είλαη ην γεγνλφο φηη δελ επεξεάδνληαη πνιχ απφ ηηο πςειέο ζεξκνθξαζίεο. Δπίζεο, πιενλεθηνχλ ζηελ αμηνπνίεζε ηεο απφδνζεο ηνπο ζε ζρέζε κε ηα θξπζηαιιηθά Φ/Β, φηαλ ππάξρεη δηάρπηε αθηηλνβνιία (ζπλλεθηά). Σν κεηνλέθηεκα ησλ άκνξθσλ πιαηζίσλ είλαη ε ρακειή ηνπο ελεξγεηαθή ππθλφηεηα θάηη πνπ ζεκαίλεη φηη γηα ηε παξαγσγή ηεο ίδηαο ελέξγεηαο, ρξεηάδνληαη ζρεδφλ δηπιάζηα επηθάλεηα ζε ζρέζε κε ηα θξπζηαιιηθά Φ/Β ζηνηρεία. Δπίζεο ππάξρνπλ ακθηβνιίεο φζσλ αθνξά ηελ δηάξθεηα δσήο ησλ άκνξθσλ πιαηζίσλ κηαο θαη δελ ππάξρνπλ ζηνηρεία απφ παιηέο εγθαηαζηάζεηο αθνχ ε ηερλνινγία είλαη ζρεηηθά θαηλνχξηα. Παξφια απηά νη θαηαζθεπαζηέο πιένλ δίλνπλ εγγπήζεηο απφδνζεο 20 εηψλ. ηελ Δηθφλα 2.3 παξνπζηάδνληαη Φ/Β ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ κε ηερλνινγία ιεπηήο επίζηξσζεο. Δηθόλα 2.3: Φ/Β ζηνηρεία άκνξθνπ ππξηηίνπ ηερλνινγίαο ιεπηώλ επηζηξώζεσλ δ Φ/Β ζηνηρεία ιεπηήο επίζηξσζεο (thin-film)

22 Σα Φ/Β ζηνηρεία ιεπηήο επίζηξσζεο απνηεινχλ κία λέα πξνζέγγηζε Φ/Β ηερλνινγίαο θαζψο αξθεηή έξεπλα έρεη δηεμαρζεί ηα ηειεπηαία ρξφληα γηα ηελ ηειεηνπνίεζε κεζφδσλ θαηαζθεπήο Φ/Β ζηνηρείσλ κε εκηαγσγνχο πάρνπο κφιηο κεξηθψλ κηθξνκέηξσλ, κε ζηφρν ηελ επίηεπμε κίαο εχινγεο απφδνζεο κε φζν ην δπλαηφ κηθξφηεξε ρξήζε πνζφηεηαο ππξηηίνπ. Σα ζπγθεθξηκέλα Φ/Β ζηνηρεία έρνπλ κηθξφηεξε απφδνζε απφ ηα Φ/Β ζηνηρεία θξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ θαη είλαη ηεο ηάμεσο ηνπ 5% έσο 7,9%, αιιά κε αξθεηά ρακειφηεξν θφζηνο, ψζηε λα ηα θαζηζηά αληαγσληζηηθά. Υαξαθηεξίδνληαη απφ ην έληνλν ζθνχξν (ζρεδφλ καχξν) ρξψκα ηνπο θαη έηζη δηαθέξνπλ απφ ην θιαζζηθφ κπιε ρξψκα ησλ ππνινίπσλ ηερλνινγηψλ. Λφγσ ηεο δηαθνξεηηθήο ηερλνινγίαο θαηαζθεπήο ηνπο παξνπζηάδνπλ κηθξφ βάξνο θαη εχθακπηε δνκή ε Φ/Β ζηνηρεία ηαηλίαο ππξηηίνπ (Ribbon-Silicon) Πξφθεηηαη επίζεο γηα κηα ζρεηηθά λέα ηερλνινγία Φ/Β ζηνηρείσλ θαη ε θαηαζθεπήο ηνπο βαζίδεηαη ζηε δεκηνπξγία ιεπηήο ηαηλίαο απφ ηεγκέλν πιηθφ. Πξνζθέξνπλ έσο θαη 50% κείσζε ζηελ ρξήζε ηνπ ππξηηίνπ ζε ζρέζε κε ηηο «παξαδνζηαθέο ηερληθέο» θαηαζθεπήο κνλνθξπζηαιιηθψλ θαη πνιπθξπζηαιιηθψλ Φ/Β ζηνηρείσλ ππξηηίνπ. Ζ απφδνζε ηνπο, θπκαίλεηαη πιένλ ζην 12%-13% ελψ ην πάρνο ηνπ είλαη πεξίπνπ 0,3 mm. Απνηεινχλ γεληθά, κέζνδν πςεινχ θφζηνπο θαη, πξνο ην παξφλ, πεξηνξηζκέλεο βηνκεραληθήο παξαγσγήο ζη Τβξηδηθά Φ/Β ζηνηρεία Έλα πβξηδηθφ Φ/Β ζηνηρείν απνηειείηαη απφ ζηξψζεηο πιηθψλ δηαθφξσλ ηερλνινγηψλ. Έλα απφ ηα πην γλσζηά εκπνξηθά πβξηδηθά Φ/Β ζηνηρεία είλαη ηα Hybrid H.I.T. (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer εηθφλα 2.4). Απνηεινχληαη, απφ δχν ζηξψζεηο άκνξθνπ ππξηηίνπ (πάλσ θαη θάησ) ελψ ελδηάκεζα ππάξρεη κηα ζηξψζε κνλνθξπζηαιιηθνχ ππξηηίνπ. Σν κεγάιν πιενλέθηεκα απηήο ηεο ηερλνινγίαο είλαη ν πςειφο βαζκφο απφδνζεο ηνπ πιαηζίνπ πνπ θηάλεη ζε εκπνξηθέο εθαξκνγέο έσο θαη 16,8% θαη ην νπνίν ζεκαίλεη φηη ρξεηάδνληαη κηθξφηεξε επηθάλεηα γηα ηελ ίδηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχ ζπκβαηηθψλ Φ/Β.Δπίζεο ηα Φ/Β ζηνηρεία ηνπο έρνπλ απφδνζε 19,7%. Άιια πιενλεθηήκαηα γηα ηα πβξηδηθά Φ/Β ζηνηρεία είλαη ε πςειή ηνπο απφδνζε ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο αιιά θαη ε κεγάιε ηνπο απφδνζε ζηελ δηαρεφκελε αθηηλνβνιία. Φπζηθά, αθνχ πξνζθέξεη ηφζα πνιιά, ην πβξηδηθφ Φ/Β είλαη θαη θάπσο αθξηβφηεξν ζε ζρέζε κε ηα ζπκβαηηθά Φ/Β πιαίζηα.

23 Δηθόλα 2.4:Τβξηδηθό H.I.T. Φ/Β πιαίζην (ηεο εηαηξίαο SΑΝΤΟ) Λνηπέο θαηεγνξίεο Φ/Β ζηνηρεία ιεπηήο επίζηξσζεο (άιισλ πιηθώλ) ηε θαηεγνξία ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ ιεπηψλ επηζηξψζεσλ, εθηφο ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ άκνξθνπ ππξηηίνπ, ηα νπνία ζήκεξα απνηεινχλ ηα πεξηζζφηεξν δηαδεδνκέλα ζην θφζκν, γηα ηε θαηεγνξία απηή, θαηαζθεπάδνληαη Φ/Β ζηνηρεία θαη απφ άιια εκηαγψγηκα πιηθά, θπξίσο κε ζπλδπαζκφ κεηαμχ ηνπο. Ο ζπλδπαζκφο επηιέγεηαη έηζη ψζηε λα πξνθχπηεη δηάηαμε κε θαιχηεξε αμηνπνίεζε ηνπ ειηαθνχ θάζκαηνο. Σα Φ/Β ζηνηρεία απηά, παξά ηα πνιχ ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ηνπο ζε ζρέζε κε ην ππξίηην (θαζκαηηθή απφθξηζε, ζηαζεξφηεηα απφδνζεο, ρακειφ ζεξκνθξαζηαθφ ζπληειεζηή κέγηζηεο ηζρχνο θ.α.), εκθαλίδνπλ αθφκε πεξηνξηζκέλε ρξήζε, θπξίσο, ιφγσ ησλ δπζθνιηψλ πνπ ζπλδένληαη κε ηε πνιππινθφηεηα ησλ κεζφδσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη. Πάλησο ε ζπληεινχκελε πξφνδνο ζην ηνκέα βειηίσζεο ησλ κεζφδσλ παξαζθεπήο ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ ιεπηψλ επηζηξψζεσλ εληζρχεη ηε πξφβιεςε γηα ηζρπξή δηείζδπζε ηνπο ζηελ αγνξά, πηζαλφηαηα κέρξη ην 2020 θαη κάιηζηα ζε αληαγσληζηηθφ βαζκφ ζε ζρέζε κε ην θξπζηαιιηθφ ππξίηην. Οη θπξηφηεξεο ππάξρνπζεο ηερλνινγίεο Φ/Β ζηνηρείσλ ιεπηήο επηζηξψζεσο δηαθνξεηηθψλ εκηαγσγηθψλ πιηθψλ, είλαη: Σεινπξηνύρνπ Καδκίνπ (CdTe). Σν Σεινπξηνχρν Κάδκην έρεη ελεξγεηαθφ δηάθελν γχξσ ζην 1eV ην νπνίν είλαη πνιχ θνληά ζην ειηαθφ θάζκα θάηη πνπ ηνπ δίλεη ζνβαξά πιενλεθηήκαηα φπσο ηελ δπλαηφηεηα λα απνξξνθά ην 99% ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο. Οη ζχγρξνλεο ηερληθέο φκσο κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ απνδφζεηο πιαηζίνπ γχξσ ζην 6-9%. Οη εξγαζηεξηαθέο απνδφζεηο ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ έρεη θζάζεη ην 16%. Μειινληηθά αλακέλεηαη ην θφζηνο ηνπ λα πέζεη αξθεηά. εκαληηθφηεξνο θαηαζθεπαζηήο γηα Φ/Β ζηνηρεία CdTe είλαη ε First Solar. Σξνρνπέδε γηα ηελ ρξήζε ηνπ απνηειεί ην γεγνλφο φηη ην θάδκην ζχκθσλα κε έξεπλεο είλαη ηνμηθφ πιηθφ θαη θαξθηλνγφλν κε απνηέιεζκα λα πξνβιεκαηίδεη ην ελδερφκελν ηεο εθηεηακέλεο ρξήζεο ηνπ.δπίζεο πξνβιεκαηίδεη ε έιιεηςε ηνπ Σειινπξίνπ. εκαληηθφηεξε

24 ρξήζε ηνπ είλαη ε ελζπιάθσζε ηνπ ζην γπαιί σο δνκηθφ πιηθφ (B.I.PV Building Integrated Photovoltaic). Αξζεληθνύρνπ Γαιιίνπ (GaAs). Σν Γάιιην είλαη έλα παξαπξντφλ ηεο ξεπζηνπνίεζεο άιισλ κεηάιισλ φπσο ην αινπκίλην θαη ν ςεπδάξγπξνο. Δίλαη πην ζπάλην αθφκα θαη απφ ηνλ ρξπζφ. Σν Αξζεληθφ δελ είλαη ζπάλην άιια έρεη ην κεηνλέθηεκα φηη είλαη δειεηεξηψδεο. Σν αξζεληθνχρν γάιιην έρεη ελεξγεηαθφ δηάθελν 1,43eV πνπ είλαη ηδαληθφ γηα ηελ απνξξφθεζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Ζ απφδνζε ηνπ ζηελ κνξθή πνιιαπιψλ ζπλελψζεσλ (multijunction) είλαη ε πςειφηεξε πνπ έρεη επηηεπρζεί θαη αγγίδεη ην 29%. Δπίζεο ηα Φ/Β ζηνηρεία GaAs είλαη εμαηξεηηθά αλζεθηηθά ζηηο πςειέο ζεξκνθξαζίεο γεγνλφο πνπ επηβάιιεη ζρεδφλ ηελ ρξήζε ηνπο ζε εθαξκνγέο ειηαθψλ ζπγθεληξσηηθψλ ζπζηεκάησλ (solar concentrators). Σα Φ/Β ζηνηρεία GaAs έρνπλ ην πιενλέθηεκα φηη αληέρνπλ ζε πνιχ πςειέο πνζφηεηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Γη απηφ αιιά θαη ιφγσ ηεο πνιχ πςειήο απφδνζεο ηνπο ελδείθλπηαη γηα δηαζηεκηθέο εθαξκνγέο. Σν κεγαιχηεξν κεηνλέθηεκα απηήο ηεο ηερλνινγίαο είλαη ην ππεξβνιηθφ θφζηνο ηνπ κνλνθξπζηαιιηθνχ GaAs ππνζηξψκαηνο Γηζειεληνύρνπ Ιλδηνύρνπ Υαιθνύ (CuInSe2 ή CIS) ή Γαιιίνπ Γηζειεληνύρνπ (CIGS). Απνηειεί κία απφ ηηο πεξηζζφηεξν ππνζρφκελεο ηερλνινγίεο, θαζψο ηα Φ/Β ζηνηρεία ιεπηψλ επηζηξψζεσλ θαηαζθεπάδνληαη απφ έλαλ ζπλδπαζκφ Υαιθνχ-Ηλδίνπ-Γηζειεληνχρνπ θαη Υαιθνχ-Γαιιίνπ- Γηζειεληνχρνπ (θειηά CIGS). Σα ζπγθεθξηκέλα Φ/Β ζηνηρεία έρνπλ επηδείμεη απνδφζεηο ηεο ηάμεο ηνπ 19,9%,πνπ απνηειεί ηελ πςειφηεξε γηα Φ/Β ζηνηρεία ιεπηήο επίζηξσζεο. 2.3 Τπάξρνπζεο ηερλνινγίεο απνδόζεηο χκθσλα κε ηηο ππάξρνπζεο ηερλνινγίεο Φ/Β ζηνηρείσλ πνπ αλαθέξζεθαλ παξαπάλσ, ζεκαληηθφ ελδηαθέξνλ απνηεινχλ ζπλνπηηθά ηα ζηνηρεία ηνπο ζρεηηθά κε ηηο κέγηζηεο βηνκεραληθέο απνδφζεηο κεηαηξνπήο ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο ελέξγεηαο ζε ειεθηξηθή. ηνλ Πίλαθα 2.5 παξνπζηάδνληαη ζπλνπηηθά ηα αλαθεξζέληα ζηνηρεία. ΣΤΠΟ ΜΔΓΙΣΗ ΑΠΟΓΟΗ (%) Μνλνθξπζηαιιηθά 16,9 Πνιπθξπζηαιιηθά 14,2 Thin film 7,9 Άκνξθν Ππξίηην 7,5 Ribbon Silicon 13,1 CIS 11 CdTe 9 GaAs 22 Τβξηδηθφ ΖΗΣ Φ/Β 16,8 Πίλαθαο Πιενλεθηήκαηα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ

25 Σα Φ/Β ζπζηήκαηα παξνπζηάδνπλ ηα θάησζη πιενλεθηήκαηα: Γελ πξνθαινχλ ερνξχπαλζε αθνχ ε ιεηηνπξγία ηνπο είλαη εληειψο αζφξπβε Παξνπζηάδνπλ κεγάιε αμηνπηζηία θαη κεγάιε δηάξθεηα δσήο Καζηζηνχλ αλεμάξηεηεο απφ ηε ηξνθνδνζία θαπζίκσλ ηηο απνκαθξπζκέλεο πεξηνρέο. Παξνπζηάδνπλ ρακειφ θφζηνο ζπληήξεζεο. Απνηεινχλ θαζαξή αλεμάληιεηε αλαλεψζηκε θαη ήπηα πεγή ελέξγεηαο Υξεζηκνπνηνχλ ηελ πιένλ δηαζέζηκε πεγή ελέξγεηαο ηνπ πιαλήηε ηελ ειηαθή. Παξάγνπλ ειεθηξηζκφ πνπ ραξαθηεξίδεηαη ε πην ρξήζηκε κνξθή ελέξγεηαο. Ζ παξαγσγή θαη θαηαλάισζε ηνπ ηνπηθνχ ειεθηξηζκνχ κπνξεί λα γίλεηαη ηνπηθά κε απνηέιεζκα λα απνθεχγνληαη νη ζεκαληηθέο απψιεηεο θαηά ηε κεηαθνξά ηνπ ειεθηξηζκνχ έηζη ψζηε λα επηηπγράλεηαη ζεκαληηθά εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο ζε ζχγθξηζε κε ηνλ παξερφκελν απφ ην δίθηπν ειεθηξηζκφ. Δίλαη θηιηθά πξνο ην πεξηβάιινλ θαζψο δελ ερνπκε εθπνκπή δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ελψ εθπέκπνληαη άιινη ξχπνη ζε πνιχ κηθξή πνζφηεηα (νμείδηα αδψηνπ, ελψζεηο ζείνπ θηι Παξνπζηάδνπλ επειημία θαη επεθηαζηκφηεηα θαζψο ηνπνζεηνχληαη φπνπ ππάξρεη απίηεζε ζε ελέξγεηα ελψ εάλ νη αλάγθεο απμεζνχλ ην ζχζηεκα αλαβαζκίδεηαη γηα λα θαιχςεη ηηο λέεο απαηηήζεηο Μπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ πάλσ ζε ππάξρνπζεο θαηαζθεπέο. 2.5 Μεηνλεθηήκαηα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη θαη θάπνηα κεηνλεθηήκαηα ησλ Φ/Σα ζπζηεκάησλ. Πνιιέο θνξέο ραξαθηεξίδνληαη αληηαηζζεηηθά Έρνπλ πςειφ θφζηνο ηνπνζέηεζεο Δλψ ε ειηαθή ελέξγεηα παξνπζηάδεηαη δηάρπηε ην ειηαθφ θσο είλαη κηα ζρεηηθά ρακειήο έληαζεο ελέξγεηα. Υακειή αμηνπηζηία ησλ βνεζεηηθψλ ζηνηρείσλ φπσο πρ απνζήθεπζε Έιιεηςε εθηεηακέλνπ εκπνξηθά δηαζέζηκνπ ζπζηήκαηνο ελζσκάησζεο θαη εγθαηάζηαζεο θαζσο θαη νηθνλνκηθήο απνδνηηθήο κνξθεο απνζήθεπζεο ελέξγεηαο. 2.6 Καηεγνξίεο Φ/Β ζπζηεκάησλ Σα Φ/Β ζπζηήκαηα ραξαθηεξίδνληαη απφ κεγάιν εχξνο εθαξκνγψλ µε θξηηήξην ηελ απαίηεζε ηζρχνο. Σν εχξνο απηφ αλαθέξεηαη ζηελ θάιπςε

26 ειεθηξηθήο ηζρχνο θαηαλαισηηθψλ πξντφλησλ ρακειήο ηζρχνο, φπσο αξηζµνκεραλέο θαη σξνιφγηα, έσο ζπζηήκαηα κεγάιεο ηζρχνο φπσο ηεο ηξνθνδνζίαο απνκαθξπζκέλσλ ή φρη απφ θεληξηθά ειεθηξηθά δίθηπα θηηξηαθψλ ζπγθξνηεκάησλ ή αθφκε θαη λεζηψλ. χκθσλα µε ηα παξαπάλσ ππάξρεη δηάθξηζε ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ ζε δχν βαζηθέο θαηεγνξίεο νη νπνίεο είλαη: grid). 1. Απνκνλσκέλα ή εθηφο δηθηχνπ Φ/Β ζπζηήκαηα (Stand-alone Οff 2. πζηήκαηα ζπλδεδεκέλα ζε δίθηπν (Οn-grid) Δθηόο δηθηύνπ Φ/Β ζπζηήκαηα Σα απνκνλσκέλα ζπζηήκαηα δελ είλαη ζπλδεδεκέλα ζε θάπνην εζληθφ ή ηνπηθφ δίθηπν ειεθηξηθήο ελέξγεηαο γη απηφ νλνκάδνληαη επίζεο θαη ΦΒ ζπζηήκαηα εθηφο δηθηχνπ (off-grid). Υξεζηκνπνηνχληαη ζε πεξηπηψζεηο πνπ ρξεηάδεηαη ειεθηξηθή ηζρχο ζε θάπνην ζεκείν φπνπ είλαη αδχλαηε ε κεηαθνξά ελέξγεηαο ή αλ ππάξρεη ε επηζπκία πιήξνπο απηνλνκίαο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ θάπνην δίθηπν θαη έρνπλ ηππηθέο ηηκέο ηζρχνο 100 Wp έσο 200 kwp. Γηαθξίλνληαη ζε δχν επηκέξνπο θαηεγνξίεο: 1. Απηφλνκα ΦΒ ζπζηήκαηα 2. Τβξηδηθά ΦΒ ζπζηήκαηα α. Απηόλνκα ΦΒ ζπζηήκαηα ηα απηφλνκα ΦΒ ζπζηήκαηα ε αλαγθαία ειεθηξηθή ελέξγεηα παξάγεηαη απνθιεηζηηθά απφ ΦΒ ζπζηνηρίεο. Ζ παξνρή ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κπνξεί λα είλαη άκεζε ζηνπο θαηαλαισηέο ή µέζσ ζπζζσξεπηψλ. Δπίζεο, ε απνδηδφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα κπνξεί λα είλαη ζπλερνχο (DC) ή ελαιιαζζφκελεο ηάζεο (AC). χκθσλα µε ηα παξαπάλσ ππάξρεη δηάθξηζε ησλ απηφλνκσλ ζπζηεκάησλ σο εμήο: Άκεζεο ηξνθνδνζίαο ηνπ θνξηίνπ (direct couple):ηα ζπγθεθξηκέλα ζπζηήκαηα ε παξαγφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα απνδίδεηαη απεπζείαο ζην θνξηίν θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ζε εθαξκνγέο ζηηο νπνίεο δελ απαηηείηαη ηαθηηθή ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο θαζψο θαη ζε θνξηία ζπλερνχο ξεχκαηνο (ζρ. 2.5.α.). Υαξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα απνηεινχλ ηα ζπζηήκαηα άληιεζεο λεξνχ Με απνζήθεπζε ηεο παξαγόκελεο ελέξγεηαο : Σα ζπζηήκαηα απηά πεξηιακβάλνπλ ζπζζσξεπηέο γηα ηελ απνζήθεπζε ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ρεδηάδνληαη ζχκθσλα µε ηηο επηζπκεηέο κέξεο απηνλνκίαο πξάγκα ην νπνίν θαζνξίδεη ην κέγεζνο ησλ ζπζζσξεπηψλ (εηθφλα. 2.5.α.). Υαξαθηεξηζηηθέο εθαξκνγέο απνηεινχλ ηα ΦΒ ζπζηήκαηα ηξνθνδνζίαο θσηηζκνχ νδψλ, δηαηάμεσλ ππξαλίρλεπζεο δαζηθψλ εθηάζεσλ, ηειεπηθνηλσληαθνχ εμνπιηζκνχ ζε δχζβαηεο πεξηνρέο, ηξνρφζπηησλ θαη θάξσλ ζε ζαιάζζηεο πεξηνρέο.

27 Δηθόλα 2.5.α απηόλνκν ζύζηεκα άκεζεο ηξνθνδνζίαο θνξηίνπ απνζήθεπζεο ηεο παξαγόκελεο ελέξγεηαο β. Τβξηδηθά Φ/Σ ζπζηήκαηα. Όηαλ ε απαηηνχκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα δελ θαιχπηεηαη απφ ηελ ΦΒ ζπζηνηρία ζε απηφλνκα ΦΒ ζπζηήκαηα ηφηε ρξεζηκνπνηείηαη ν ζπλδπαζκφο ηεο µε θάπνηα άιιε πεγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Απηέο νη πεγέο κπνξεί λα είλαη ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ ή απφ Α.Π.Δ (εηθφλα 2.5.β). Κπξίσο ρξεζηκνπνηνχληαη ειεθηξνπαξαγσγφ δεχγνο ή αλεκνγελλήηξηεο αληίζηνηρα. πρλά ζηα ζπζηήκαηα απηά πξνβιέπεηαη απνζήθεπζε ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο. Υαξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα απνηεινχλ εθαξκνγέο ζηηο νπνίεο ππάξρεη κεγαιχηεξε αλάγθε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζε ζρέζε µε απηά πνπ πξναλαθέξζεθαλ παξαπάλσ φπσο Ηεξέο Μνλέο θαη εμνρηθέο θαηνηθίεο. Δηθόλα 2.5.β. Τβξηδηθό Φ/Β ζύζηεκα Φ/Β ζπζηήκαηα ζπλδεδεκέλα ζε δίθηπν

28 Σα ζπλδεδεκέλα ζην δίθηπν ΦΒ ζπζηήκαηα παξάγνπλ ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ ηζρχνο ησλ εγθαηεζηεκέλσλ ΦΒ ζπζηεκάησλ. Σα ζπγθεθξηκέλα Φ/Β ζπζηήκαηα είλαη ζπλδεδεκέλα ζε θάπνην δίθηπν ειεθηξηθήο παξνρήο αληιψληαο απφ απηφ ηελ ειεθηξηθή ηζρχ ηελ νπνία δελ κπνξνχλ λα θαιχςνπλ θαζηζηψληαο µε απαξαίηεηε ηελ απνζήθεπζε ηεο παξαγνκέλεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο (εηθφλα. 2.5.γ). Δπίζεο, κπνξνχλ λα ζπληζηνχλ κεγάιεο ηζρχνο θεληξηθνχο Φ/Β ζηαζκνχο µε ηζρχ κεγαιχηεξε ησλ 50kWp, ε νπνία δηνρεηεχεηαη ζην θεληξηθφ δίθηπν (Centralized systems), ή λα είλαη ζπλδεδεκέλα ζην δίθηπν σο θαηαλεκεκέλα ζπζηήκαηα (Distributed). Δηθόλα 2.5.γ. Φ/Β ζπζηήκαηα ζπλδεδεκέλα ζην δίθηπν Σα θαηαλεκεκέλα ζπζηήκαηα απνηεινχλ ηα κεγαιχηεξν πνζνζηφ ησλ παγθνζκίσο ζπλδεδεκέλσλ ζην δίθηπν ΦΒ ζπζηεκάησλ µε ηππηθφ κέγεζνο 1,5kWp έσο 20kW. Γηαθξίλνληαη ζε δχν θαηεγνξίεο αλάινγα µε ηνλ ηξφπν αιιειεπίδξαζεο ηνπο µε ην δίθηπν: Φ/Β ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνύλ ην δίθηπν σο βνεζεηηθή πεγή ελέξγεηαο : Σν ζχζηεκα ζρεδηάδεηαη έηζη ψζηε λα θαιχπηεη ηηο κέζεο κεληαίεο ελεξγεηαθέο απαηηήζεηο ηεο εθαξκνγήο. ηηο πεξηπηψζεηο έθηαθηεο ελεξγεηαθήο δήηεζεο ή αζηνρίαο ηνπ Φ/Β ζπζηήκαηνο ην δίθηπν θαιχπηεη ηελ δήηεζε ηζρχνο. Φ/Β ζπζηήκαηα πνπ ιεηηνπξγνύλ κε ζπλερή αιιειεπίδξαζε κε ην δίθηπν: Σν ζχζηεκα ζρεδηάδεηαη έηζη ψζηε λα θαιχπηεη ηηο εηήζηεο ελεξγεηαθέο απαηηήζεηο ηεο εθαξκνγήο. χκθσλα µε ην παξαπάλσ, ζηελ ηδαληθή πεξίπησζε, ε παξαγφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα είλαη ίζε ή κεγαιχηεξε µε ηελ ελέξγεηα ηνπ δηθηχνπ πξνο ηελ εθαξκνγή. Υαξαθηεξηζηηθή εθαξκνγή απνηειεί ε ελζσκάησζε Φ/Β ζπζηεκάησλ ζε θαηνηθίεο θαη θηίξηα ε κειέηε ηεο νπνίαο απνηειεί ην αληηθείκελν ηεο παξνχζαο εξγαζίαο.

29 Δηθόλα 2.5.δ Καηεγνξίεο Φσηνβνιηατθώλ ζπζηεκάησλ 2.7. πλδεζκνινγία Φ/Β ζηνηρείσλ πλδεζκνινγία Φ / Β ζπζηνηρηώλ ηελ ελφηεηα απηή ζα παξνπζηαζζνχλ παξαθάησ κεξηθνί ηξφπνη δηαθνξεηηθψλ ζπλδέζεσλ κεηαμχ Φ/Β πιαηζίσλ, κε ζηφρν ηελ επίηεπμε δηαθνξεηηθψλ επηζπκεηψλ ηηκψλ ηάζεσλ. Ζ ειεθηξηθή ηάζε πνπ παξάγεηαη απφ ηα πιαίζηα, είλαη ζπλερήο. Τπάξρνπλ δηάθνξνη ηξφπνη ζχλδεζεο ησλ ζπζηαηηθψλ ζηνηρείσλ κηαο Φ/Β γελλήηξηαο. Απηνί απνηεινχληαη απφ ζπλδπαζκνχο παξάιιειεο θαη ζε ζεηξά ζχλδεζεο ησλ ζηνηρείσλ απηψλ, θαηά ηξφπν ψζηε ε παξαγφκελε ηάζε λα είλαη ζχκθσλε κε ηηο δνζείζεο απαηηήζεηο ( π.ρ. ζχλδεζε ηεο γελλήηξηαο κε θνξηίν πνπ έρεη νλνκαζηηθή ηάζε ιεηηνπξγίαο V volts). Φπζηθά, ηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ ζα δηαθξίλνπλ ηε γελλήηξηα, είλαη ζπλάξηεζε ησλ νλνκαζηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ησλ ζηνηρείσλ πνπ ηελ απνηεινχλ. ην ρήκα 2.6 παξνπζηάδεηαη ζαλ παξάδεηγκα κηαοφ/β γελλήηξηαο, απνηεινχκελεο απφ 5 Φ/Β ζπιιέθηεο, θάζε έλαο απφ ηνπο νπνίνπο απνηειείηαη απφ 4 Φ/Β πιαίζηα. Σα 4 πιαίζηα ηνπ ζπιιέθηε είλαη ζπλδεδεκέλα ζηε ζεηξά, ελψ νη ζπιιέθηεο ζπλδένληαη παξάιιεια. Αθφκα, φπσο θαίλεηαη ζην ίδην ζρήκα, παξάιιεια ζε θάζε πιαίζην ζπλδέεηαη θαη κηα δίνδνο, ε

30 νπνία εμαζθαιίδεη ηε ζπλερή ξνή ηνπ ξεχκαηνο, αθφκα θαη ζηε πεξίπησζε πνπ έλα απφ ηα πιαίζηα ππνζηεί βιάβε, απμάλνληαο έηζη ηελ αμηνπηζηία ηεο γελλήηξηαο Σέινο, δηαθξίλνληαη νη ζπλδέζεηο δηφδσλ ζε ζεηξά κε θάζε ζπιιέθηε, δηαζθαιίδνληαο κε ηνλ ηξφπν απηφ ηελ απνθπγή θπθινθνξίαο εζσηεξηθψλ ξεπκάησλ κεηαμχ ησλ ζπιιεθηψλ, εηδηθά ζηελ πεξίπησζε βιάβεο ελφο πιαηζίνπ ρήκα 2.6 Παξάδεηγκα ζπλδεζκνινγίαο θ/β ζπζηνηρηώλ ζε θ/β γελλήηξηα Μεηαηξνπέαο DC-DC Ο κεηαηξνπέαο DC-DC απνηειεί ηκήκα ηεο Φ/Β εγθαηάζηαζεο.υαξαθηεξηζηηθά ηνπ κεηαηξνπέα απηνχ είλαη ην κεγάιν εχξνο ηάζεο απφ ηε κεξηά ζχλδεζεο κε ηε Φ/Β γελλήηξηα θαη ην κηθξφ απφ ηε κεξηά ζχλδεζεο κε ην ζχζηεκα ζπζζψξεπζεο ηεο ελέξγεηαο ή ην δίθηπν θαηαλάισζεο. Με ηνλ ηξφπν απηφ επηηπγράλεηαη θαη ε πξψηε νκαινπνίεζε ηεο ηάζεο ζπλερνχο ξεχκαηνο πνπ παξάγεηαη απφ ηε γελλήηξηα. Οη δηαθπκάλζεηο ηεο παξαγφκελεο ηάζεο, νθείινληαη θπξίσο ζηελ πνζφηεηα ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πνπ πξνζπίπηεη ζηελ επηθάλεηα ηνπ ειηαθνχ ζπιιέθηε ). ΟΗ δηαθπκάλζεηο, αθφκα, ηεο απνδηδφκελεο απφ ηελ Φ/Β γελλήηξηαο ηζρχνο, ρσξίο ηα θαηάιιεια κέηξα, νδεγνχλ ζε ιεηηνπξγία ηεο πέξαλ ηνπ ζεκείνπ κέγηζηεο απφδνζεο ηζρχνο (maximum-power-point). Οη απψιεηεο πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε δπζιεηηνπξγία απηή κπνξνχλ λα αληηκεησπηζζνχλ κε ηε ρξήζε ζπζηήκαηνο πνπ εληνπίδεη ην ζεκείν ιεηηνπξγίαο κε ηε κέγηζηε απφδνζε ηζρχνο. Σν ζχζηεκα απηφ είλαη γλσζηφ σο Maximum Power Point Tracker (MPPT).

31 2.7.3 Μεηαηξνπέαο DC-AC Ο κεηαηξνπέαο DC-AC κεηαηξέπεη ηε ζπλερή ηάζε ζε ελαιιαζζφκελε. Ζ χπαξμε ηνπ κεηαηξνπέα DC-AC είλαη αλαγθαία, δηφηη κηα Φ/Β γελλήηξηα παξάγεη απεπζείαο ζπλερή ηάζε, πνπ εηζέξρεηαη άκεζα ζηνλ κεηαηξνπέα απηφ, ελψ πνιιέο ζπζθεπέο πνπ πξννξίδνληαη λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ην ξεχκα απηφ, ιεηηνπξγνχλ κε ελαιιαζζφκελε ηάζε, εηδηθά νηθηαθέο ζπζθεπέο. Έρεη δπλαηφηεηα γηα απηφλνκε ιεηηνπξγία, ελψ ε απφδνζή ηνπ εμαξηάηαη ζπλήζσο απφ ην θνξηίν, κε κέγηζηε απφδνζε θνληά ζηελ νλνκαζηηθή απφδνζε, κε ηηκέο απφ 75 έσο 95%. Έλαο απηφλνκνο ελαιιάθηεο επηηξέπεη ζηελ ηζρχ θαη ην θνξηίν ηνπ λα αθνινπζνχλ ηηο απαηηήζεηο ηνπ θαηαλαισηή. Έλαο ελαιιάθηεο κε εμάξηεζε απφ ην ζχζηεκα πνπ εμππεξεηεί, δηακνξθψλεη ηελ ηάζε ηνπ ζχκθσλα κε ηε ηάζε ηεο ζπζθεπήο πνπ είλαη ζπλδεκέλε θαη ξπζκίδεη ηελ ηζρχ θαη ην θνξηίν ηνπ αλάινγα κε ηελ παξερφκελε ειηαθή ηζρχ. Βαζηθνί παξάκεηξνί ηνπ, είλαη ην απνδεθηφ εχξνο ηάζεσλ εηζφδνπ DC (απφ ηε Φ/Β γελλήηξηα) θαη ε κέζε (επηζπκεηή) ηάζε εμφδνπ AC ύζηεκα ζπζζώξεπζεο ε κηα θσηνβνιηατθή εγθαηάζηαζε, παξνπζηάδεηαη ζπρλά ε αλάγθε απνζήθεπζεο ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο. Ζ ελέξγεηα απηή κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί φηαλ ε πεγή ( γελλήηξηα ) δελ δχλαηαη λα παξάγεη ελέξγεηα (π.ρ. ηε λχθηα). Ζ απνζήθεπζε γίλεηαη ζε ζπζζσξεπηέο ( κπαηαξίεο), νη νπνίεο είλαη απφ ζπλδπαζκφ κφιπβδνπ-ζετθνχ νμένο θαη ζπαληφηεξα απφ ζπλδπαζκφ ληθειίνπ-θαδκίνπ. Όηαλ ε πεγή παξάγεη ελέξγεηα θαη κέξνο απηήο απνζεθεχεηαη ζηηο κπαηαξίεο, έρνπκε ηε θφξηηζε ηνπο, ελψ φηαλ ρξεζηκνπνηείηαη ε απνζεθεπκέλε ελέξγεηα έρνπκε ηελ εθθφξηηζε ησλ κπαηαξηψλ. Οη κπαηαξίεο κφιπβδνπ δελ πξέπεη λα εθθνξηίδνληαη ηειείσο, αιιά κέρξη ελφο ζεκείνπ, πνπ εμαξηάηαη απφ ηνλ ηχπν ηεο κπαηαξίαο. Αληίζεηα, νη κπαηαξίεο NiCd κπνξνχλ λα εθθνξηίδνληαη εληειψο, ρσξίο λα θηλδπλεχνπλ λα θαηαζηξαθνχλ ή λα πάζνπλ βιάβε. Να ζεκεησζεί φηη πξηλ ηηο κπαηαξίεο ηνπνζεηείηαη έλαο ξπζκηζηήο θφξηηζεο, ν νπνίνο δηαζθαιίδεη ηελ αζθαιή θφξηηζε ησλ κπαηαξηψλ, θξνληίδνληαο γηα ηε κέγηζηε επηηξεπφκελε ηάζε πνπ ζα θζάλνπλ νη ηειεπηαίεο, ρσξίο λα ππάξμεη θίλδπλνο θαηαζηξνθήο ηνπο. Ζ ηάζε απηή εμαξηάηαη απφ ηνλ ηχπν ηεο κπαηαξίαο θαη ηε ζεξκνθξαζία ηεο. Χζηφζν, έιεγρνο πξέπεη λα γίλεηαη θαη γηα ηελ ειάρηζηε ηάζε απνζχλδεζεο ηνπ θνξηίνπ απφ ηε κπαηαξία, ψζηε λα κελ ππεξθνξηηζηεί, αιιά θαη γηα ηελ ηάζε επαλαζχλδεζεο ηνπ θνξηίνπ, θάζε θνξά πνπ απνζπλδέεηαη αλαγθαζηηθά ΓΔΝΙΚΗ ΓΙΑΣΑΞΗ Φ / Β ΔΓΚΑΣΑΣΑΔΧΝ

32 Ζ Φ/Β εγθαηάζηαζε απαξηίδεηαη απφ ηα ζπζηαηηθά κέξε πνπ πεξηγξάθεθαλ ζηηο πξνεγνχκελεο ελφηεηεο. Ο γεληθφο ηξφπνο δηαζχλδεζήο ηνπο, θαίλεηαη ζην ρήκα 2.7. Σν ζρήκα απηφ αλαπαξηζηά κηα ηππηθή δηάηαμε. ε κηα πξαγκαηηθή εθαξκνγή, σζηφζν, θάπνηα ζηνηρεία ή ζα δηαθνξνπνηνχληαη ή ζα παξαιείπνληαη. Γηα παξάδεηγκα, ε εγθαηάζηαζε κπνξεί λα ηξνθνδνηεί κφλν έλα είδνο απφ ηα αλαπαξηζηψκελα θνξηία ή κπνξεί λα κε δηαζέηεη ζχζηεκα ζπζζψξεπζεο ελέξγεηαο. ρήκα 2.7 Γεληθή δηάηαμε κηαο Φ/Β εγθαηάζηαζεο Αμηνπηζηία Φ / Β πιαηζίσλ Σα Φ/Β ζηνηρεία γεληθά απνηεινχλ κηα αμηφπηζηε πεγή ελέξγεηαο, ε νπνία κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη γηα κεγάιε ρξνληθή δηάξθεηα. Αλ θαη δελ απαηηνχλ ηδηαίηεξε ζπληήξεζε, είλαη ηθαλά λα παξάγνπλ ελέξγεηα γηα ηνπιάρηζηνλ ρξφληα. Σα Φ/Β ζπζηήκαηα δε δηαζέηνπλ κεραληθά κέξε ηα νπνία ζηξέθνληαη θαη άξα δε θζείξνληαη εχθνια. Δπίζεο, ηα Φ/Β πιαίζηα είλαη ζπκπαγή ειεθηξνληθά ζηνηρεία, γεγνλφο πνπ ηα θαζηζηά αλζεθηηθά ζηε πάξνδν ηνπ ρξφλνπ. Θα κπνξνχζε, σζηφζν, λα ηζρπξηζζεί θαλείο πσο είλαη δπλαηφλ λα ππάξμνπλ πξνβιήκαηα. Δηδηθά γηα ηηο πξψηεο γεληέο Φ/Β πιαηζίσλ ηα πξνβιήκαηα απηά αθνξνχζαλ δηαξξνέο, βιάβεο δηφδσλ, ην ρξσκαηηζκφ ηεο δηαθαλνχο επίζηξσζεο θαη ηε πηψζε ηνπ βαζκνχ απφδνζεο ιφγσ ηεο ζπλερνχο ρξήζεο. Σα πξνβιήκαηα απηά, φκσο, κε ηε ζπλερή βειηίσζε ησλ ηερληθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ησλ Φ/Β πιαηζίσλ, δελ επηδξνχλ ζεκαληηθά ζηελ αμηνπηζηία ηνπο Πξηλ μεθηλήζεη ε θαηαγξαθή ησλ πην θνηλψλ πξνβιεκάησλ ζηα Φ/Β πιαίζηα, αο ζεκεησζεί πσο είλαη ινγηθφ λα ππνηεζεί πσο έλαο ζσζηφο

33 ζρεδηαζκφο ηεο φιεο δηαδηθαζίαο εγθαηάζηαζεο ελφο Φ/Β ζπζηήκαηνο κπνξεί λα νδεγήζεη πξαθηηθά ζε κείσζε ηεο πηζαλφηεηαο εκθάληζεο ζπγθεθξηκέλσλ πξνβιεκάησλ. Χζηφζν, θαη πάιη είλαη δπλαηφλ λα παξαηεξεζνχλ πξνβιήκαηα θαηά ηε ιεηηνπξγία ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ. Παξαθάησ ζα πεξηγξαθνχλ ηα ζπρλφηεξα πξνβιήκαηα πνπ απαληψληαη ζηα Φ/Β ζπζηήκαηα, ηα νπνία ηειηθά ραξαθηεξίδνπλ ηελ αμηνπηζηία ηνπο. Σα ηειεπηαία ρξφληα, έρνπλ πξαγκαηνπνηεζεί αξθεηέο κειέηεο αμηνπηζηίαο ζρεηηθά κε ηελ εγθαηάζηαζε θαη ιεηηνπξγία ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ. Δηδηθά ζε ρψξεο φπνπ ε ρξήζε ηέηνησλ ζπζηεκάησλ βξίζθεη νινέλα θαη κεγαιχηεξε εθαξκνγή, φπσο Ηαπσλία θαη Γεξκαλία, δηεμάγνληαη ζπρλά ηέηνηεο έξεπλεο. Αλ ιεθζνχλ ππφςε ηα ζηνηρεία πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηηο έξεπλεο απηέο, είλαη δπλαηφ λα ιάβεη θαλείο κηα εηθφλα γηα ην πνηα είλαη ηα ζπρλφηεξα εκθαληδφκελα πξνβιήκαηα πνπ ζπλαληνχλ νη ρξήζηεο Φ/Β ζπζηεκάησλ. πγθεθξηκέλα, κηα κειέηε πνπ δηεμήρζε ζηε Γεξκαλία γηα ηα έηε , θαηέδεημε φηη ηα πεξηζζφηεξα πξνβιήκαηα πνπ ζρεηίδνληαη κε ζπζηήκαηα πνπ εγθαζίζηαληαη ζε νξνθέο θηηξίσλ αθνξνχζαλ πην ζπρλά ζηηο ειεθηξνληθέο κνλάδεο κεηαηξνπήο ηζρχνο ηνπ ζπζηήκαηνο. Πνιιά πξνβιήκαηα εκθάληδε θαη ε ειηαθή γελλήηξηα ηνπ ζπζηήκαηνο, ελψ ζεκαληηθφ πνζνζηφ πξνβιεκάησλ αλαινγνχζε θαη ζε άιιεο πεξηπηψζεηο βιαβψλ. Ζ δηαρξνληθή κειέηε ησλ πξνβιεκάησλ απηψλ θαηαιήγεη ζην ζπκπέξαζκα φηη γηα ηελ πεξίπησζε πνπ κειεηάηαη, ν ξπζκφο εκθάληζεο πξνβιεκάησλ κεηψζεθε θαηά 5,5%. Παξφκνηεο έξεπλεο ζηελ Ηαπσλία, πνπ αθνξνχζαλ εθαξκνγέο ζε θαηνηθήζηκεο πεξηνρέο, θαηέιεμαλ ζε ίδηα πεξίπνπ απνηειέζκαηα. Καη πάιη ηα πεξηζζφηεξα πξνβιήκαηα νθείινληαλ ζε ζθάικα ηνπ κεηαηξνπέα. ηελ πεξίπησζε απηή φκσο, ηα πξνβιήκαηα ηεο ειηαθήο γελλήηξηαο ήηαλ πνιχ ιηγφηεξα. Καη ζηελ πεξίπησζε ηεο Ηαπσλίαο ηα πξνβιήκαηα απηά νδεγήζεθαλ ζε κείσζε ηνπ ξπζκνχ εκθάληζεο ηνπο θαηά 4%. Καη ζηε ρψξα καο, ην πην θνηλφ πξφβιεκα πνπ εκθαλίδεηαη ζηα Φ/Β ζπζηήκαηα, εληνπίδεηαη ζηνπο κεηαηξνπείο. Γεληθφηεξα, ην 66% ησλ αλαθεξφκελσλ πξνβιεκάησλ ζρεηίδεηαη κε ηνπο κεηαηξνπείο, αιιά ηα ηειεπηαία ρξφληα, παξαηεξείηαη κηα κείσζε απηψλ ησλ πξνβιεκάησλ. Έλα κέξνο ηνπ ζπζηήκαηνο πνπ ζα κπνξέζεη λα ππνζηεί πξνβιήκαηα, είλαη νη ηπρφλ ζπζζσξεπηέο πνπ απηφ δηαζέηεη. Όπσο, φκσο πεξηγξάθεθε πξηλ, ην ζχζηεκα δηαζέηεη ηνπο θαηάιιεινπο ειεθηξνληθνχο κεραληζκνχο πνπ ειέγρνπλ θαη επηηξέπνπλ ηελ αζθαιή θφξηηζε θαη ιεηηνπξγία ησλ ζπζζσξεπηψλ, φπσο νη ξπζκηζηέο θφξηηζεο θαη νη ειεγθηέο εθθφξηηζεο. Οη ζπρλφηεξεο βιάβεο ζην ζχζηεκα ζπζζσξεπηψλ νθείινληαη ζηνπο κεραληζκνχο απηνχο. Φπζηθά, αθφκε θαη λα ππάξμεη θάπνηα ηέηνηα βιάβε, ην ζχζηεκα ζπλερίδεη λα παξάγεη ειεθηξηθή ελέξγεηα. Γηα ηελ απνθπγή πξνβιεκάησλ απφ βιάβεο ζε ζπζηήκαηα εγθαηεζηεκέλα ζε απνκαθξπζκέλεο πεξηνρέο, δελ πξέπεη λα ρξεζηκνπνηνχληαη πνιχπινθεο κνλάδεο, γηαηί ηφηε απμάλεηαη ε πηζαλφηεηα βιάβεο. Αθφκα, νη κεηαηξνπείο θαη νη ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο ειέγρνπ πνπ ην ζπλνδεχνπλ, πξέπεη λα δηαζέηνπλ πςειφ βαζκφ απηνπξνζηαζίαο, πξέπεη λα έρεη ιεθζεί κέξηκλα γηα ηελ χπαξμε ελαιιαθηηθήο κεζφδνπ ιεηηνπξγίαο γηα φζν ππάξρεη βιάβε ζην ζχζηεκα. Σέινο λα ζεκεησζεί πσο ν ηξφπνο ιεηηνπξγίαο είλαη θαιφ λα είλαη θαηαλνεηφο ζηνπο

34 ρξήζηεο, έηζη ψζηε λα είλαη ζε ζέζε λα θαηαλννχλ ηπρφλ πξνβιήκαηα ζηε ιεηηνπξγία ηνπο θαη λα ηα επηζεκαίλνπλ. Καηά ηε ιεηηνπξγία ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ, έρνπλ εληνπηζζεί θάπνηεο θνηλέο αηηίεο πνπ νδεγνχλ ζε κεησκέλε απφδνζε ιεηηνπξγίαο ηνπο. Οη ηέζζεξηο θχξηεο ηέηνηεο αηηίεο είλαη ε δπζιεηηνπξγία ησλ κεηαηξνπέσλ, ε επηζθίαζε ηεο Φ/Β γελλήηξηαο απφ δέλδξα, θηίξηα θ.ά., ηάζε ιεηηνπξγίαο θάησ απφ ηελ νλνκαζηηθή ηάζε ηνπ ζπζηήκαηνο θαη πξνβιήκαηα θαηά ηελ εγθαηάζηαζε ζε ζπλερέο ξεχκα. Σα πεξηζζφηεξν θνηλά πξνβιήκαηα πνπ εληνπίζηεθαλ κέζσ εξεπλψλ θαηά δηάξθεηα ιεηηνπξγίαο ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ, είλαη νη δηαβξψζεηο θαη δπζιεηηνπξγίεο ζε δηάθνξα ηκήκαηα ηεο εγθαηάζηαζεο ( θαιψδηα, ζπλδέζεηο θ.ά.), ε ξχπαλζε ηεο επηθάλεηαο ησλ θ/ β πιαηζίσλ, εηδηθά ζηα πξνζηαηεπηηθά πιαίζηα πνπ ηα πεξηβάιινπλ, απφ ζθφλε, πδξαηκνχο θ.ά., νη πξνβιεκαηηθέο αζθάιεηεο ησλ δηφδσλ ή θαη πξνβιεκαηηθέο δίνδνη ηα ειαηησκαηηθά πιαίζηα ( ζπαζκέλα ηδάκηα, απνρξσκαηηζκφο, αλνηθηά θπθιψκαηα) θαη νη πξνβιεκαηηθέο ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο πξνζηαζίαο απφ πςειέο ηάζεηο. Αθφκα, φκσο, έξεπλεο απέδεημαλ φηη εληνπίδνληαη πξνβιήκαηα αθφκε θαη θαηά ηελ εγθαηάζηαζε Φ/Β ζπζηεκάησλ. Σα πην ζπρλά απφ απηά είλαη ην γεγνλφο φηη ε ζεξκφηεηα ζηηο δηφδνπο δε δηαζθνξπίδεηαη, πξνθαιψληαο πξνβιήκαηα (60% ησλ πεξηπηψζεσλ), ε κε ηθαλνπνηεηηθή ζχλδεζε ησλ θαισδίσλ ζηηο δηάθνξεο ζπλδέζεηο (24% ησλ πεξηπηψζεσλ), νη ραιαξέο ηειηθέο ζπλδέζεηο (5% ησλ πεξηπηψζεσλ), ελψ ζεκεηψζεθαλ θαη πεξηπηψζεηο πνπ αθνξνχλ ζπαζκέλνπο πίλαθεο θπθισκάησλ θαη κε ζθξαγηζκέλεο είζνδνη θαισδίσλ ζην πάλσ κέξνο ησλ θνπηηψλ φπνπ πξαγκαηνπνηνχληαη νη ελψζεηο. Σέινο, αμίδεη λα ζεκεησζεί πσο ηα ηκήκαηα ησλ Φ/Β ζπζηεκάησλ επεξεάδνληαη απφ ηηο θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξαηνχλ ζηνλ ηφπν ηεο εγθαηάζηαζεο ηνπο. Δηδηθφηεξα, έρνπλ επηζεκαλζεί πξνβιήκαηα έπεηηα απφ ζθνδξέο θαηαηγίδεο, ζπειιψδεηο αλέκνπο ή ππεξβνιηθφ ςχρνο, εηδηθά ζε πεξηνρέο νξεηλέο ή ηνπ αξθηηθνχ θχθινπ. ε ηέηνηεο πεξηπηψζεηο, πξέπεη λα δίδεηαη ηδηαίηεξε βαξχηεηα ζηε ζηήξημε ησλ ζπζηεκάησλ, ψζηε λα αληαπεμέξρνληαη ζε ηέηνηεο θαηαζηάζεηο. Δπίζεο, πξέπεη λα ιακβάλεηαη κέξηκλα ψζηε ε ηνπνζέηεζε ησλ δηαθφξσλ ηκεκάησλ λα πξαγκαηνπνηείηαη ζε κέξε φπνπ δελ ππάξρεη θίλδπλνο λα πάζνπλ δεκηά απφ θιαδηά δέλδξσλ ή ππάξρεη ν θίλδπλνο θαηνιηζζήζεσλ. 2.8.Ηιεθηξηθή κνληεινπνίεζε Κπθισκαηηθό Ιζνδύλακν Σν απινχζηεξν θπθισκαηηθφ ηζνδχλακν ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ απνηειείηαη απφ κία δίνδν ζπλδεδεκέλε παξάιιεια κε κία πεγή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο, ε έληαζε ηεο νπνίαο είλαη αλάινγε ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. ηελ Δηθφλα 2.8 θαίλεηαη ην απιφ ηζνδχλακν θχθισκα ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ.

35 2.8: Απιό ηζνδύλακν θύθισκα Φ/Β ζηνηρείνπ Γεληθά, ηα Φ/Β ζηνηρεία πεξηγξάθνληαη απφ δχν ραξαθηεξηζηηθά ειεθηξηθά κεγέζε, φπσο ε ηάζε αλνηθηνθχθισζεο Voc, πνπ είλαη ε ηάζε πνπ επηθξαηεί ζηελ έμνδν ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ φηαλ ηα δχν άθξα ηνπ είλαη αλνηθηά θαη ην ξεχκα βξαρπθχθισζεο Isc, πνπ είλαη ην ξεχκα πνπ δηαξξέεη ην Φ/Β ζηνηρείν φηαλ ηα δχν άθξα ηνπ βξαρπθπθισζνχλ. Δπίζεο, ε έληαζε ηνπ ξεχκαηνο βξαρπθχθισζεο κπνξεί λα ζεσξεζεί αλάινγε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. ηελ Δηθφλα 2.8 παξνπζηάδεηαη γξαθηθά, ε εμάξηεζε ησλ κεγεζψλ Voc θαη Isc, απφ ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία. Δηθόλα 2.8 Δμάξηεζε ησλ κεγεζώλ Voc θαη Isc, από ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία Χζηφζν, έλα αθξηβέζηεξν θπθισκαηηθφ ηζνδχλακν, ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ πξέπεη λα εκπεξηέρεη ηηο ειεθηξηθέο αληηζηάζεηο ησλ πιηθψλ, φπσο δίδεηαη ζηελ Δηθφλα 2.9

36 Δηθόλα 2.9:Αλαιπηηθν ηζνδύλακν θύθισκα Φ/Β ζηνηρεηνπ Σν αλαιπηηθφ θπθισκαηηθφ ηζνδχλακν πεξηιακβάλεη, ηελ αληίζηαζε απσιεηψλ δηαξξνήο Rp ηνπ ξεχκαηνο κεηαμχ ησλ άθξσλ ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ, ε νπνία ηίζεηαη παξάιιεια ζπλδεδεκέλε, ζηα άθξα ηεο δηφδνπ θαη ηελ αληίζηαζε απσιεηψλ ζην δξφκν ηεο ξνήο ηνπ ξεχκαηνο ηεο δηφδνπ, ε νπνία αληηπξνζσπεχεηαη απφ αληίζηαζε ζπλδεδεκέλε ζε ζεηξά Rs κε ηε δίνδν Υαξαθηεξηζηηθή I-V Φ/Β πιαηζίνπ Ζ κνξθή ηεο ραξαθηεξηζηηθήο I (έληαζεο) V (ηάζεο) είλαη άκεζα ζπλδεδεκέλε κε ηελ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Δθηφο φκσο απφ ηελ ηηκή ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ζεκαληηθή παξάκεηξνο επηξξνήο ηεο ζπκπεξηθνξάο ελφο Φ/Β πιαηζίνπ θαη θαηά ζπλέπεηα ησλ ηδηνηήησλ ηνπ, είλαη ε ζεξκνθξαζία. Γεληθφηεξα, ηα Φ/Β πιαίζηα παξνπζηάδνπλ θαιχηεξε απφδνζε ζε ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. Έλαο αθφκε ζεκαληηθφο παξάγνληαο επίδξαζεο ηεο απφδνζεο ελφο Φ/Β πιαηζίνπ είλαη νη ζπλζήθεο ζθίαζεο. Ζ έμνδνο ηνπ πιαηζίνπ κπνξεί λα κεησζεί δξακαηηθά, αθφκα θαη φηαλ κφλν έλα απφ ην ζχλνιν ησλ ζηνηρείσλ είλαη ππφ ζθηά. Σν πξφβιεκα ηεο αλεπηζχκεηεο πηψζεο ηάζεο ζηα εθάζηνηε ζθηαζκέλα ζηνηρεία ελφο Φ/Β πιαηζίνπ, αληηκεησπίδεηαη κε ηελ πξνζζήθε δηφδσλ παξάθακςεο, ζπλδεδεκέλσλ παξάιιεια κε θάζε ζηνηρείν. Σν Φ/Β ζηνηρείν έρεη κηα αξθεηά αζπλήζηζηε ζπκπεξηθνξά σο πεγή παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ε αληίζεζε κε ηηο πεξηζζφηεξεο ειεθηξηθέο πεγέο, νη νπνίεο δηαηεξνχλ ζηαζεξή πεξίπνπ ηάζε ζηελ πεξηνρή ηεο θαλνληθήο ηνπο ιεηηνπξγίαο, ε ηάζε ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ κεηαβάιιεηαη ξηδηθά (θαη κε γξακκηθά) ζε ζπλάξηεζε κε ηελ έληαζε ηνπ ξεχκαηνο πνπ δίλνπλ ζην θχθισκα, αθφκα θαη εάλ ε αθηηλνβνιία πνπ δέρνληαη παξακέλεη ζηαζεξή. Ζ κεηαβνιή ηεο ηάζεο V ζε ζπλάξηεζε κε ηελ έληαζε Η ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ νξίδεη ηελ θακπχιε Η-V. ηελ Δηθφλα 2.9 απεηθνλίδεηαη κηα ηππηθή θακπχιε Η-V γηα έλα Φ/Β ζηνηρείν ππξηηίνπ, θαζψο θαη ε αληίζηνηρε θακπχιε P-V ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ πνπ πξνθχπηεη, φπνπ Ρ είλαη ε ηζρχο πνπ απνδίδεηαη. ε θαηάζηαζε βξαρπθχθισζεο ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ, ε έληαζε ηνπ ξεχκαηνο παίξλεη ηε κέγηζηή ηεο ηηκή Isc, ελψ ε ηάζε κεδελίδεηαη. ε θαηάζηαζε αλνηρηνθχθισζεο ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ, ε έληαζε ηνπ ξεχκαηνο κεδελίδεηαη, αιιά ε ηάζε παίξλεη ηε κέγηζηή ηεο ηηκή Voc. Δπνκέλσο, ζηε βξαρπθπθισκέλε θαη ζηελ αλνηρηνθπθισκέλε θαηάζηαζε ε ηζρχο Ρ ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ κεδελίδεηαη. ην ππφινηπν ηκήκα ηεο

37 θακπχιεο Η-V, ε ηζρχο είλαη κεγαιχηεξε ηνπ κεδελφο (αθνχ Η > 0 θαη V > 0), επνκέλσο ππάξρεη έλα ζεκείν ζηε ιεηηνπξγία ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ ζην νπνίν ε απνδηδφκελε ηζρχο Ρ κεγηζηνπνηείηαη. Ζ κέγηζηε παξαγφκελε ηζρχο ζπκβνιίδεηαη κε Pm θαη αληηζηνηρεί ζε έλα νξηζκέλν δεχγνο ηηκψλ ηάζεο Vm θαη έληαζεο Im. Δίλαη πνιχ ζεκαληηθφ ε ιεηηνπξγία ελφο Φ/Β ζπζηήκαηνο λα βξίζθεηαη φζν ην δπλαηφλ πιεζηέζηεξα ζην ζεκείν κέγηζηεο ηζρχνο (maximum power point M.P.P.) Pm, έηζη ψζηε λα κεγηζηνπνηείηαη ε απφδνζή ηνπ. Δηθόλα 2.10 Κακπύιεο I-V θαη P-V ελόο Φ/Β ζηνηρείνπ ππξηηίνπ Σα παξαπάλσ αθνξνχλ ζπλζήθεο ζηαζεξήο ηζρχνο ηεο αθηηλνβνιίαο πνπ δέρεηαη ην Φ/Β ζηνηρείν θαη ζηαζεξήο ζεξκνθξαζίαο ηνπ. ηελ εηθφλα 2.11 παξαηεξείηαη φηη ε κεηαβνιή ηεο ππθλφηεηαο ηζρχνο ηεο αθηηλνβνιίαο ζπλεπάγεηαη αληίζηνηρε κεηαβνιή ηεο ηάζεο Σα παξαπάλσ αθνξνχλ ζπλζήθεο ζηαζεξήο ηζρχνο ηεο αθηηλνβνιίαο πνπ δέρεηαη ην Φ/Β ζηνηρείν θαη ζηαζεξήο ζεξκνθξαζίαο ηνπ. ηελ εηθφλα 2.10 παξαηεξείηαη φηη ε κεηαβνιή ηεο ππθλφηεηαο ηζρχνο ηεο αθηηλνβνιίαο ζπλεπάγεηαη αληίζηνηρε κεηαβνιή ηεο ηάζεο αλνηρηνθχθισζεο θαη ηεο έληαζεο βξαρπθχθισζεο απφ ην κεδέλ (γηα ην ζθνηάδη) κέρξη ηηο κέγηζηεο ηηκέο ηνπο, γηα ηε κέγηζηε έληαζε ηεο αθηηλνβνιίαο. Δηθόλα 2.11:Δμάξηεζε ηεο ηάζεο αλνηρηνθύθισζεο θαη ηνπ ξεύκαηνο βξαρπθύθισζεο ζε ζρέζε κε ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία γηα έλα Φ/Β πιαίζην ππξηηίνπ 2.9 Θεξκνθξαζηαθή Δπίπησζε

38 Με ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο παξαηεξείηαη αηζζεηή κείσζε ηεο ηάζεο αλνηρηνθχθισζεο ησλ Φ/Β ζηνηρείσλ. Αληηιακβαλφκαζηε ινηπφλ φηη ζα δεκηνπξγείηαη πξφβιεκα γηα ηε δηαηήξεζε ηεο βειηηζηνπνίεζεο ηεο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ηζρχνο απφ έλα ειηαθφ Φ/Β ζηνηρείν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο θαη ησλ επνρψλ ηνπ έηνπο. Γηα λα αληηκεησπηζηεί απηφ ην πξφβιεκα, ηα Φ/Β ζπζηήκαηα ζπλεξγάδνληαη κε κηα δηάηαμε πνπ νλνκάδεηαη αληρλεπηήο ζεκείνπ κέγηζηεο ηζρχνο (M.P.P. tracker), ε νπνία δηαηεξεί ην ζεκείν ιεηηνπξγίαο ηνπ Φ/Β ζπζηήκαηνο ζην ζεκείν κέγηζηεο ηζρχνο ππφ νπνηεζδήπνηε ζπλζήθεο. ηελ εηθφλα 2.12 απεηθνλίδεηαη ε επίδξαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο ζην Μ.Ρ.Ρ. Όπσο παξαηεξνχκε, αχμεζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη κείσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο απμάλνπλ ηελ ηάζε Μ.Ρ.Ρ. Δηθόλα 2.12: Κακπύιεο ηζρύνο Φ/Β Δπίδξαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη εμάξηεζε από ηε ζεξκνθξαζία ηνπ Φ/Β θειηνύ 2.10 Δπίδξαζε ηεο ζθίαζεο Ζ επίδξαζε ηεο ζθίαζεο, αλάγεηαη ζηελ κεξηθή ή νιηθή απψιεηα δεκηνπξγίαο θσηνξεχκαηνο. Ζ ζθίαζε δεκηνπξγείηαη ζπλήζσο απφ ηελ παξνπζία θπζηθψλ εκπνδίσλ (π.ρ. δέλδξα, θηίξηα, θ.ηι.), ή απφ παξνδηθά (θαη κάιινλ ζηνραζηηθνχ ραξαθηήξα) θαηλφκελα (π.ρ. ζχλλεθα). ηελ εηθφλα 2.13 θαίλεηαη έλα ζρεκαηηθφ παξάδεηγκα ζθίαζεο απφ θπζηθφ εκπφδην (δέληξν). Δηθόλα 2.13 θίαζε Φ/Β ζπζηνηρηώλ από θπζηθό εκπόδην (δέληξν) Γηα ηα ηππηθά Φ/Β πιαίζηα, πνπ απνηεινχληαη ζπλήζσο απφ 36 (ή 72) Φ/Β ζηνηρεία ζε ζεηξά, ε ζθηαζκέλε θπςειίδα ιεηηνπξγεί σο κηα κεγάιε αληίζηαζε, φπνπ απνδίδεηαη ε ελέξγεηα, πνπ πξνζθέξνπλ νη ππφινηπεο. Παξαηεηακέλνο ζθηαζκφο ηεο, ζε ζπλδπαζκφ κε έληνλν θσηηζκφ ησλ

39 ππνινίπσλ θπςειίδσλ κπνξεί λα νδεγήζεη ζε θαηαζηξνθή ηνπ ζηνηρείνπ απηνχ θαη θαηά ζπλέπεηα ζηελ αρξήζηεπζε φινπ ηνπ πιαηζίνπ, επεηδή δελ ππάξρεη δπλαηφηεηα αληηθαηάζηαζεο ελφο θαηεζηξακκέλνπ ζηνηρείνπ ηνπ. Σν θαηλφκελν απηφ αλαθέξεηαη σο θαηάζηαζε «ζεξκήο θειίδαο» (Hot spot) ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ. Γηα λα απνηξαπεί κηα ηέηνηα εμέιημε, ην Φ/Β πιαίζην εθνδηάδεηαη κε δηφδνπο, νη νπνίεο ζπλδένληαη παξάιιεια ζε ηκήκαηα ησλ ελ ζεηξά ζπλδεδεκέλσλ Φ/Β ζηνηρείσλ ηνπ πιαηζίνπ, φπσο ην ζρήκα ηεο Δηθφλαο 2.14, επηηξέπνληαο ηε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ Φ/Β πιαηζίνπ, αθφκα θαη αλ θάπνην Φ/Β ζηνηρείν ηνπ πζηεξεί ή θαηαζηξαθεί. Απηέο νη δίνδνη νλνκάδνληαη δίνδνη παξάθακςεο (Bypass diodes) θαη ηνπνζεηνχληαη ζην θηβψηην ζπλδέζεσλ, πνπ βξίζθεηαη ζην πίζσ κέξνο ηνπ Φ/Β πιαηζίνπ. Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη νη δίνδνη παξάθακςεο δελ πξνθαινχλ απψιεηεο ζε θαλνληθέο ζπλζήθεο φηαλ δελ δηαξξένληαη απφ ξεχκα. Δπηπξφζζεηα ηεο πξνζηαζίαο ελφο ή πεξηζζνηέξσλ Φ/Β ζηνηρείσλ πνπ ζθηάδνληαη, νη δίνδνη παξάθακςεο επηηξέπνπλ ηε ξνή ξεχκαηνο απφ έλα Φ/Β πιαίζην ζε κεησκέλε βέβαηα ηάζε θαη ηζρχ. Δηθόλα 2.14:Γίνδνο ξεύκαηνο δηακέζνπ ηεο δηόδνπ παξάθακςεο ζε πεξίπησζε ζθίαζεο ελόο εθ ησλ ηξηώλ Φ/Β ζηνηρείσλ. Αλαθνξηθά κε ηε ζθίαζε, ζα πξέπεη λα ιακβάλεηαη κέξηκλα ψζηε ε εγθαηάζηαζε λα βξίζθεηαη ζε ρψξν ζηνλ νπνίν απνπζηάδνπλ εκπφδηα ηήξημε Φ/Β Οη ηξφπνη δηάθξηζεο ηεο ζηήξημεο ησλ ζπιιεθηψλ είλαη νη αθφινπζνη: 1. ηήξημε ηνπ ζπιιέθηε κε ζηαζεξή γσλία θιίζεο. 2. ηήξημε κε δπλαηφηεηα ζπλερήο παξαθνινχζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ (ειηνηξφπηα ή trackers).

40 α. ηήξημε κε δπλαηφηεηα ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε γχξσ απφ έλα άμνλα (ή κνλναμνληθά ζπζηήκαηα). β ηήξημε κε δπλαηφηεηα ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε γχξσ απφ δχν άμνλεο (ε δηαμνληθά ζπζηήκαηα) ηήξημε ηνπ ζπιιέθηε κε ζηαζεξή γσλία θιίζεο. Οη ζηαζεξέο βάζεηο ζηήξημεο ησλ ζπιιεθηψλ απνηεινχλ ηνλ απινχζηεξν θαη νηθνλνκηθφηεξν ηξφπν έδξαζεο ηεο ζπζηνηρίαο. Ζ αξρή ζρεδηαζκνχ ηνπο, βαζίδεηαη ζην φηη, ε γσλία πξφζπησζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ζα πξέπεη λα είλαη θάζεηα ζηελ επηθάλεηα ηεο ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο, θαηά ηηο κεζεκβξηλέο ψξεο. Έηζη νη βάζεηο απηέο θαηαζθεπάδνληαη ψζηε λα επηηξέπνπλ ηελ ηνπνζέηεζε ησλ ζπζηνηρηψλ ζε ζηαζεξή γσλία θιίζεο. Ζ απνπζία θηλεηψλ κεξψλ θαηά ηε ζηήξημε ηεο Φ/Β ζπζηνηρίαο, πξνζδίδεη ζηε δηάηαμε επαξθή κεραληθή αληνρή, ηδηαίηεξα κάιηζηα αλ πξφθεηηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε πεξηνρέο φπνπ επηθξαηνχλ ηζρπξνί άλεκνη. ηαηηθέο ζπιιεθηηθέο επηθάλεηεο ρξεζηκνπνηνχληαη επίζεο ελζσκαησκέλεο ζε θηίξηα, φπσο θαίλεηαη ελδεηθηηθά θαη ζηελ Δηθφλα Δηθόλα 2.15 Δγθαηεζηεκέλεο Φ/Β ζπζηνηρίεο κε ζηαζεξή γσλία θιίζεο Γηα ηε ζπιινγή ηεο κέγηζηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ζε πεξηνρέο ηνπ Βφξεηνπ εκηζθαηξίνπ (φπσο ε Διιάδα) ζε ζηαζεξέο ζπιιεθηηθέο επηθάλεηαο, πξέπεη λα ηζρχεη, φηη: 1. Ζ βέιηηζηε γσλία θιίζεο ζε φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο ζα πξέπεη, ζχκθσλα κε ηε ζεσξία, λα είλαη ίζε κε ην γεσγξαθηθφ πιάηνο ηνπ ηφπνπ. 2. Δπεηδή φκσο ε ειηαθή αθηηλνβνιία πνπ θηάλεη ζηελ Διιάδα ην θαινθαίξη είλαη κεγαιχηεξε απφ απηή ηνπ ρεηκψλα, κε ζπλέπεηα ε βέιηηζηε γσλία θιίζεο λα είλαη πεξίπνπ 7 10 κηθξφηεξε απφ ην γεσγξαθηθφ πιάηνο ηνπ ηφπνπ.

41 3. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο ζεξηλήο πεξηφδνπ, ε βέιηηζηε γσλία θιίζεο πξέπεη λα είλαη πεξίπνπ κηθξφηεξε απφ ην γεσγξαθηθφ πιάηνο ηνπ ηφπνπ. 4. Καηά ηελ δηάξθεηα ηεο ρεηκεξηλήο πεξηφδνπ, ε βέιηηζηε γσλία θιίζεο πξέπεη λα είλαη πεξίπνπ κεγαιχηεξε απφ ην γεσγξαθηθφ πιάηνο ηνπ ηφπνπ. Αλ ζην έδαθνο ππάξρεη επηθάλεηα κε κεγάιν ζπληειεζηή αλάθιαζεο (π.ρ. ρηφλη) απαηηείηαη κεγαιχηεξε θιίζε. 5. Ο βέιηηζηνο πξνζαλαηνιηζκφο (αδηκνχζην) είλαη λφηηνο, ελψ απφθιηζε θαηά απφ Νφην έρεη κηθξή επίδξαζε ζηελ εηήζηα ζπιιεγφκελε ελέξγεηα. 6. Βάξνο Φ/Β ζπζηνηρηψλ κε βάζε ζηήξημεο: kgr/m2 (γηα έιεγρν ηεο ζηαηηθφηεηαο) ηήξημε ηνπ ζπιιέθηε κε δπλαηόηεηα ζπλερήο παξαθνινύζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ (ειηνηξόπηα) Ζ ζπλερή παξαθνινχζεζε ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ απνηειεί κία ηερληθή ε νπνία ζηνρεχεη ζηελ κεγηζηνπνίεζε ηεο παξαγφκελεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, κέζσ ηεο πξνζπάζεηαο θίλεζεο ηεο ζπζηνηρίαο, θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο ψζηε, λα επηηπγράλεηαη ζπλερψο, ε θάζεηε πξφζπησζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Σέηνηνπ είδνπο θαηαζθεπέο, ραξαθηεξίδνληαη απφ κεγαιχηεξε πνιππινθφηεηα ζε ζρέζε κε ηηο ζηαηηθέο, παξέρνληαο σζηφζν απμεκέλε απφδνζε πνπ κπνξεί λα απμεζεί θαηά 25% έσο θαη 50% ηνλ ρξφλν φπσο εθηηκάηαη γηα ηελ Διιάδα ζε ζρέζε κε ην ζχζηεκα ζηαζεξήο θιίζεο α ηήξημε κε δπλαηόηεηα ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε γύξσ από έλα άμνλα. Σα ζπζηήκαηα κνλνχ άμνλα δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα ζηε ζπζηνηρία λα παξαθνινπζεί ηελ πνξεία ηνπ ήιηνπ απφ ηελ Αλαηνιή ζηε Γχζε. Ζ θίλεζε απηή επηηπγράλεηαη κε θαηάιιειν κεραληζκφ, γχξσ απφ έλα άμνλα. Όηαλ ην ειηνηξφπην νινθιεξψζεη ηελ θίλεζε ηνπ ζην ηέινο ηεο εκέξαο, ν ζπιιέθηεο επηζηξέθεη ζε ζέζε αλακνλήο. ηελ Δηθφλα 2-23 θαίλεηαη ε ζρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ζπζηεκάησλ παξαθνινχζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ κε έλα άμνλα. Σα ζπζηήκαηα απηά, δηαθξίλνληαη δχν πεξηπηψζεηο πεξηζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε: 1. ύζηεκα παξαθνινύζεζεο ή ειηνηξόπην νξηδόληηνπ άμνλα: Γηαθξίλνληαη ζε απηά κε νξηδφληην άμνλα θαηά ηε δηεχζπλζε Αλαηνιήο-Γχζεο θαη ζε εθείλα κε άμνλα θαηά ηε δηεχζπλζε Βνξξά-Νφηνπ. ηελ δεχηεξε πεξίπησζε, ζπλήζσο δίδεηαη κηα κηθξή γσλία θιίζεο ζηνλ άμνλα, πεξίπνπ 5 10, κε ην ρακειφηεξν ζεκείν πξνο ην Νφην. ηελ Δηθφλα 2.24α θαίλεηαη έλα ειηνηξνπηθφ ζχζηεκα νξηδφληηνπ άμνλα 2. ύζηεκα παξαθνινύζεζεο ή ειηνηξόπην θαηαθόξπθνπ άμνλα: Ζ πεξηζηξνθή γίλεηαη σο πξνο ην θαηαθφξπθν άμνλα, έηζη ψζηε ν ήιηνο λα βξίζθεηαη ζην θαηαθφξπθν επίπεδν πνπ πεξηέρεη ηελ θάζεηε ζην ζπιιέθηε, ηνπ νπνίνπ ε γσλία θιίζεο παξακέλεη ζηαζεξή θαηά ηελ εκεξήζηα

42 θίλεζε ηνπ. ηελ Δηθφλα 2.16 θαίλεηαη έλα ειηνηξνπηθφ ζχζηεκα θαηαθφξπθνπ άμνλα. Σππηθά, ηα ζπζηήκαηα απηά επηηπγράλνπλ αχμεζε ηεο παξαγσγήο θαηά 20-25% ζε ζρέζε κε ηα ζπζηήκαηα ζηαζεξψλ βάζεσλ. Γεληθά ην ελεξγεηαθφ θέξδνο ησλ ειηνηξνπηθψλ ζπζηεκάησλ είλαη ζεκαληηθφ θαηά ηηο αίζξηεο εκέξεο, ελψ θαηά ηηο ζπλλεθηαζκέλεο, ην ελεξγεηαθφ πιενλέθηεκα ηνπο πεξηνξίδεηαη. Δηθόλα 2.16 ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ζπζηεκάησλ παξαθνινύζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ κε έλα άμνλα Δηθόλα 2.17 Μνλναμνληθά ζύζηεκα παξαθνινύζεζεο νξηδόληηνπ άμνλα β θάζεηνπ άμνλα β ηήξημε κε δπλαηόηεηα ζηξνθήο ηνπ ζπιιέθηε γύξσ από δύν άμνλεο. ηα ζπζηήκαηα δηπινχ άμνλα, ν ζπιιέθηεο πξνζαλαηνιίδεηαη ζπλερψο πξνο ηνλ ήιην, έηζη ψζηε νη αθηίλεο ηνπ ήιηνπ λα πξνζπίπηνπλ θάζεηα (ή ζρεδφλ θάζεηα) ζηελ επηθάλεηα ηνπ. Έηζη ινηπφλ, νη δηαηάμεηο απηέο, θηλνχληαη ζηνλ άμνλα Νφηνπ Βνξξά αλαιφγσο ηελ επνρή. Ζ δηάηαμε κε ηε δχζε ηνπ ήιηνπ, επηζηξέθεη ζε ζέζε αλαθνξάο, πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ Νφηην πξνζαλαηνιηζκφ θαη κηθξή γσλία θιίζεο, πξνθεηκέλνπ λα πξνθπιαρζεί απφ πηζαλφ ηζρπξφ άλεκν, κέρξη ηελ αλαηνιή ηνπ ειίνπ. ηελ Δηθφλα 2.18 θαίλεηαη ε ζρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ζπζηήκαηνο παξαθνινχζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ κε δχν άμνλεο.

43 Δηθόλα 2.18 ζύζηεκα παξαθνινύζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ κε δύν άμνλεο Ζ θίλεζε ησλ ειηνηξνπηθψλ ζπζηεκάησλ κε δχν άμνλεο, επηηπγράλεηαη ζπλήζσο κε ήιεθηξν-κεραληθά ή ήιεθηξν-πδξαπιηθά κέζα, απνηεινχκελα απφ ειεθηξηθνχο θηλεηήξεο, είηε βεκαηηθνχο είηε θηλεηήξεο ζπλερνχο πεξηζηξνθήο, κε κεησηήξεο θαη έιεγρν ζηξνθψλ, γηα ην βέιηηζην πξνζαλαηνιηζκφ. Ζ απαηηνχκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα θίλεζεο ηεο δηάηαμεο πξνέξρεηαη απφ ηελ παξαγφκελε απφ ηε ζπζηνηρία, Φ/Β ειεθηξηθή ελέξγεηα. Μηα ηέηνηα δηάηαμε παξαθνινχζεζεο ηεο ηξνρηάο ηνπ ήιηνπ, ραξαθηεξίδεηαη απφ κεγαιχηεξν βαζκφ εθκεηάιιεπζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο παξέρνληαο απμεκέλε απφδνζε κέρξη θαη ηεο ηάμεσο ηνπ 25 50%. ηελ Δηθφλα 2.19 κπνξεί λα θαίλεηαη ραξαθηεξηζηηθά ε κεραληθή θαηαζθεπή κηαο ηέηνηαο δηάηαμεο Οπίζζηα όςε δηαμνληθνύ ζπζηήκαηνο tracker Χζηφζν, κεηνλέθηεκα κηαο ηέηνηαο δηάηαμεο, είλαη ε νηθνλνκηθή επηβάξπλζε γηα ηε θαηαζθεπή ησλ κεραλνινγηθψλ θαη ειεθηξνληθψλ ηκεκάησλ ηεο θαζψο θαη ε έθζεζε ηεο ζπζηνηρίαο ζην θίλδπλν θαηαζηξνθήο, εμαηηίαο ηζρπξνχ αλέκνπ. Γηα ην ιφγν απηφ, ζε ζπζηήκαηα κε κεραληθή θίλεζε γηα ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ησλ ζπιιεθηψλ πξνο ηνλ ήιην, ειέγρεηαη ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ (π.ρ. κε αλεκφκεηξν), έηζη ψζηε, ζηελ πεξίπησζε ηζρπξψλ αλέκσλ, νη ζπιιεθηηθέο επηθάλεηεο λα δηαηάζζνληαη νξηδφληηα θαζψο έηζη επηηπγράλεηαη κηθξή κεησπηθή επηθάλεηα πξνο ηνλ άλεκν. Δπηπιένλ, ην ζεκαληηθφ κέγεζνο ηεο θαηαζθεπήο (θαηαζθεπέο ζεκαληηθνχ χςνπο, πνπ θπκαίλνληαη απφ 2,5 έσο κέηξα αλαιφγσο ηε θαηαζθεπή) θαζηζηά

44 πνιππινθφηεξε θαη ηελ έδξαζε. πλήζσο νη βάζεηο ζηήξημεο εδξάδνληαη ζε νπιηζκέλν ζθπξφδεκα ζεκαληηθνχ φγθνπ (απφ 2 3 έσο θαη πεξίπνπ θπβηθά κέηξα (m3) ψζηε λα εμαζθαιίδεηαη ε ζηαηηθή ηνπο επάξθεηα. Σν γεγνλφο απηφ, απμάλεη επίζεο ην θφζηνο εγθαηάζηαζεο ηεο θαηαζθεπήο. ηελ Δηθφλα 2-20 θαίλεηαη ε ζρεκαηηθή δηάηαμε ελφο δηαμνληθνχ ζπζηήκαηνο. Δηθόλα 2-20 Γηαμνληθό ζύζηεκα παξαθνινύζεζεο ηνπ ήιηνπ 2.12 Απόζηαζε κεηαμύ ζπζηνηρηώλ γηα απνθπγή ζθίαζεο Δπηπιένλ, γηα ηελ απνθπγή ζθηάζεσλ κεηαμχ ησλ ζπζηνηρηψλ,ε ρσξνζέηεζε ησλ Φ/Β πιαηζίσλ µε θιίζε είλαη πνιχ ζεκαληηθή θαζψο πξέπεη λα εμαζθαιίδεη ηελ µε ζθίαζε ησλ ζπζηνηρηψλ κεηαμχ ηνπο. Σν παξαπάλσ εμαζθαιίδεηαη µε ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ειάρηζηεο απφζηαζεο κεηαμχ ησλ ζπζηνηρηψλ. Ζ ειάρηζηε απφζηαζε απνηειεί ζπλήζσο θαη ηελ απφζηαζε εγθαηάζηαζεο γηα θαιχηεξε εθκεηάιιεπζε. Αθνχ ππνινγηζηνχλ επηθάλεηεο νη νπνίεο δελ ζθηάδνληαη απφ άιια εκπφδηα κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ νη απνζηάζεηο ησλ ζπζηνηρηψλ. Δπίζεο πξέπεη λα ζπλππνινγίδεηαη θαη µία απφζηαζε απφ ηα φξηα ηεο εγθαηάζηαζεο γηα ιφγνπο αζθαιείαο (ζπλήζεο ηηµή 1.5m). πλεπψο, ε ειάρηζηε απφζηαζε κεηαμχ ησλ ζπζηνηρηψλ θαζνξίδεη ησλ αξηζκφ ησλ πιαηζίσλ θαη θαηά ζπλέπεηα ηεο ζπλνιηθή επηθάλεηα ησλ ΦΒ πιαηζίσλ. Ζ ειάρηζηε απφζηαζε (s) ππνινγίδεηαη βάζεη ηνπ ιφγνπ ηνπ δηαθέλνπ (d) κεηαμχ δχν ζπζηνηρηψλ πξνο ην χςνο ηνπο (h). Ο ιφγνο πξνθχπηεη βάζεη ηεο γξαθηθήο παξάζηαζεο ηνπ ζε ζπλάξηεζε µε ην γεσγξαθηθφ πιάηνο ηνπ ηφπνπ θαη αλαθέξεηαη ζηελ θιίζε γηα κέγηζηε απφδνζε ην ρεηκψλα (β=ι+15 ). Ζ γξαθηθή παξάζηαζε (Δηθφλα 2.21) δίλεη δχν ηηµέο αλάινγα µε ηνλ επηζπκεηφ κέγηζην πνζνζηφ ησλ απσιεηψλ 5% θαη 10% θαηά ηελ παξαπάλσ θιίζε

45 Δηθόλα 2.21:γξαθηθή παξάζηαζε ηνπ ιόγνπ r ζπλάξηεζε µε ην γεσγξαθηθό πιάηνο ηνπ ηόπνπ Έλαο επηπιένλ πξαθηηθφο θαλφλαο γηα ηελ ηνπνζέηεζε ησλ ζπζηνηρηψλ ησλ Φ/Β είλαη φηη ε απφζηαζε κεηαμχ δηαδνρηθψλ ζεηξψλ ζα πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ δηπιάζηα ηνπ χςνπο ηεο εγθαηάζηαζεο, φπσο θαίλεηαη ζηελ Δηθφλα ( x > 2*h ) ην παξαθάησ ζρήκα παξνπζηάδνληαη ελδεηθηηθέο ηηκέο ηζρχνο γηα δηαθνξεηηθέο πεξηπηψζεηο ζθίαζεο, ζε δχν ελδεηθηηθνχο ηχπνπο θπθισκάησλ. έλα θχθισκα ησλ ελλέα πιαηζίσλ (1string x 9modules) θαη ζε ηξία θπθιψκαηα ησλ ηξηψλ πιαηζίσλ (3strings x 3 modules).

46 2.13 Πξνζαλαηνιηζκόο ηνπ ζπιιέθηε εκαληηθφ ξφιν, ζηελ απνδνηηθφηεξε ζπιινγή ειηαθήο αθηηλνβνιίαο απφ έλα ζπιιέθηε, παίδεη ν πξνζαλαηνιηζκφο ηνπ σο πξνο ηνλ ειηαθφ λφην, ν νπνίνο αληηζηνηρεί ζηε ζηηγκή πνπ ν ήιηνο βξίζθεηαη ζην κεζεκβξηλφ ηνπ εγθεθξηκέλνπ ηφπνπ. Κάζε ηφπνο, φπσο π.ρ. ν ηφπνο Σ, ηνπ ρήκαηνο 2.23, πάλσ ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο, πξνζδηνξίδεηαη απφ ηηο ζθαηξηθέο ζπληεηαγκέλεο ηνπ, ην γεσγξαθηθφ κήθνο (L) θαη ην γεσγξαθηθφ πιάηνο (ι). Ο επίπεδνο ζπιιέθηεο,, είλαη ηνπνζεηεκέλνο έηζη ψζηε ην επίπεδφ ηνπ λα ζρεκαηίδεη γσλία β, σο πξνο ηνλ νξίδνληα. Ζ γσλία θιίζεο ηνπ ζπιιέθηε, β, ηζνχηαη κε ηε δεληζία γσλία, z, ηεο θαζέηνπ ζην επίπεδν ηνπ ζπιιέθηε (ΣΚ ), ε νπνία κπνξεί λα πάξεη ηηκέο απφ 0º (Εελίζ) έσο 180 (Ναδίξ). ρήκα 2.23 Αδηκνύζην θαη γσλία θιίζεο ηνπ ζπιιέθηε Ζ γσλία Α, κεηαμχ ηεο θαηαθφξπθεο πξνβνιήο ΣΗ, ηεο θαζέηνπ ζην ζπιιέθηε, ΣΚ πάλσ ζην νξηδφληην επίπεδν, κε ηε δηεχζπλζε ηνπ λφηνπ,

47 νλνκάδεηαη αδηκνχζην ή αδηκνπζηαθή γσλία ηνπ ζπιιέθηε θαη παίξλεη ηηκέο απφ +180º κέρξη -180º. Όηαλ ν ζπιιέθηεο ζηξαθεί ψζηε νη αθηίλεο ηνπ ήιηνπ (απεπζείαο αθηηλνβνιία), λα πξνζπίπηνπλ θάζεηα ζηελ επηθάλεηά ηνπ, ηφηε ην χςνο ηνπ ήιηνπ EL θαη ε γσλία θιίζεο β, ηνπ ζπιιέθηε δίδνπλ άζξνηζκα 90º (EL+β=90º). Ζ γσλία ζ, πνπ ζρεκαηίδνπλ, κηα δεδνκέλε ρξνληθή ζηηγκή, νη ειηαθέο αθηίλεο (απεπζείαο αθηηλνβνιία), κε ηελ θάζεηε ζ έλα επίπεδν ζπιιέθηε (ρήκα 2.24), γσλίαο θιίζεο β θαη αδηκνπζηαθήο γσλίαο Α, δίδεηαη απφ ηε ζρέζε: L A A L φπνπ Α, ε αδηκνχζηα γσλία θαη EL ην χςνο ηνπ ήιηνπ ηελ ίδηα ρξνληθή ζηηγκή. ρήκα 2.24 Γσλία κεηαμύ ησλ αθηηλώλ ηνπ ήιηνπ θαη ηεο θάζεηεο ζην ζπιιέθηε εκαληηθφ ξφιν ζηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο βέιηηζηεο γσλίαο ζπιιέθηε κε ζηαζεξή θιίζε, παίδνπλ νη επηθξαηνχζεο, ζηελ πεξηνρή, κεηεσξνινγηθέο ζπλζήθεο, νη νπνίεο θαζνξίδνπλ ηε ζρέζε κεηαμχ ησλ ζπληζησζψλ ηεο νιηθήο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, απεπζείαο θαη δηάρπηεο. Γηα λα πξνθχςεη ε βέιηηζηε γσλία ηνπ ζπιιέθηε, επηβάιιεηαη λα θαηαγξαθνχλ ζηνηρεία ζρεηηθά κε ηνπο παξάγνληεο απηνχο θαη ηδηαίηεξα κεηξήζεηο ηεο νιηθήο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ζε δηάθνξεο γσλίεο θιίζεο ηνπ ζπιιέθηε. πλήζσο, επεηδή ηέηνηεο κεηξήζεηο δελ είλαη δηαζέζηκεο, αξθνχκαζηε ζε κεηξήζεηο ζε νξηδφληηα πξνζαλαηνιηζκέλν αηζζεηήξα, γηα κηα ζεηξά εηψλ, γη απηή ηελ πεξηνρή. Με βάζε ηηο κεηξήζεηο απηέο θαη κε ρξήζε θαηάιιεισλ πξνγξακκάησλ, πξνζδηνξίδεηαη ε νιηθή αθηηλνβνιία ζε ζπιιέθηε, γηα θάζε γσλία θιίζεο ηνπ, γηα ηε ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή. Αλ δε δηαηίζεληαη κεηεσξνινγηθά δεδνκέλα γηα ηνλ ηφπν εγθαηάζηαζεο ηνπ Φ/Β ζπζηήκαηνο, ν νπνίνο έζησ φηη δε ζθηάδεηαη απφ εκπφδηα, θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο, ε θαιχηεξε πξνζέγγηζε ηεο γσλίαο θιίζεο ζπιιέθηε είλαη β=ι-10º. Καηά πάζα πηζαλφηεηα, πξνζεγγίδεη ηε ζέζε θαιχηεξεο δπλαηήο εθκεηάιιεπζεο ηεο εκεξήζηαο ελέξγεηαο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, εηεζίσο. Πξαθηηθφηεξα γηα λα είλαη εθηθηή ε κεγηζηνπνίεζε ηεο ελεξγεηαθήο παξαγσγηθφηεηαο ησλ Φ/Β πιαηζίσλ, ζα πξέπεη λα επηηπγράλεηαη βέιηηζηε εθκεηάιιεπζε ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. πγθεθξηκέλα, εθφζνλ ε πνξεία ηνπ ήιηνπ αιιάδεη ηφζν κε ηελ ψξα ηεο εκέξαο φζν θαη κε ηε κέξα ηνπ έηνπο, ηεθκαίξεηαη πσο γηα λα παξάγεη έλα πιαίζην ηε κέγηζηε πνζφηεηα ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζα πξέπεη λα είλαη ζε ζέζε λα πεξηζηξέθεηαη

48 ψζηε λα κπνξεί λα αθνινπζεί ηελ ηξνρηά ηνπ ήιηνπ θαη λα είλαη ζπλερψο θάζεην ζηελ θαηεχζπλζε ηεο αθηηλνβνιίαο. Πξαθηηθά, ε κεραληθή πνιππινθφηεηα θαη ην θφζηνο ελφο κεραληζκνχ πνπ ζα επέηξεπε ηελ θίλεζε ησλ πιαηζίσλ ζχκθσλα κε ηνλ παξαπάλσ ηξφπν, θαζηζηά εμαηξεηηθά δχζθνιε θαη δαπαλεξή ηελ εθαξκνγή ηνπ ζε θηεξηαθά Φ/Β ζπζηήκαηα. Έηζη ζηε πιεηνλφηεηα ησλ θηεξηαθψλ Φ/Β ζπζηεκάησλ επηιέγεηαη ζηαζεξφο πξνζαλαηνιηζκφο ησλ πιαηζίσλ, ψζηε λα επηηπγράλεηαη κέζε εηήζηα γσλία πξφζπησζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο φζν ην δπλαηφ πην θνληά ζηηο 90ν. Ζ επίηεπμε απηνχ ηνπ ζηφρνπ έγθεηηαη ζηελ ζσζηή επηινγή ηεο θιίζεο θαη ηεο αδηκνχζηαο γσλίαο ηνπ πιαηζίνπ. Ζ θιίζε ηνπ πιαηζίνπ εθθξάδεηαη κε ηε γσλία πνπ ζρεκαηίδεηαη αλάκεζα ζην επίπεδν ηεο επηθάλεηαο ηνπ Φ/Β πιαηζίνπ θαη ην νξηδφληην επίπεδν, ελψ ε αδηκνχζηα γσλία ζρεκαηίδεηαη πάλσ ζην νξηδφληην επίπεδν αλάκεζα ζηελ πξνβνιή ηεο θεθιηκέλεο πιεπξάο ηνπ πιαηζίνπ θαη ηνλ ηνπηθφ κεζεκβξηλφ βνξξά-λφηνπ, φπσο θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 2.25 Δηθόλα 2.25 Γξαθηθή απεηθόληζε ηεο θιίζεο θαη ηεο αδηκνύζηαο γσλίαο ελόο Φ/Β πιαηζίνπ πνπ βξίζθεηαη ζην Βόξεην εκηζθαίξην Γηα ην βφξεην εκηζθαίξην ε βέιηηζηε θιίζε ηνπ Φ/Β πιαηζίνπ γηα ηε κέγηζηε παξαγσγή θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο είλαη ίζε κε ηε γεσγξαθηθή παξάιιειν ηνπ ηφπνπ θαη ε αδηκνχζηα γσλία είλαη πεξίπνπ 0 (θαηεχζπλζε πξνο λφην). ην ζεκείν απηφ αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη ζηελ Διιάδα ε κεγηζηνπνίεζε ηεο ζπλνιηθήο εηήζηαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πνπ πξνζπίπηεη ζε επηθάλεηα ζηαζεξήο θιίζεο, επηηπγράλεηαη γηα Νφηην πξνζαλαηνιηζκφ θαη θιίζε πεξί ησλ 30 ν.γεδνκέλνπ φηη ζηελ πεξίπησζε ησλ θηεξηαθψλ Φ/Β εγθαηαζηάζεσλ νη βέιηηζηεο ηηκέο θιίζεο θαη πξνζαλαηνιηζκνχ ηεο Φ/Β ζπζηνηρίαο κπνξεί λα είλαη αλέθηθηεο (ιφγσ ησλ πεξηνξηζκψλ πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηηο δεδνκέλεο δηαζέζηκεο επηθάλεηεο ηνπ θηεξίνπ), ζα πξέπεη λα γίλεη εθηίκεζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ζηελ επηθάλεηα ζηελ νπνία πξφθεηηαη λα εγθαηαζηαζεί ε Φ/Β ζπζηνηρία. Ζ κείσζε ηεο εηήζηαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο (ζηελ επηθάλεηα ηεο Φ/Β ζπζηνηρίαο) ζπγθξηηηθά κε ηε κέγηζηε ζεσξεηηθή ηεο ηηκή (βέιηηζηεο ηηκέο θιίζεο θαη πξνζαλαηνιηζκνχ) ζπληζηάηαη λα κελ ππεξβαίλεη ην 10%πξνθεηκέλνπ λα κεγηζηνπνηνχληαη ηα νηθνλνκηθά νθέιε ηνπ αλεμάξηεηνπ παξαγσγνχ. Λακβάλνληαο ππφςε ηνπο πεξηνξηζκνχο πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηηο δηαζέζηκεο επηθάλεηεο ησλ θηεξίσλ, πξνηηκψληαη γεληθά επηθάλεηεο λφηηνπ πξνζαλαηνιηζκνχ κε απφθιηζε έσο 70 ν απφ ηελ θαηεχζπλζε ηνπ Νφηνπ, θαη θιίζεο ζην εχξνο 0 ν -50 ν. εκεηψλεηαη φηη ε ρξήζε γσληψλ θιίζεο άλσ ησλ ν δηεπθνιχλεη ηνλ απηνθαζαξηζκφ ησλ πιαηζίσλ απφ ζσκαηίδηα ζθφλεο θαη άιινπο ξχπνπο κέζσ ηεο βξνρήο. ην ζρήκα 2.26 παξαηίζεηαη ε επίδξαζε ηεο ηηκήο ηεο θιίζεο θαη ηνπ πξνζαλαηνιηζκνχ ζηελ δηαζέζηκε ειηαθή

49 αθηηλνβνιία (kwh/m2/έηνο) ζην επίπεδν ησλ ειηαθψλ πιαηζίσλ ελφο θηεξηαθνχ Φ/Β ζπζηήκαηνο ζηελ Αηηηθή. ε φιεο ηηο πεξηπηψζεηο ππνζέηεηαη φηη δελ ππάξρνπλ ζθηαζκνί. Δηθόλα 2.26 Δπίδξαζε ηεο ηηκήο ηεο θιίζεο θαη ηνπ πξνζαλαηνιηζκνύ ζηελ δηαζέζηκε ειηαθή αθηηλνβνιία (kwh/m2/έηνο) ζην επίπεδν ησλ ειηαθώλ πιαηζίσλ ελόο θηεξηαθνύ Φ/Β ζπζηήκαηνο ζηελ Αηηηθή 2.14 Απόδνζε ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ Πάλσ ζηελ επηθάλεηα ελφο Φ/Β ζηνηρείνπ εκβαδνχ S, πξνζπίπηεη ηζρχο ΖΜ αθηηλνβνιίαο: P in E S φπνπ, Δ, ε ππθλφηεηα ηζρχνο ηεο. Σν πειίθν ηεο ειεθηξηθήο ηζρχνο P m, πνπ απνδίδεηαη απφ ην Φ/Β ζηνηρείν, ζην αληίζηνηρν ζεκείν κέγηζηεο ηζρχνο, πξνο ηελ πξνζπίπηνπζα ηζρχ αθηηλνβνιίαο, P in, θαζνξίδεη ηελ απφδνζε ελεξγεηαθήο κεηαηξνπήο (energy conversion efficiency), n c, ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ: n c P P m in Im V P in m FF I P sc in V oc Ζ απφδνζε ηνπ Φ/Β ζηνηρείνπ εμαξηάηαη απφ ηνλ ρξεζηκνπνηνχκελν εκηαγσγφ, απμάλεηαη κε αχμεζε ηεο ππθλφηεηαο ηζρχνο ηεο αθηηλνβνιίαο θαη κεηψλεηαη κε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Ζ απφδνζε ηνπ Φ/Β κε βάζε ηελ θιίζε ηνπ ζηνηρείνπ θαη ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηνπ απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 2.27

50 Δηθόλα 2.27 Δπίδξαζε ηεο ηηκήο ηεο θιίζεο θαη ηνπ πξνζαλαηνιηζκνύ ζηελ ειεθηξνπαξαγσγηθή ηθαλόηεηα ελόο θηεξηαθνύ Φ/Β ζπζηήκαηνο (%)

51 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 3 ΔΠΑΝΑΥΡΗΙΜΟΠΟΙΗΗ ΣΟΤ ΝΔΡΟΤ 3.1 Η ζπνπδαηόηεηα ηνπ λεξνύ ζηε δσή µαο Σν λεξφ είλαη έλα κνλαδηθφ πγξφ θαη απνηειεί πεγή δσήο γηα ηνλ πιαλήηε θαη ηνπο θαηνίθνπο ηνπ. Υσξίο απηφ δελ ππάξρεη πιαλήηεο δελ ππάξρεη δσή! Δίλαη απαξαίηεην ζε φιεο ηηο γλσζηέο κνξθέο δσήο θαζψο φινη νη νξγαληζκνί απνηεινχληαη θπξίσο απφ λεξφ. Οη άλζξσπνη θαη ηα δψα έρνπλ ζην ζψκα ηνπο 55%- 80% λεξφ, ελψ ηα θχηηαξα πεξηέρνπλ έσο θαη 90%. Σν λεξφ ζπλαληάηαη ζηηο ηξεηο θνηλέο θαηαζηάζεηο ηεο χιεο ζηε γε. ηεξεή (πάγνο, ρηφλη), πγξή (λεξφ πεγψλ, πνηακψλ, ζαιαζζψλ) θαη αέξηα (πδξαηκνί ζηελ αηκφζθαηξα). Σν λεξφ ζηε Γε θηλείηαη ζπλερφκελα µέζσ ηνπ «θχθινπ ηνπ λεξνχ»(µηα θπζηθή αλαθχθισζε) πνπ πεξηιακβάλεη ηελ εμάηκηζε (θπξίσο ησλ ζαιαζζψλ), ηε κεηαθνξά ηεο πγξαζίαο, ηε ζπκπχθλσζε, ηελ θαηαθξήκληζε (µε βξνρή, ρηφλη, ραιάδη θ.ά.) θαη ηελ απνζηξάγγηζε µε ηελ νπνία ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ επηζηξέθεη ζηηο ζάιαζζεο. 3.1: ν πδξνινγηθόο θύθινο ηνπ λεξνύ Δηδηθνί ηεο Γεσινγηθήο Τπεξεζίαο ησλ ΖΠΑ, ππνζηεξίδνπλ φηη φιν ην λεξφ ηνπ πιαλήηε ζα κπνξνχζε λα ρσξέζεη ζε µηα ζρεηηθά κηθξή θνχζθα, ε νπνία ζα είρε δηάκεηξν 1384 ριµ. Όπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 3.2

52 Δηθόλα 3.2 Πξνζνκνίσζε παγθόζκηνπ λεξνύ Ζ εθηίκεζε αθνξά ην λεξφ ησλ σθεαλψλ, ησλ πνηακψλ ησλ ιηκλψλ αιιά θαη ησλ ππφγεησλ απνζεκάησλ λεξνχ. ηνλ ππνινγηζκφ ζπκπεξηιήθζεθε θαη ε πνζφηεηα ηνπ λεξνχ πνπ εθηηκάηαη φηη ππάξρεη ζε θάζε κνξθή ζηνλ πιαλήηε: ζηνπο παγεηψλεο, ζηελ αηκφζθαηξα (λέθε, πδξαηκνί θιπ) αθφκε θαη ζηνπο δσληαλνχο νξγαληζκνχο. Ζ εθηίκεζε δείρλεη φηη αλ θαη ην λεξφ θαιχπηεη ην 70% ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, ε κάδα ηνπ είλαη δπζαλάινγα κηθξή. 3.2 Σν πόζηκν λεξό Πεξίπνπ ην 70% ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο είλαη θαιπκκέλν µε λεξφ, απφ ην νπνίν ζρεδφλ ην 97% βξίζθεηαη ζηνπο σθεαλνχο θαη ζηηο ζάιαζζεο θαη είλαη ηδηαίηεξα αιαηνχρν άξα δελ είλαη θαηάιιειν γηα πφζε, άξδεπζε ή βηνκεραληθή ρξήζε. Μόλν ην 2,5%-3% ηνπ λεξνύ ηεο γεο είλαη γιπθό (πόζηκν) θαη ιηγφηεξν απφ ην 0,3% βξίζθεηαη ζηα πνηάκηα ηηο ιίκλεο θαη ηελ αηκφζθαηξα (Δηθφλα 3.3). Δηθόλα 3.3

53 πγθεθξηκέλα, ην 69% ηνπ γιπθνχ λεξνχ ηεο γεο είλαη παγηδεπκέλν ζε παγφβνπλα θαη παγεηψλεο, ελψ παξάιιεια έλα 30% ηνπ γιπθνχ λεξνχ βξίζθεηαη ζηνλ ππφγεην πδξνθφξν νξίδνληα. Μνλάρα ην 1% ηνπ γιπθνχ λεξνχ είλαη δηαζέζηκν γηα εθκεηάιιεπζε θαη απφ απηφ ην 87% βξίζθεηαη ζε ιίκλεο, 11% ζε βάιηνπο θαη 2% ζε πνηάκηα. Σν λεξφ πνπ βξίζθεηαη ζηε θχζε δηαθξίλεηαη ζε 3 θαηεγνξίεο: Αηµνζθαηξηθό λεξό: Δίλαη ην λεξφ απφ βξνρή ή ρηφλη. Πεξηέρεη κηθξφ πνζφ μέλσλ νπζηψλ, θπξίσο δηαιπκέλα αέξηα φπσο νμπγφλν, δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, νμείδηα ηνπ αδψηνπ θαη πνιιέο θνξέο νξγαληθέο ελψζεηο ηδίσο ζε πεξηνρέο πνπ ε αηκφζθαηξα ξππαίλεηαη απφ ηα αεξνιχκαηα ησλ βηνκεραληψλ. Δπηθαλεηαθά λεξά: είλαη ηα λεξά ησλ πνηακψλ, ησλ ιηκλψλ θαη ησλ ζαιαζζψλ. Πεξηέρνπλ εθηφο απφ ηηο πξνζκίμεηο ηνπ αηκνζθαηξηθνχ λεξνχ θαη µηα κεγάιε πνηθηιία αιάησλ, φπσο αλζξαθηθά άιαηα ηνπ αζβεζηίνπ, καγλεζίνπ, λαηξίνπ θ.α. ην ζαιάζζην λεξφ ππάξρνπλ ζρεδφλ φια ηα ζηνηρεία θαζψο επίζεο θαη κηθξέο πνζφηεηεο ξαδηελεξγψλ νπζηψλ. Δπίζεο ζηα επηθαλεηαθά λεξά κπνξεί λα ππάξρνπλ νξγαληθέο νπζίεο πνπ νθείινληαη είηε ζε γεσξγηθέο δξαζηεξηφηεηεο, είηε ζε ξχπαλζε απφ βηνκεραληθά ή/θαη αζηηθά απφβιεηα. Τπόγεηα λεξά: είλαη ηα λεξά ησλ πεγαδηψλ, ησλ πεγψλ θαη γεληθά ηα λεξά πνπ είλαη απνηακηεπκέλα ζην ππέδαθνο. Πεξηέρνπλ δηάθνξα άιαηα ην είδνο ησλ νπνίσλ εμαξηάηαη απφ ηελ νξπθηνινγηθή ζχζηαζε ησλ πεηξσκάησλ κέζα απφ ηα νπνία ην αηκνζθαηξηθφ λεξφ θαη ην επηθαλεηαθφ λεξφ δηεζείηαη θαη απνηακηεχεηαη ζηνπο ππφγεηνπο ηακηεπηήξεο. Γηα λα ραξαθηεξηζηεί ην λεξφ πφζηκν πξέπεη λα είλαη δηαπγέο, άρξσκν, άνζκν, δξνζεξφ (ζεξκνθξαζίαο 7-11 βαζκψλ θειζίνπ), ρσξίο γεχζε, λα είλαη θαζαξφ απφ ρεκηθή, βηνινγηθή θαη κηθξνβηνινγηθή άπνςε ψζηε λα κπνξεί λα θαηαλαισζεί απφ ηνλ άλζξσπν ρσξίο θίλδπλν ηεο πγείαο ηνπ βξαρππξφζεζκα ή καθξνπξφζεζκα. Πξέπεη λα εμεηάδεηαη θπζηθά (ζεξκνθξαζία, δηαχγεηα, γεχζε, νζκή), ρεκηθψο (πνηνηηθφο θαη πνζνηηθφο έιεγρνο νπζηψλ, ζθιεξνκεηξία), κηθξνζθνπηθά (έξεπλα κηθξννξγαληζκψλ), βαθηεξηνινγηθά (θαιιηέξγεηα ησλ κηθξνβίσλ ηνπ λεξνχ) θαη ηνπνγξαθηθά (ζέζε πεγήο, δηαδξνκήο ηνπ λεξνχ). Ζ πνηφηεηα ηνπ λεξνχ θαζνξίδεηαη απφ ηηο πξνδηαγξαθέο πνπ έρνπλ ζεζπηζηεί. Οη νκάδεο παξακέηξσλ πνπ θαζνξίδνπλ ηελ πνηφηεηα ηνπ λεξνχ είλαη: Οξγαλνιεπηηθνί παξάγνληεο φπσο ε ζνιφηεηα, ην ρξψκα, ε νζκή Φπζηθνρεκηθνί παξάκεηξνη φπσο ε ζεξκνθξαζία, ην ph, ε αγσγηκφηεηα ζηνπο 20 oc, ην ππνιεηκκαηηθφ ριψξην, ην δηαιπκέλν νμπγφλν. Παξάκεηξνη πνπ αθνξνχλ αλεπηζχκεηεο νπζίεο φπσο νη ελψζεηο ηνπ αδψηνπ NH3, NO2, NO3- Σνμηθέο παξάκεηξνη. Ωο ηνμηθέο ραξαθηεξίδνληαη νη νπζίεο: As, Be, Cd, CN-, Cr θαη άιιεο. Μηθξνβηνινγηθέο παξάµεηξνη θιεξφηεηα

54 3.3 Η ζεκεξηλή θαηάζηαζε θαη ηα αίηηα ηεο ιεηςπδξίαο Μέρξη ηα κέζα ηνπ πξνεγνχκελνπ αηψλα ν άλζξσπνο θαηλφηαλ λα µελ απεηιεί ζνβαξά νχηε ηνπο πδάηηλνπο πφξνπο νχηε θαη ηνλ ξπζκφ απνθαηάζηαζεο ηνπο απφ ηε θχζε. Σηο ηειεπηαίεο φκσο δεθαεηίεο ιφγσ ηεο ξαγδαίαο αχμεζεο ηνπ πιεζπζκνχ ηεο γεο παξαηεξείηαη φηη πξνθαιεί ζνβαξέο δηαηαξαρέο, ηφζν ζηελ ππεξεθκεηάιιεπζε ησλ πδαηηθψλ πφξσλ φζν θαη µε ηελ ππνβάζκηζε ηνπο ιφγσ ξχπαλζεο. Δίλαη γεγνλφο φηη ν πιεζπζκφο ηεο γεο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ 20νπ αηψλα ηξηπιαζηάζηεθε θαη απηφ είρε ζαλ απνηέιεζκα ε ρξήζε ηνπ λεξνχ λα εμαπιαζηαζηεί. Πνιινί έρνπλ πξνβιέςεη φηη ην θαζαξφ λεξφ ζα γίλεη ην πεηξέιαην ηνπ κέιινληνο. χκθσλα µε ηελ έξεπλα ηεο UNESCO πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε ην 2003 γηα ηα παγθφζκηα απνζέκαηα λεξνχ, ππνινγίδεηαη φηη ζηα επφκελα 20 ρξφληα ε πνζφηεηα ηνπ λεξνχ πνπ αλαινγεί ζηνλ θαζέλα πξνβιέπεηαη λα κεησζεί θαηά 30%. ήκεξα έλα πνζνζηφ πεξίπνπ 40% απφ ηνπο αλζξψπνπο πνπ δνπλ ζηε γε δελ έρνπλ επαξθέο λεξφ αθφκα θαη γηα ππνηππψδε πγηεηλή. χκθσλα µε ηνλ Παγθφζκην Οξγαληζκφ Τγείαο θαη ηε UNICEF 1,1 δηζ. άλζξσπνη δνπλ ρσξίο πξφζβαζε ζε θαζαξφ πφζηκν λεξφ, 2,2 εθαη. άλζξσπνη ην 2002 πέζαλαλ απφ αζζέλεηεο πνπ ζρεηίδνληαη µε ηελ θαηαλάισζε κνιπζκέλνπ λεξνχ ή µε μεξαζία. Δηθόλα 3.4 Κόθθηλν = Φπζηθή ιεηςπδξία,κίηξηλν = Οηθνλνκηθή ιεηςπδξία, Μπιε = ιίγν έσο θαζόινπ ιεηςπδξία, Λεπθό = Γελ ππάξρνπλ εθηηκήζεηο

55 Δηθόλα 3.5 Ζ ξαγδαία ινηπφλ αχμεζε ηνπ πιεζπζκνχ ηεο γεο ζε ζπλδπαζκφ µε ηελ κφιπλζε ηνπ πεξηβάιινληνο, ηηο αθξαίεο κεηεσξνινγηθέο κεηαβνιέο, ηελ θαθή δηαρείξηζε ησλ πδαηηθψλ πφξσλ θαη ηηο πξνζσξηλέο θαη µε απνηειεζκαηηθέο ιχζεηο είλαη θάπνηα απφ ηα ζεκαληηθφηεξα αίηηα πνπ νδήγεζαλ ζηελ ιεηςπδξία θαη ψζεζαλ ηηο θπβεξλήζεηο πνιιψλ ρσξψλ αλά ηνλ θφζκν λα εληείλνπλ ηηο πξνζπάζεηέο ηνπο ζηελ αλαδήηεζε θαη αλάπηπμε ελαιιαθηηθώλ πεγώλ ύδξεπζεο. 3.4 Λύζεηο γηα ηελ αληηκεηώπηζε ηεο ιεηςπδξίαο Κάπνηεο ελαιιαθηηθέο ιχζεηο πνπ εθαξκφζηεθαλ θαηά θαηξνχο φπσο ε θαηαζθεπή ιηκλνδεμακελψλ θαη θξαγκάησλ ζηηο πεξηζζφηεξεο θνξέο ζεσξήζεθαλ αλίθαλεο λα ιχζνπλ ην πξφβιεκα αθνχ πξνυπνζέηνπλ ηελ χπαξμε πνηακψλ ρεηκάξξσλ ή φκβξησλ πδάησλ ηα νπνία επίζεο ιηγνζηεχνπλ. Δθηφο ινηπφλ απφ ηελ θαηαζθεπή θξαγκάησλ θαη ηελ κεηαθνξά µε δεμακελφπινηα ππάξρνπλ θαη άιιεο κέζνδνη πνπ κπνξνχκε λα αληηκεησπίζνπµε ην πξφβιεκα φπσο: Αθαιάησζε ηνπ ζαιαζζηλνχ λεξνχ Αλαθχθισζε ηνπ ρξεζηκνπνηεκέλνπ λεξνχ Σερλεηή βξνρή Πεξηζζφηεξν απνηειεζκαηηθή θαηαλνκή ηνπ δηαζέζηκνπ λεξνχ Αλαθχθισζε ησλ λεξψλ ησλ ππνλφκσλ γηα αξδεπηηθέο ρξήζεηο πιινγή ησλ λεξψλ απφ ηηο πιεκκχξεο 3.5 Αλαθπθιώζηκν λεξό Σν αλαθπθιψζηκν λεξφ έρεη εθαξκνγή:

56 ζηελ γεσξγία, ηελ βηνκεραλία, ζε νηθηαθέο ρξήζεηο. 3.6 Γθξη λεξό ηελ παξνχζα παξάγξαθν ζα παξνπζηαζηνχλ ν νξηζκφο, πνζνηηθά θαη πνηνηηθά ραξαθηεξηζηηθά κηαο ζεκαληηθήο ζπληζηψζαο ησλ θηηξηαθψλ (νηθηαθψλ) ιπκάησλ, ηνπ γθξίδνπ λεξνχ Οξηζκόο Γθξη λεξνύ (grey water) Γθξη νλνκάδεηαη ην εκηαθάζαξην λεξφ πνπ απνξξέεη απφ ηελ απνρέηεπζε ηνπ πιπληεξίνπ, ηνπ ληπηήξα, ηεο κπαληέξαο, ηεο ληνπδηέξαο θαη αιινχ. Ολνκάδεηαη έηζη ιφγσ ηεο ζνιεξφηεηάο ηνπ θαζψο θαη ηεο ζχζηαζήο ηνπ ε νπνία βξίζθεηαη κεηαμχ ηνπ θαζαξνχ πφζηκνπ λεξνχ (γλσζηνχ θαη σο ιεπθφ λεξφ, "white water") θαη ηνπ λεξνχ ησλ ιπκάησλ (γλσζηνχ θαη σο καχξν λεξφ, "black water"). Γίλεηαη θαηαλνεηφ φηη ην γθξη λεξφ είλαη ην λεξφ πνπ δελ πεξηέρεη θαζφινπ αλζξψπηλα απφβιεηα (νχξα, πεξηηηψκαηα) ή πςειά ξππαληηθά θνξηία (ιίπε, έιαηα, θιπ) φπσο απηά ηνπ λεξνρχηε ηεο θνπδίλαο. Γεληθά, ην γθξη λεξφ ελφο λνηθνθπξηνχ ζπληζηά ην 50-80% ηνπ λεξνχ πνπ νδεγείηαη ζηελ απνρέηεπζε, ην νπνίν κεηά απφ θαηάιιειε επεμεξγαζία κπνξεί λα επαλαρξεζηκνπνηεζεί ζηηο ίδηεο ρξήζεηο κε ην βξφρηλν λεξφ Πνζόηεηα γθξίδνπ λεξνύ Πεξίπνπ ην % ηνπ λεξνχ πνπ θαηαλαιψλεηαη ζε µηα θαηνηθία κεηαηξέπεηαη ζε γθξίδν λεξφ. πγθεθξηκέλα, ε αλεγκέλε παξνρή ηνπ γθξίδνπ λεξνχ θπκαίλεηαη κεηαμχ 60 θαη 120 ιίηξσλ / θάηνηθν / εκέξα (Friendler et al., 2006). Καηά ηνπο Hansen and Kjellerup (1994), ην θιάζκα ηνπ γθξίδνπ λεξνχ εθηηκάηαη φηη απνηειεί ην 75% ησλ παξαγφκελσλ νηθηαθψλ πγξψλ απνβιήησλ. Υξνληθή δηαθύµαλζε ηεο πνζόηεηαο : Δθηφο απφ ηηο εκεξήζηεο παξαγφκελεο πνζφηεηεο γθξίδνπ λεξνχ, ζεκαληηθφ ζηνηρείν γηα ηελ νξγάλσζε ηεο δηαρείξηζήο ηνπ απνηειεί θαη ε σξηαία δηαθχκαλζε θαζψο θαη νη ρξνληθέο ζηηγκέο ηεο εκέξαο ζηηο νπνίεο θνξπθψλεηαη ε παξαγσγή ηνπ γθξίδνπ λεξνχ απφ ηηο δηάθνξεο πεγέο ζπζθεπέο δξαζηεξηφηεηεο. Ζ κειέηε ησλ Butler et al. (1991) έδεημε φηη ε ρξήζε ηνπ ληπηήξα αθνινπζεί παξφκνην κνηίβν µε ηε ρξήζε ηνπ ινπηξνχ, παξνπζηάδνληαο µηα κεγάιε αηρκή ζηηο 7:00 θαη µηα δεχηεξε κηθξφηεξε ζηηο 23:00. Δπίζεο, άιιε µηα νκνηφηεηα είλαη φηη ε ρξήζε ηνπ ληπηήξα είλαη ζπλερήο θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο. Αλαθνξηθά µε ηελ κπαληέξα / ληνπδηέξα, ε ρξήζε δελ είλαη ζπλερήο θαη είλαη ζρεδφλ κεδεληθή ζην δηάζηεκα απφ 01:00 05.:0 πµ. Αθφκε, γηα ηε ζπγθεθξηκέλε ρξήζε, παξνπζηάδεηαη µηα ζεκαληηθή αηρκή γχξσ ζηηο 7.00 πµ. Απφ ηε ζπγθεθξηκέλε κειέηε, δελ ππάξρνπλ ζηνηρεία γηα ηε ζπρλφηεηα ρξήζεσλ θαη ηηο αηρκέο γηα ηα πιπληήξηα ξνχρσλ Πνηνηεηα Γθξη λεξνύ νηθηαθήο ρξήζεο Σν γθξίδν λεξφ παξάγεηαη σο απνηέιεζκα ηνπ ηξφπνπ δσήο ησλ αηφµσλ πνπ δηαβηνχλ ζε µηα θαηνηθία, ησλ πξντφλησλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θαη ηεο

57 θχζεο ησλ εγθαηαζηάζεσλ θαη ζπζθεπψλ. Καη επέθηαζε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ παξνπζηάδνπλ κεγάιε κεηαβιεηφηεηα θαη εμαξηψληαη θαηά βάζε απφ : 1. Σελ πνηφηεηα ηνπ πφζηκνπ λεξνχ 2 Σν είδνο ηνπ δηθηχνπ δηαλνκήο ηφζν ηνπ πφζηκνπ λεξνχ φζν θαη ηνπ γθξίδνπ λεξνχ (δηαξξνέο απφ ζσιελψζεηο, ρεκηθέο θαη βηνινγηθέο δηεξγαζίεο ζην βηνθίικ πνπ δεκηνπξγείηαη ζηα ηνηρψκαηα ησλ ζσιήλσλ) 3. Σηο δξαζηεξηφηεηεο πνπ πξαγκαηνπνηνχληαη ζηελ νηθία. Οη νπζίεο πνπ αληρλεχνληαη ζην γθξίδν λεξφ πνηθίινπλ αλάινγα µε ηελ πεγή θαη ζπλδένληαη άκεζα µε ηνλ εθάζηνηε ηξφπν δσήο, ηα έζηκα, ηηο πθηζηάκελεο εγθαηαζηάζεηο θαη µε ηε ρξήζε ρεκηθψλ νηθηαθψλ πξντφλησλ. Ζ ζχλζεζε ηνπ γθξίδνπ λεξνχ πνηθίιεη ζεκαληηθά ζην ρξφλν θαη ην ρψξν εμαηηίαο ησλ δηαθπκάλζεσλ ηεο πδαηηθήο θαηαλάισζεο ζε ζρέζε µε ηηο απνξξηπηφκελεο πνζφηεηεο νπζηψλ. ηνλ παξαθάησ πίλαθα 3.6 παξαηίζεληαη ηα απνηειέζκαηα απφ κεηξήζεηο θπζηθψλ, ρεκηθψλ θαη µκηθξνβηνινγηθψλ παξακέηξσλ ηνπ γθξίδνπ λεξνχ απφ πνηθίιεο πεγέο, φπσο έρνπλ πξνθχςεη απφ ηα απνηειέζκαηα δηαθφξσλ εξεπλψλ. Δηδηθφηεξα, εθηφο απφ ηηο ηηκέο πνπ αθνξνχλ ζην γθξίδν λεξφ δίλνληαη θαη ηηκέο γηα ηελ θαζεκία απφ ηηο ζπληζηψζεο ηνπ. Πεγή BOD (mg/l) Αησξνχµελα ζηεξεά SS (mg/l) Θνιφηεηα (NTU) TC (cfu/100ml) Γθξί λεξφ απφ πνηθίιεο πεγέο (154) (113) (84) (10 7 ) Μπάλην (161) (53) (53) (10 3 ) Νηνπδηέξα (155) (173) (131) (10 4 ) Νηπηήξαο (138) (183) (133) (10 5 ) Κνπδίλα (891) (528) - - Πιπληήξηα (276) (238) (254) (10 5 ) Standard s < 10 < 10 < 2 Με αληρλεχζηµα Πίλαθαο 3.6 Όπσο παξαηεξείηαη απφ ηε κειέηε ησλ παξαπάλσ απνηειεζκάησλ, νη

58 δηάθνξεο παξάκεηξνη πνπ ραξαθηεξίδνπλ ηε ζχζηαζε ηνπ γθξίδνπ λεξνχ παξνπζηάδνπλ κεγάιε κεηαβιεηφηεηα. πγθεθξηκέλα, ην βηνρεκηθά απαηηνχκελν νμπγφλν BOD θπκαίλεηαη απφ mg/l, ε ζνιφηεηα θπκαίλεηαη απφ NTU θαη ηα νιηθά θνινβαθηεξίδηα cfu/100ml. (Pidou, 2006). ηηο παξαθάησ παξαγξάθνπο αλαιχνληαη δηεμνδηθά νη θπζηθέο, ρεµηθέο θαη κηθξνβηνινγηθέο παξάκεηξνη ηνπ γθξίδνπ λεξνχ Φπζηθέο παξάκεηξνη γθξίδνπ λεξνύ Θεξκνθξαζία : Οη πην πςειέο ηηκέο απηνχ ηνπ εχξνπο ζεξκνθξαζηψλ νθείιεηαη ζηε ρξήζε ζεξκνχ λεξνχ γηα ιφγνπο πξνζσπηθήο πγηεηλήο (ζεξκφ λεξφ ζηελ εθξνή κπαληέξαο / ληνπδηέξαο). Απηή ε ζρεηηθά πςειή ζεξκνθξαζία κπνξεί λα πξνθαιέζεη πξνβιήκαηα επεηδή δεκηνπξγεί επλντθέο ζπλζήθεο γηα ηελ αλάπηπμε ησλ κηθξνβίσλ, θαζψο ν ξπζκφο αλάπηπμεο ηεο πιεηνλφηεηαο ησλ κηθξννξγαληζκψλ εμαξηάηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία θαη κάιηζηα απμάλεηαη µε ηελ αχμεζή ηεο. Αθφκε, νη πςειέο ζεξκνθξαζίεο κπνξνχλ λα νδεγήζνπλ ζηελ θαηαθξήκληζε ηνπ αλζξαθηθνχ αζβεζηίνπ(caco 3 ), θαζψο ε δηαιπηφηεηά ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ άιαηνο αιιά θαη θάπνησλ άιισλ αλφξγαλσλ αιάησλ κεηψλεηαη µε ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Θνιόηεηα : Ζ ζνιφηεηα γηα ην αλάκηθην γθξίδν λεξφ έρεη κέζε ηηκή πνπ είλαη εμαηξεηηθά πςειή εάλ ζπγθξηζεί µε ηελ αληίζηνηρε ησλ αλάκηθησλ πγξψλ απνβιήησλ ή εθείλε ηνπ πφζηκνπ αλεπεμέξγαζηνπ λεξνχ. Σν εχξνο κεγέζνπο ησλ ζσκαηηδίσλ πνπ πξνθαιεί ηε ζνιφηεηα θπµαίλεηαη βάζεη µειεηψλ απφ 5 έσο 200 µm.δπηπιένλ απφ δείγκαηα γθξίδνπ λεξνχ κπαληέξαο, πξνθχπηεη φηη ην κέγεζνο ησλ ζσκαηηδίσλ ζε απηφ θπκαίλεηαη απφ10 έσο 100 µm θαη φηη ηα µφξηα ησλ ελψζεσλ ζην αλάκηθην γθξίδν λεξφ έρνπλ µνξηαθφ βάξνο πνπ είλαη γεληθά κηθξφηεξν απφ 3 kda. ηεξεά : Οη ηηκέο ησλ αησξνχκελσλ ζηεξεψλ ζην γθξίδν λεξφ πνηθίινπλ µε βάζε, ελψ νη πςειφηεξεο ηηκέο παξαηεξνχληαη ζηηο εθξνέο πνπ πξνθχπηνπλ απφ ην πιπληήξην ξνχρσλ θαη ηελ θνπδίλα. Ζ εθξνή ηνπ πιπληεξίνπ κπνξεί λα πεξηέρεη άκκν θαη άξγηιν πξνεξρφκελν απφ ηα πθάζκαηα θαη δεφιηζνπο απφ ηα απνξξππαληηθά. Ζ εθξνή ηνπ λεξνρχηε ηεο θνπδίλαο κπνξεί λα πεξηέρεη άκκν θαη άξγηιν απφ ην πιχζηκν ιαραληθψλ, ππνδεκάησλ θ.α. Αλαθνξηθά µε ηα νιηθά ζηεξεά, νη πςειφηεξεο ηηµέο παξαηεξήζεθαλ ζηελ εθξνή ηεο θνπδίλαο ηφζν απφ ην λεξνρχηε φζν θαη απφ ην πιπληήξην πηάησλ Υεκηθέο παξάκεηξνη γθξίδνπ λεξνύ ph : Σν γθξίδν λεξφ πνπ παξάγεηαη απφ ην πιπληήξην ξνχρσλ είλαη αιθαιηθφ θαη ραξαθηεξίδεηαη απφ ph πνπ θπκαίλεηαη κεηαμχ 8 θαη 10, ελψ άιινη ηχπνη γθξίδνπ λεξνχ έρνπλ ρακειφηεξεο ηηµέο. Σν ph ηνπ γθξίδνπ λεξνχ εμαξηάηαη άκεζα απφ ην ph θαη ηελ αιθαιηθφηεηα ηνπ λεξνχ ηνπ δηθηχνπ. Οη πςειέο ηηκέο ph πνπ παξαηεξνχληαη ζην γθξίδν λεξφ ηνπ πιπληεξίνπ ξνχρσλ ππνδειψλεη φηη ε ρξήζε ρεκηθψλ είλαη θαζνξηζηηθήο ζεκαζίαο. BOD & COD : Πξέπεη λα αλαθεξζεί φηη ππάξρνπλ ζεκαληηθέο δηαθνξέο κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ ηχπσλ γθξίδνπ λεξνχ. Οη ρακειφηεξεο ηηκέο νξγαληθνχ θνξηίνπ θαηαγξάθνληαη ζηελ εθξνή ηε κπαληέξαο / ληνπδηέξαο, ελψ νη πςειφηεξεο ζηελ εθξνή ηνπ λεξνρχηε. Σν κεγαιχηεξν κέξνο ηνπ COD πξνέξρεηαη απφ ηα δηάθνξα ρεκηθά πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ θαηνηθία

59 φπσο ηα απνξξππαληηθά ξνχρσλ θαη πηάησλ. Σν απνηέιεζκα είλαη φηη ην COD ηνπ γθξίδνπ λεξνχ αλακέλεηαη λα έρεη εμίζνπ πςειή ηηκή µε ηα αλάκηθηα πγξά νηθηαθά απφβιεηα. Σα επξήκαηα απηά δείρλνπλ φηη νη δηάθνξεο ζπληζηψζεο ηνπ γθξίδνπ λεξνχ κπνξεί λα είλαη θαηάιιειεο γηα δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο επαλαρξεζηκνπνίεζεο απαηηψληαο δηαθνξεηηθά επίπεδα επεμεξγαζίαο αλάινγα βέβαηα µε ηνλ ηχπν ηνπ γθξίδνπ λεξνχ αιιά θαη ηε ρξήζε ηνπ επεμεξγαζκέλνπ λεξνχ (άξδεπζε, θαζαξηζκφο ηνπαιέηαο) Άδσην (N) : Σν νιηθφ άδσην ζην γθξίδν λεξφ είλαη ρακειφηεξν ζε ζρέζε µε ηελ αληίζηνηρε ηηκή ζηα νηθηαθά πγξά απφβιεηα (0,6 74 θαη mg/l αληίζηνηρα). Ζθχξηα πεγή αδψηνπ ζηα νηθηαθά πγξά απφβιεηα, ηα νχξα, δελ πεξηιακβάλεηαη ζε θακία απφ ηηο γθξίδεο εθξνέο µε βάζε ηνλ νξηζκφ ηνπ γθξίδνπ λεξνχ. Σα πγξά απφβιεηα ηεο θνπδίλαο ζπκβάιινπλ ζην κέγηζην βαζκφ ζηελ αχμεζε ηεο ζπγθέληξσζεο αδψηνπ ζην γθξίδν λεξφ (εχξνο ζπγθέληξσζεο mg/l). Οη ρακειφηεξεο ηηκέο αδψηνπ παξαηεξνχληαη ζην γθξίδν λεξφ πνπ πξνέξρεηαη απφ ηε κπαληέξα/ληνπδηέξα θαη ην πιπληήξην ξνχρσλ Φώζθνξνο (P) :Σα απνξξππαληηθά ξνχρσλ είλαη ε θχξηα πεγή θσζθνξηθψλ ζην γθξίδν λεξφ ζηηο ρψξεο πνπ δελ έρνπλ απαγνξεχζεη αθφκε ηα απνξξππαληηθά πνπ πεξηέρνπλ θψζθνξν. πγθεληξψζεηο νιηθνχ θσζθφξνπ κεηαμχ 6θαη 13 mg/l είλαη ζπλήζεηο ζηα ζπκβαηηθά πγξά νηθηαθά απφβιεηα ζε πεξηνρέο φπνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απνξξππαληηθά µε θψζθνξν. Αληίζεηα, ζε πεξηνρέο φπνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απνξξππαληηθά ρσξίο θψζθνξν, νη αληίζηνηρε ζπγθέληξσζε θπκαίλεηαη απφ 4 έσο 14 mg/l. Μέηαιια & άιια εδαθηθά ζηνηρεία : Οη ζπγθεληξψζεηο κεηάιισλ θαη άιισλ ζηνηρείσλ εμαξηψληαη ζε κεγάιν βαζκφ απφ ηελ πνηφηεηα ηνπ λεξνχ πνπ πξνέξρεηαη απφ ην δίθηπν. Ηδηαίηεξα, ε εθξνή απφ ην πιπληήξην ξνχρσλ παξνπζηάδεη απμεκέλα επίπεδα λαηξίνπ ζπγθξηλφκελε µε άιιεο γθξίδεο εθξνέο. Ζ παξνπζία λαηξίνπ ζηελ εθξνή ηνπ πιπληεξίνπ νθείιεηαη ζηε ρξήζε ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ζηνηρείνπ σο θαηηφληνο γηα ηε δεκηνπξγία δεζκνχ µε ηα ηαζηελεξγά αληφληα πνπ πεξηέρνληαη ζηα απνξξππαληηθά ξνχρσλ µε ηε κνξθή ζθφλεο θαη ζηε ρξήζε ηνπ ρισξηνχρνπ λαηξίνπ γηα ηε δηεξγαζία ηεο ηνληναληαιιαγήο. Ξελνβηνηηθέο νξγαληθέο ελώζεηο Με ηνλ φξν μελνβηνηηθέο νξγαληθέο ελψζεηο αλαθεξφκαζηε ζε µηα νκάδα νξγαληθψλ ελψζεσλ νη νπνίεο δελ ππάξρνπλ θπζηνινγηθά ζην γθξίδν λεξφ αιιά εηζάγνληαη ζε απηφ µέζσ ηεο ρξήζεο κηαο πιεζψξαο ρεκηθψλ πξντφλησλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζην ζχγρξνλν λνηθνθπξηφ ζε θαζεκεξηλή βάζε. Ζ θπξίαξρε πεγή ησλ μελνβηνηηθψλ νξγαληθψλ ελψζεσλ αλακέλεηαη φηη είλαη ηα δηάθνξα ρεκηθά πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζην λνηθνθπξηφ, αλαθέξνληαο σο ραξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα ηα απνξξππαληηθά ξνχρσλ, ηα καιαθηηθά πθαζκάησλ, ηα πγξά πηάησλ, ηα απνξξππαληηθά γηα ηνλ θαζαξηζκφ ηνπ ζπηηηνχ, ηα ζακπνπάλ, ηα ζαπνχληα, ηηο νδνληφθξεκεο αιιά θαη ηηο βαθέο, αξψκαηα θαη ζπληεξεηηθά. ηελ εθξνή ηεο θνπδίλαο πεξηέρνληαη ιηπίδηα (ηα νπνία πξνέξρνληαη απφ ηε δηάζπαζε ησλ ιηπψλ θαη ησλ ειαίσλ), ηζάη, θαθέο, δηαιπηφ άκπιν, γαιαθηνθνκηθά πξντφληα θαη γιπθφδε, ελψ ε εθξνή ηνπ πιπληεξίνπ ξνχρσλ πεξηέρεη µηα πνηθηιία απφ απνξξππαληηθά, αξψκαηα θαη ιεπθαληηθέο χιεο. Μειεηψληαο ηα απνηειέζκαηα έξεπλαο ζρεηηθά µε ηηο μελνβηνηηθέο νξγαληθέο ελψζεηο ηνπ γθξίδνπ λεξνχ πξνεξρφκελνπ απφ ηελ εθξνή ηνπ κπάληνπ

60 (ληνπδηέξεο θαη ληπηήξεο), ζεκεηψλνπκε φηη εληνπίζηεθαλ ζρεδφλ 200 δηαθνξεηηθέο ελψζεηο ηεο θαηεγνξίαο απηήο ζε δείγκαηα γθξίδνπ λεξνχ Δπαλαρξεζηκνπνίεζε γθξίδνπ λεξνύ ηελ παγθφζκηα ζθελή, ε Ηαπσλία, νη Ζ.Π.Α. θαη ε Απζηξαιία βξίζθνληαη ζηελ 1 ε ζέζε αλαθνξηθά µε ηελ επαλαρξεζηκνπνίεζε γθξίδνπ λεξνχ (Mustow et al., 1997).Άιιεο ρψξεο πνπ εκπιέθνληαη ζηελ ελεξγφ έξεπλα γηα ην γθξίδν λεξφ είλαη ν Καλαδάο, ην Ζλσµέλν Βαζίιεην, ε Γεξµαλία θαη ε νπεδία (Dixon et al, 1999). ε θαλνληζηηθφ θαη λνκηθφ επίπεδν, ε ρξήζε γθξίδνπ λεξνχ έρεη θεξδίζεη έλα βαζκφ απνδνρήο ζηηο Ζ.Π.Α. θαη ηελ Απζηξαιία. Απηφ είλαη εκθαλέο ζην California Plumbing Code (California Building Standards Commission b, 2010) θαη ζην Australian General Guidelines for Domestic GW reuse (Master Plumbers and Mechanical Services Association of Australia (MPMSAA) & RMIT University, 2008). Δπίζεο, ζε ρψξεο φπσο ε ανπδηθή Αξαβία, ε Κχπξνο θαη ε Ηνξδαλία ρξεζηκνπνηνχληαη ζπζηήκαηα γθξίδνπ λεξνχ ζε ηνπηθφ επίπεδν γηα ηε βειηηζηνπνίεζε ηεο πδαηηθήο ρξήζεο, σζηφζν, νη θαηεπζπληήξηεο γξακκέο θαη νη ηερλνινγηθέο πξνδηαγξαθέο βξίζθνληαη ζε πξψηκν αθφκε ζηάδην. Θα πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ε θάζε ρψξα έρεη θαη δηαθνξεηηθφ ιφγν γηα ηνλ νπνίν πηνζεηεί ηελ επαλαρξεζηκνπνίεζε γθξίδνπ λεξνχ. γηα παξάδεηγκα, ε ηαπσληθή πξσηνβνπιία γηα ηελ επαλαρξεζηκνπνίεζε γθξίδνπ λεξνχ ήηαλ απνηέιεζκα ησλ αλαγθψλ ελφο πιεζπζκνχ πςειήο ππθλφηεηαο θαη ηνπ πεξηνξηζκέλνπ ρψξνπ, ελψ νη αληίζηνηρεο πξσηνβνπιίεο ζηηο Ζ.Π.Α., ηελ Απζηξαιία, ηελ ανπδηθή Αξαβία θη ηελ Ηνξδαλία ιήθζεθαλ σο µηα άκεζε απάληεζε ζηηο ζπλζήθεο μεξαζίαο αιιά θαη ζηηο αθαλφληζηεο πξνζπάζεηεο επαλαρξεζηκνπνίεζεο ηνπ νηθηαθνχ γθξίδνπ λεξνχ γηα αξδεπηηθφ ζθνπφ. σζηφζν, θαίλεηαη φηη νξηζκέλεο πξσηνβνπιίεο επαλαρξεζηκνπνίεζεο γθξίδνπ λεξνχ δελ επηθεληξψλνληαη ζηελ επίηεπμε ελφο πεξηζζφηεξν βηψζηκνπ κέιινληνο αιιά απνηεινχλ ζπαζκσδηθέο, βξαρχρξνλεο αληηδξάζεηο απέλαληη ζηελ έιιεηςε λεξνχ (Dixon et al., 1999). 3.7 Σερλνινγίεο επεμεξγαζίαο γθξίδνπ λεξνύ Σα πξψηα ζπζηήκαηα επεμεξγαζίαο θαη επαλαρξεζηκνπνίεζεο γθξίδνπ λεξνχ αξηζκνχλ ηελ χπαξμή ηνπο ήδε απφ ηε δεθαεηία ηνπ 1970 (Arika et al., 1977, Hall et al., 1974, Hypes et al.,1975, Winneberger et al.,1974). Οη πξψηεο ηερλνινγίεο πνπ κειεηήζεθαλ ήηαλ θπξίσο επηινγέο θπζηθήο επεμεξγαζίαο φπσο ε ρνλδξνεηδήο δηήζεζε θαη ε ρξήζε κεκβξαλψλ ζπλδπαζκέλεο µε απνιχκαλζε. Αξγφηεξα, ηηο δεθαεηίεο ηνπ 80 θαη ηνπ 90, εμεηάζηεθαλ ηερλνινγίεο πνπ βαζίδνληαη ζε βηνινγηθέο κεζφδνπο επεμεξγαζίαο φπσο νη πεξηζηξεθφκελνη βηνινγηθνί δίζθνη, αεξφβηα βηνινγηθά θίιηξα θαη αεξφβηνη βηναληηδξαζηήξεο. Σελ ίδηα πεξίνδν, απινί θπζηθνί δηαρσξηζηέο ζπλδπαζκέλνη µε ζπζηήκαηα απνιχκαλζεο εγθαηαζηάζεθαλ ζε κεκνλσκέλεο θαηνηθίεο. ηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 90, παξαηεξήζεθε αχμεζε ησλ κειεηψλ πνπ αθνξνχζαλ πξνρσξεκέλεο ηερλνινγίεο επεμεξγαζίαο φπσο νη βηναληηδξαζηήξεο κεκβξαλψλ (ζπζηήκαηα MBR) αιιά θαη θάπνηεο πην νηθνλνκηθέο εθηεηακέλεο ηερλνινγίεο φπσο ε ρξήζε θαιακψλσλ θαη ιηκλψλ. σζηφζν, αλαηξέρνληαο ζηελ βηβιηνγξαθία, µφλνλ 3 ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ρεκηθέο κεζφδνπο επεμεξγαζίαο

61 θαηαγξάθνληαη Οη ηερλνινγίεο πνπ εθακµφδνληαη γηα ηελ επεμεξγαζία ηνπ γθξίδνπ λεξνχ πεξηιακβάλνπλ απιά, θπζηθά, ρεκηθά, βηνινγηθά θαη εθηεηακέλα ζπζηήκαηα. ηηο πεξηζζφηεξεο απφ απηέο ηηο ηερλνινγίεο πξνεγείηαη έλα ζηάδην πξνεπεμεξγαζίαο θαη έπεηαη έλα ζηάδην απνιχκαλζεο, σο έλα είδνο κεηά επεμεξγαζίαο γηα λα απνθεπρζνχλ ηα πξνβιήκαηα έκθξαμεο. ηάδηα πξνεπεμεξγαζίαο φπσο ε ζεπηηθή δεμακελή, ηα ζαθφθηιηξα, νη εζράξεο θαη ηα δηάθνξα θίιηξα εθαξκφδνληαη γηα λα κεηψζνπλ ηελ πνζφηεηα ησλ ζσκαηηδίσλ, ησλ ιηπψλ θαη ησλ ειαίσλ πνπ θαηαιήγνπλ ζην εθάζηνηε ζχζηεκα θπξίσο επεμεξγαζίαο. ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη αλαιπηηθά νη δηάθνξεο ηερλνινγίεο Απιά ζπζηήκαηα Οη απιέο ηερλνινγίεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ αλαθχθισζε ηνπ γθξίδνπ λεξνχ είλαη νπζηαζηηθά ζπζηήκαηα 2 ζηαδίσλ πνπ βαζίδνληαη α) ζηε ρνλδξνεηδή δηήζεζε ή θαζίδεζε µε ζθνπφ ηελ απνκάθξπλζε ησλ κεγαιχηεξσλ ζε κέγεζνο ζηεξεψλ θαη β )ζηελ απνιχκαλζε ηεο πξνθχπηνπζαο εθξνήο. Γεληθά, ε βαζηθή αξρή ιεηηνπξγίαο ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ είλαη ν κηθξφο ρξφλνο παξακνλήο, έηζη ψζηε λα µε κεηαβάιιεηαη ε θχζε ηνπ γθξίδνπ λεξνχ θαη ε ειάρηζηε απαηηνχκελε επεμεξγαζία. ηα ζπζηήκαηα απηά, ην ρνλδξνεηδέο θίιηξν είλαη ζπλήζσο µηα κεηαιιηθή εζράξα ελψ ε απνιχκαλζε ζπληειείηαη µε ρξήζε ρισξίνπ ή βξσκίνπ. Ο Mars (2004), αλαθέξεη φηη ηα απιά ζπζηήκαηα ζηε Γπηηθή Απζηξαιία κπνξεί λα πεξηνξίδνληαη κφλνλ ζε µηα ρνλδξνεηδή δηήζεζε ή ζηε ρξήζε κηαο δεμακελήο θαζίδεζεο φπνπ βέβαηα ην ηνπηθφ λνκνζεηηθφ πιαίζην επηηξέπεη ηε ζηνηρεηψδε επεμεξγαζία ηνπ γθξίδνπ λεξνχ γηα επαλαρξεζηκνπνίεζε ζε ππνεπηθαλεηαθή άξδεπζε. Ζ εηθφλα 3.7 πνπ αθνινπζεί παξνπζηάδεη ζπλήζεηο δηαηάμεηο απιψλ ηερλνινγηψλ επεμεξγαζίαο γθξίδνπ λεξνχ. Δηθόλα 3.7 Απιέο ηερλνινγίεο επεμεξγαζίαο γθξίδνπ λεξνύ Οη απιέο ηερλνινγίεο παξέρνπλ κφλνλ πεξηνξηζκέλε επεμεξγαζία ηνπ γθξίδνπ λεξνχ αλαθνξηθά µε ηα νξγαληθά θαη ηα ζηεξεά. Δηδηθφηεξα, ζηε βηβιηνγξαθία αλαθέξνληαη κέζεο ηηκέο απνκάθξπλζεο ηεο ηάμεο ηνπ 70%, 56% θαη 49% γηα ην ρεκηθά απαηηνχκελν νμπγφλν (COD), ηα αησξνχκελα ζηεξεά (SS) θαη ηε ζνιφηεηα (turbidity) αληίζηνηρα. Δληνχηνηο, ζεκαληηθή κείσζε ησλ κηθξννξγαληζκψλ έρεη αλαθεξζεί ζην ζηάδην ηεο απνιχκαλζεο, µε ηα νιηθά θνινβαθηεξίδηα λα θπκαίλνληαη θάησ απφ ην επίπεδν ησλ 50 cfu/100 ml ζηηο επεμεξγαζκέλεο εθξνέο. ηνλ πίλαθα 3.7 πνπ αθνινπζεί ζεκεηψλνληαη νη ηηκέο πνηνηηθψλ παξακέηξσλ εηζξνήο θαη εθξνήο νξηζκέλσλ

62 απιψλ ζπζηεκάησλ επεμεξγαζίαο γθξίδνπ λεξνχ. Πίνακας 3.8 Σα ζπζηήκαηα απηά είλαη πξνηηκφηεξν λα ιεηηνπξγνχλ ζε κηθξή θιίκαθα, φπσο γηα παξάδεηγκα ζε έλα ηππηθφ λνηθνθπξηφ. Δπίζεο, ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα λα επεμεξγάδνληαη γθξίδεο εθξνέο κηθξνχ ξππαληηθνχ θνξηίνπ πνπ πξνέξρνληαη απφ κπαληέξεο, ληνπδηέξεο θαη ληπηήξεο µε επαθφινπζεο δξαζηεξηφηεηεο επαλαρξεζηκνπνίεζεο ηελ άξδεπζε θαη ηελ ηξνθνδνζία ζηα θαδαλάθηα ησλ ινπηξψλ. Χζηφζν, ν πδξαπιηθφο ρξφλνο παξακνλήο (HRT) ζα πξέπεη λα είλαη κηθξφο, ζπγθξηλφκελνο µε ηελ απιφηεηα ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ Σα απιά ζπζηήκαηα αλαθχθισζεο ηνπ γθξίδνπ λεξνχ πξνσζνχληαη ζηελ αγνξά γηα ην ιφγν φηη είλαη απιά ζηε ρξήζε θαη έρνπλ κηθξφ ιεηηνπξγηθφ θφζηνο. Χζηφζν,ππάξρνπλ παξαδείγκαηα φπνπ ε εθαξκνγή απιψλ ζπζηεκάησλ ζε επίπεδν λνηθνθπξηνχ δελ ήηαλ νηθνλνκηθά βηψζηκε, ελψ ε εγθαηάζηαζε ζπζηήκαηνο απιήο ηερλνινγίαο ζε επίπεδν μελνδνρεηαθήο κνλάδαο εμαζθάιηζε ζεκαληηθφ θέξδνο απφ ηελ εμνηθνλφκεζε λεξνχ θαη ην δηάζηεκα απφζβεζεο ππνινγίζηεθε ζηα 14 ρξφληα. Γεληθά, ε δηήζεζε ηνπ γθξίδνπ λεξνχ απφ κφλε ηεο δελ ζεσξείηαη επαξθήο γηα λα εγγπεζεί ηελ επαξθή κείσζε ηεο νξγαληθήο ξχπαλζεο ηνπ γθξίδνπ λεξνχ πξνθεηκέλνπ λα παξεκπνδηζηεί ε βηνινγηθή αλάπηπμε ζηα δίθηπα δηαλνκήο ηεο επεμεξγαζκέλεο εθξνήο. Σν λεξφ κεηά ηελ επεμεξγαζία ζπλερίδεη λα εκθαλίδεη πςειέο ηηκέο νξγαληθνχ θνξηίνπ θαη ζνιφηεηαο, πεξηνξίδνληαο ηελ απνηειεζκαηηθφηεηα ηεο ρεκηθήο απνιχκαλζεο γηα 2 ιφγνπο. Σν γθξίδν λεξφ πεξηέρεη ζπζζσκαηψκαηα µε κέγεζνο κεγαιχηεξν απφ 40 µm, ηα νπνία είλαη γλσζηφ φηη κεηψλνπλ ηελ απνηειεζκαηηθφηεηα ηεο απνιχκαλζεο θαζψο ην απνιπκαληηθφ µέζν δελ κπνξεί λα δηεηζδχζεη ζην εζσηεξηθφ ησλ ζπζζσκαησκάησλ απηψλ θαη λα ζαλαηψζεη ηνπο παζνγφλνπο

63 κηθξννξγαληζκνχο Ζ χπαξμε νξγαληθνχ θνξηίνπ ζην γθξίδν λεξφ δεκηνπξγεί απαίηεζε γηα απνιπκαληηθφ µέζν, θαζψο ζηελ πεξίπησζε ηνπ ρισξίνπ ε αιιειεπίδξαζή ηνπ µε ηηο νξγαληθέο ελψζεηο δεκηνπξγεί παξαπξντφληα (ρισξακίλεο, THM s), ηα νπνία έρνπλ κηθξφηεξε απνιπκαληηθή ηθαλφηεηα θαη δπζκελείο επηδξάζεηο ζηνλ αλζξψπηλν νξγαληζκφ Υεκηθά ζπζηήκαηα Σξία είλαη ηα θπξηφηεξα ζρήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηερλνινγία ρεκηθψλ γηα ηελ επεμεξγαζία ηνπ γθξίδνπ λεξνχ. Γπν απφ απηά βαζίδνληαη ζηελ θξνθίδσζε µε ρξήζε αξγηιίνπ. ηελ εηθφλα 3.9 πνπ αθνινπζεί παξνπζηάδεηαη ε δηάηαμε ελφο ηππηθνχ ρεκηθνχ ζπζηήκαηνο. Δηθόλα 3.9 Γηάηαμε ηππηθνύ ρεκηθνύ ζπζηήκαηνο Αλαθνξηθά µε ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ ρεκηθψλ ζπζηεκάησλ πνπ εληνπίζηεθαλ ζηε βηβιηνγξαθία, ην έλα απφ απηά ηα δπν ζπζηήκαηα αξγηιίνπ ρξεζηκνπνηνχζε ζπλδπαζκφ θξνθίδσζεο - δηήζεζεο απφ ζηξψκα άκκνπ θαη θνθθψδε ελεξγφ άλζξαθα (GAC) γηα ηελ επεμεξγαζία λεξνχ πιπληεξίσλ. Σν δεχηεξν ζχζηεκα ζπλδχαδε ηελ ειεθηξηθή θξνθίδσζε µε απνιχκαλζε γηα ηελ επεμεξγαζία γθξίδνπ λεξνχ µε κηθξέο ζπγθεληξψζεηο ξχπσλ.σν ζχζηεµα παξείρε θαιή πνηφηεηα επεμεξγαζίαο ηνπ γθξίδνπ λεξνχ µε ηειηθέο ζπγθεληξψζεηο βηνρεκηθψο απαηηνχκελνπ νμπγφλνπ (BOD) θαη αησξνχκελσλ ζηεξεψλ (SS) λα αγγίδνπλ ηα 9 mg/l θαη ε ζνιφηεηα ηα 4 NTU, ελψ ηα επίπεδα E. Coli ήηαλ θάησ απφ ηα αληρλεχζηκα φξηα. Σν πξψην ζχζηεκα ήηαλ επίζεο απνδνηηθφ, µε ηειηθέο ζπγθεληξψζεηο ηεο ηάμεο ησλ 10 mg/l γηα ην BOD θαη θάησ απφ 5 mg/l γηα ηα αησξνχκελα ζηεξεά, ελψ ην ζηάδην ηεο θξνθίδσζεο απφ µφλν ηνπ επηηχγραλε 51% κείσζε ηνπ BOD θαη 100% απνκάθξπλζε ησλ αησξνχκελσλ ζηεξεψλ. Απηέο νη δπν ηερλνινγίεο πέηπραλ ηα ζπγθεθξηκέλα απνηειέζκαηα µε ζρεηηθά κηθξνχο ρξφλνπο επαθήο (20 θαη 40 ιεπηά αληίζηνηρα). Σν ηξίην ρεκηθφ ζχζηεκα, βαζίδεηαη ζηε θσηνρεκηθή νμείδσζε µε δηνμείδην ηνπ ηηηαλίνπ (TiO 2 ) θαη ππεξηψδε αθηηλνβνιία θαη ηα απνηειέζκαηα ηεο επεμεξγαζίαο δείρλνπλ 90% κείσζε ησλ νξγαληθψλ θαη ηα νιηθά θνινβαθηεξίδηα λα θπκαίλνληαη ζηα 10 6 cfu/100 ml Φπζηθά ζπζηήκαηα Σα θπζηθά ζπζηήκαηα επεμεξγαζίαο κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε δπν

64 ππνθαηεγνξίεο : Σα ζπζηήκαηα µε ακκφθηιηξα θαη Σα ζπζηήκαηα µε κεκβξάλεο Πιενλέθηεκα ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ είλαη φηη ε ιεηηνπξγία ηνπο δελ δηαηαξάζζεηαη απφ πηζαλέο κεηαβνιέο ζηε ρεκηθή ζχζηαζε ηνπ γθξίδνπ λεξνχ φπσο ηα βηνινγηθά ζπζηήκαηα, πνπ ζηεξίδνληαη ζην κεηαβνιηζκφ κηθξννξγαληζκψλ (Jefferson et al. 1999). ηελ εηθφλα 3.10 πνπ αθνινπζεί παξνπζηάδνληαη ηππηθέο δηαηάμεηο θπζηθψλ ζπζηεκάησλ. Δηθόλα 3.10 Σππηθέο δηαηάμεηο θπζηθώλ ζπζηεκάησλ Βηνινγηθά ζπζηήκαηα Μηα κεγάιε πνηθηιία βηνινγηθψλ δηεξγαζηψλ έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ αλαθχθισζε γθξίδνπ λεξνχ. Βηνινγηθέο δηεξγαζίεο πξαγκαηνπνηνχληαη ζηα παξαθάησ ζπζηήκαηα : αληηδξαζηήξεο ζηαζεξήο θιίλεο ζπζηήκαηα βηνινγηθψλ δίζθσλ αλαεξφβηα θίιηξα ζπζηήκαηα δηαθνπηφκελεο ιεηηνπξγίαο (SBR) βηναληηδξαζηήξεο κεκβξαλψλ (MBR) αεξφβηα βηνινγηθά θίιηξα

65 Δηθόλα 3.11 Σππηθέο δηαηάμεηο βηνινγηθώλ ζπζηεκάησλ Σα βηνινγηθά ζπζηήκαηα ζπάληα ρξεζηκνπνηνχληαη απηνηειψο. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο, νη βηνινγηθέο δηεξγαζίεο έπνληαη θάπνησλ θπζηθψλ δηεξγαζηψλ φπσο ε θαζίδεζε ή ε εζράξσζε - πνπ απνηεινχλ ην ζηάδην ηεο πξνεπεμεξγαζίαο, θαη αθνινπζνχληαη απφ θάπνην είδνο απνιχκαλζεο. πλδπάδνληαη επίζεο θαη µε ακκφθηιηξα, ελεξγφ άλζξαθα, ηερλεηνχο πγξνβηφηνπνπο θαη κεκβξάλεο. Οη πδξαπιηθνί ρξφλνη παξακνλήο ζηα βηνινγηθά ζπζηήκαηα θπκαίλνληαη απφ 0,8ψξεο έσο 2,8 εκέξεο. Μεγαιχηεξνη ρξφλνη παξακνλήο παξαηεξνχληαη ζε ζπζηήκαηα πνπ επεμεξγάδνληαη γθξίδν λεξφ µε κεγαιχηεξεο ζπγθεληξψζεηο ξχπσλ φπσο είλαη ε εθξνή ηνπ πιπληεξίνπ ή θαη κηθηέο γθξίδεο εθξνέο. Χζηφζν, ν κέζνο ρξφλνο παξακνλήο ζε έλα βηνινγηθφ ζχζηεκα είλαη πεξίπνπ 19 ψξεο. Ζ νξγαληθή θφξηηζε έρεη βξεζεί φηη θπκαίλεηαη απφ 0,10 Kg/m 3 /d έσο 7,49 Kg/m 3 /d γηα ην COD θαη γηα ην BOD µεηαμχ 0,08 Kg/m 3 /d θαη 2,38 Kg/m 3 /d. 3.8 Οθέιε επαλαρξεζηκνπνίεζεο Γθξη Νεξνύ Ζ επαλαρξεζηκνπνίεζε ηνπ γθξη λεξνχ απνθέξεη πνιιά πιενλεθηήκαηα, κεξηθά απφ ηα νπνία θαηαγξάθνληαη παξαθάησ: Δμνηθνλνκείηαη λεξφ θαη κεηψλνληαη νη πνζφηεηεο θαηαλάισζεο πςειήο πνηφηεηαο πφζηκνπ λεξνχ κέζσ ηεο αληηθαηάζηαζεο ηνπ απφ ην παξαγφκελν γθξη λεξφ. Δηδηθφηεξα, ην λεξφ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε επίπεδν θαηνηθίαο πέξα απηνχ απφ ηηο ιεθάλεο (καχξν λεξφ) κπνξεί λα αλαθπθισζεί ζε εζσηεξηθνχο ή εμσηεξηθνχο ρψξνπο. Μεηψλεηαη ν φγθνο ησλ ιπκάησλ θαη ην αληίζηνηρν θφζηνο θαηαζθεπήο απνρεηεπηηθψλ δηθηχσλ κε ηελ επί ηφπνπ επεμεξγαζία ηνπ γθξη λεξνχ. Παξάιιεια απμάλεηαη ν ρξφλνο δσήο θαη ε ηθαλφηεηα ησλ ζεπηηθψλ ζπζηεκάησλ. πγθεθξηκέλα, ζηα δεκφζηα ζπζηήκαηα επεμεξγαζίαο ιπκάησλ,

66 ε κεησκέλε ξνή απηψλ νδεγεί ζε πςειφηεξε θαηεξγαζία απηψλ θαη κηθξφηεξν θφζηνο. Σν γθξη λεξφ απνηειεί έλαλ πνιχηηκν πφξν, ηφζν γηα ηελ αλάπηπμε θπηψλ φζν θαη γηα ηνλ εμσξατζκφ κηαο πεξηνρήο, ηδηαίηεξα φηαλ επηθξαηεί μεξφ θιίκα. Σν γθξη λεξφ φρη κφλν πεξηέρεη ην έλα δέθαην ηνπ αδψηνπ ζπγθξηηηθά κε ην καχξν λεξφ, άιια ε κηζή πνζφηεηα απηνχ είλαη νξγαληθή θαη δχλαηαη λα απνκαθξπλζεί κέζσ θηιηξαξίζκαηνο θαη βηνινγηθήο πξφζιεςεο απφ ηα θπηά. Σν γθξη λεξφ είλαη πινχζην ζε θσζθφξν, θάιην θαη άδσην θαζηζηψληαο ην θαιφ ζξεπηηθφ ζπζηαηηθφ ή πεγή ιηπάζκαηνο γηα αξδεπηηθνχο ζθνπνχο. Σα ηνπηθά ζπζηήκαηα επεμεξγαζίαο γθξη λεξνχ ειαηηψλνπλ ηε ρξήζε ηνπ πφζηκνπ λεξνχ ηφζν γηα ηε κεηαθνξά φζν θαη γηα ηελ επεμεξγαζία ησλ ιπκάησλ. Παξάιιεια, κεηψλεηαη θαη ε ελέξγεηα πνπ ρξεηάδεηαη γηα ηελ επεμεξγαζία θαη ηελ άληιεζε ιφγσ ηεο κείσζεο ηνπ φγθνπ ησλ ιπκάησλ. Μεηψλεηαη ε επηθαλεηαθή θαη ππφγεηα κφιπλζε κέζσ ησλ απνρεηεχζεσλ θαη ησλ ζεπηηθψλ ζπζηεκάησλ, θαζψο ηα ζξεπηηθά ζηνηρεία πνπ πεξηιακβάλεη ην γθξη λεξφ δελ θαηαιήγνπλ ζην έδαθνο, φπσο ζπκβαίλεη κε ηα παξαδνζηαθά απνρεηεπηηθά ζπζηήκαηα. Ζ εθηξνπή ηνπ γθξη λεξνχ είλαη θαηάιιειε γηα κηθξήο θιίκαθαο ζπζηήκαηα θαη δχλαηαη λα εθαξκνζηεί ηφζν ζε αγξνηηθφ φζν θαη αζηηθφ πεξηβάιινλ. ε εδάθε ιεπηφθνθθα, φπνπ επηθξαηνχλ θαηλφκελα αξγήο δηήζεζεο, έλα ζχζηεκα επεμεξγαζίαο γθξη λεξνχ κπνξεί λα απνηειέζεη κηα κεξηθή ή πιήξε ιχζε, ζπγθξηηηθά κε κηα αληίζηνηρε πην δαπαλεξή θαη ζχλζεηε, ιφγσ θπζηθψλ πεξηνξηζκψλ πνπ εκπνδίδνπλ ηελ θαηαζθεπή ζεπηηθήο δεμακελήο. ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4: ΣΔΥΝΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΜΔΛΔΣΗ ΣΟΠΟΘΔΣΗΗ Φ/Β ΣΗ ΣΔΓΗ ΤΦΙΣΑΜΔΝΟΤ ΚΣΙΡΙΟΤ ΛΟΥΟΤ Δ ΚΤΠΡΙΑΚΟ ΣΡΓΟ

67 4.1 Τθηζηάκελν θηίξην Σν πθηζηάκελν θηίξην πξφθεηηαη γηα θηίξην Λφρνπ (90 αλδξψλ) ελφο ηξαηνπέδνπ πνπ βξίζθεηαη ζην ρσξηφ Κιήξνπ ηεο Κχπξνπ. Σν ρσξίν απέρεη 26 ρηιηφκεηξα Ννηηνδπηηθά απφ ηε πφιε ηεο Λεπθσζίαο. Σν θηίξην Λφρνπ απνηειείηαη: 4 γξαθεία αμησκαηηθψλ 3 ζαιάκνπο νπιηηψλ (30 αηφκσλ έθαζηνο) Πξνζάιακν Λνπηξά κε 10 ληνπδηέξεο Απνρσξεηήξηα κε 10 ηνπαιέηεο Λεβεηνζηάζην Απνζήθε Σν ζπλνιηθφ εκβαδφλ ηνπ θηηξίνπ είλαη 678 η.κ ην δψκα ππάξρνπλ 3 ζηάζκεο. ηελ δπηηθή ζηάζκε 1 ππάξρνπλ ήδε ηνπνζεηεκέλνη 3 ειηαθνί ζεξκνζίθσλεο, ζηε θεληξηθή ζηάζκε 2 (εκβαδνχ 537 η.κ) ππάξρνπλ 6 θεγγίηεο 2,56 ηκ ν θαζέλαο χςνπο 0,8 ηνπ κέηξνπ ελψ ζηε ζηάζκε 3 δελ ππάξρεη θάηη ηνπνζεηεκέλν. Πεξηκεηξηθά ηνπ θηηξίνπ δελ ππάξρνπλ γεηηνληθά θηίξηα πνπ λα δεκηνπξγνχλ ζθηάζεηο ελψ ην πθηζηάκελν θηίξην έρεη Αλαηνιηθφ πξνζαλαηνιηζκφ. ην ζρήκα 4.1 θαίλεηαη ε θάηνςε ηνπ θηηξίνπ. 3,2 18,20 Γ Β Α 3, Ν 28,20 1,7 15, Φνξηίν 15,4 4.1 θάηνςε θηηξίνπ 5,35 3

68 Μεηά ηελ ελεξγεηαθή απφδνζε ηνπ θηηξίνπ δηαπηζηψζεθε φηη ην εκβαδφ εζσηεξηθνχ ρψξνπ πξνο ειεθηξνδφηεζε απαηηεί lumen (θσηεηλφηεηα).γηα ηνλ ζθνπφ απηφ ζα επηιέμνπκε 90 ιακπηήξεο ησλ 36 watt θαη 60 lumen/watt. Δπνκέλσο ην ζπλνιηθφ θνξηίν ηνπ θηηξίνπ ην θαζνξίδνπλ: 136 ιακπηήξεο 100 watt 2 αλεκηζηήξεο νξνθήο 2 ςπγεία Δμαεξηζκφο κπάληνπ Καινξηθέξ (θαπζηήξαο πεηξειαίνπ) Υξήζε απφ ην δίθηπν (θφξηηζε θηλεηψλ, θνξεηνί ππνινγηζηέο) ΔΙΓΟ ΑΠΑΙΣΟΤΜΔΝΗ ΙΥΤ (ΚW) ΠΟΟΣΗΣΑ ΤΝΣΔΛΔΣΗ ΔΣΔΡΟΥΡΟΝΙΜΟΤ ΤΝΟΛΙΚΗ ΙΥΤ (KW) Λακπηήξαο 0, ,24 Αλεκηζηήξαο νξνθήο 0, ,30 Φπγείν 0, ,18 Δμαεξηζκφο κπάληνπ Κπθινθνξεηήο θαινξηθέξ (HALM HEP PLUS) 0,12 3 0,8 0,288 0, ,08 Φφξηηζε θηλεηψλ 0, ,5 0,023 Υξήζε θνξεηψλ ππνινγηζηψλ 0, ,3 1,26 χλνιν 5, Δθηίκεζε KWH- Δηήζηνπ θόζηνπο θηηξίνπ ζπλδεδεκέλν κε ην δίθηπν Με βάζε ηα παξαπάλσ ζα γίλεη κία εθηίκεζε γηα ην πφζεο kwh θαηαλαιψλνληαη εηεζίσο ζην θηίξην. Δίδνο Ιζρύο (Kw) Ώξεο ιεηηνπξγίαο Ηκέξεο Κηιν-βαη-σξεο (Kwh)/έηνο Λακπηήξαο 3, Αλεκηζηήξαο νξνθήο 0, Φπγείν 0, Δμαεξηζκφο κπάληνπ 0, Κπθινθνξεηήο θαινξηθέξ 0, ,4 Φφξηηζε θηλεηψλ 0, ,4 Υξήζε θνξεηψλ Ζ/Τ 1, ,8

69 ύλνιν 8.935,6 Πιένλ κε βάζε ηελ πψιεζε ηεο Kwh απφ ηελ Αξρή Ζιεθηξηζκνχ Κχπξνπ (ΑΖΚ), κπνξεί λα θαζνξηζηεί ην εηήζην θφζηνο ζε θαηαλάισζε ειεθηξηζκνχ ηνπ πξνο εμέηαζε θηηξίνπ. χκθσλα κε ην ηηκνιφγην 2013 ηεο ΑΖΚ, ε ρξέσζε ηεο Kwh είλαη 15,6 cent (φηαλ ε αληίζηνηρε ρξέσζε ζηελ Διιάδα είλαη πεξίπνπ 10,2 cent). Δπνκέλσο κε βάζε ηελ πθηζηάκελε θαηάζηαζε ην εηήζην θφζηνο ιεηηνπξγίαο ηνπ θηηξίνπ ην νπνίν είλαη ζπλδεδεκέλν ζην ειεθηξηθφ δίθηπν ηεο ρψξαο είλαη: 8.935,6 Kwh* 0,156 = 1.393,96 / έηνο 4.4 Μειέηε ηνπνζέηεζεο Φ/Β ζην δώκα ηνπ θηηξίνπ Φ/Β πάλει Σα Φ/Β πάλει ζα πξέπεη λα είλαη φια ηεο ίδηαο νλνκαζηηθήο ηζρχνο, δηαθχκαλζε +/-3% ή θαιχηεξε θαη λα έρνπλ φια αθξηβψο ηηο ίδηεο γεσκεηξηθέο δηαζηάζεηο. Σα Φ/Β Πιαίζηα ζα πξέπεη λα πιεξνχλ ηηο παξαθάησ πξνδηαγξαθέο (ή αληίζηνηρεο) πηζηνπνηεκέλεο απφ αλαγλσξηζκέλν θνξέα: -IEC Mechanical stability : Design qualification and type approval for crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules [ ]. -Electrical TUV Spec TZE/ Safety Class II Test on Photovoltaic (PV) Modules ή αληίζηνηρν. - Declaration of conformity CE ηνπ θαηαζθεπαζηή ζχκθσλα κε ηελ 2004/108/EC (ή 93/97/EC ή 89/336/EC) Electromagnetic compatibility directive θαη ηελ 2006/95/EC (ή 93/68/EC ή 73/23/EC) Low voltage directive. -IEC Photovoltaic module safety qualification part 1: Requirements for construction and part2: Requirements for testing -EN Datasheets and nameplate information for photovoltaic modules Ζ χπαξμε απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή δηφδσλ παξάθακςεο (by-pass diodes) είλαη απαξαίηεηε, έηζη ψζηε λα δηαζθαιίδεηαη ε άςνγε ιεηηνπξγία αθφκε θαη ζε δπζκελείο ζπλζήθεο εμαιείθνληαο ηνλ θίλδπλν ππεξζέξκαλζεο ησλ επηκέξνπο ειηαθψλ ζηνηρείσλ. Σα Φ/Β Πιαίζηα ζα πξέπεη ζπλνδεχνληαη απφ Flash Reports φπνπ ζα αλαγξάθνληαη ηα ειεθηξηθά ηνπο ραξαθηεξηζηηθά φπσο ζα κεηξψληαη γηα ην θαζέλα ρσξηζηά (ζε ζπλδπαζκφ κε ην κνλαδηθφ αξηζκφ θαηαζθεπαζηή) πξηλ απφ ηελ έμνδφ ηνπο απφ ην εξγνζηάζην θαηαζθεπήο ηνπο. Ζ εγθαηάζηαζε θάζε ζηνηρεηνζεηξάο απφ Φ/Β πιαίζηα ζα γίλεηαη κε θαηάιιειε νκαδνπνίεζε, έηζη ψζηε λα πεξηνξίδνληαη νη απψιεηεο ιφγσ ειεθηξηθήο αλνκνηνκνξθίαο. Σέινο ηα Φ/Β πιαίζηα ζα πξέπεη λα δηαζέηνπλ θαη ειάρηζην ηηο παξαθάησ εγγπήζεηο: 5εηήο εγγχεζε πξντφληνο Δγγχεζε ηζρχνο: 10 έηε ρξήζεο ζην 90% ηεο νλνκαζηηθήο ηζρχνο 25 έηε ρξήζεο ζην 80% ηεο νλνκαζηηθήο ηζρχνο.

70 Με βάζε ηα παξαπάλσ επηιέγσ ηελ ηνπνζέηεζε πνιπθξπζηαιιηθψλ πάλει S_ ηεο ALEO SOLAR Γεξκαληθήο θαηαζθεπήο ειεθηξηθήο ηζρχνο 220 watt ΑΝΑΣΡΟΦΔΙ ΙΥΤΟ INVERTERS Οη αλαζηξνθείο ζα είλαη κνλνθαζηθνί ή ηξηθαζηθνί, ζα ζπλδένπλ ηκήκαηα ηνπ Φ/Β ζπζηήκαηνο απεπζείαο ζην δίθηπν θαη ζα δηαζέηνπλ πξνζηαζία (θιάζε ζηεγαλφηεηαο) IP65 γηα εμσηεξηθή ηνπνζέηεζε (ππαίζξηα εγθαηάζηαζε). ε πεξίπησζε πνπ ε πξνζηαζία ησλ inverters είλαη ππνδεέζηεξε ηεο IP65, ηφηε ζα πξέπεη λα ηνπνζεηεζνχλ κέζα ζε θιηκαηηδφκελν νηθίζθν. Θα δηαζέηνπλ φιεο ηηο απαξαίηεηεο απφ ηελ ΑΖΚ αζθάιεηεο γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη ηε ιεηηνπξγία ηνπο ζην ειεθηξηθφ δίθηπν θαη ζα είλαη πιήξσο ζπκβαηνί κε ηνπο ζρεηηθνχο θαλνληζκνχο. Θα έρνπλ ελζσκαησκέλεο φιεο ηηο δηαηάμεηο ειεθηξνλφµσλ νξίνπ ηάζεο, νξίνπ ζπρλφηεηαο, αζπκκεηξίαο ηάζεο θαη ππεξέληαζεο ελψ ππνρξεσηηθά ζα δηαζέηνπλ πξνζηαζία έλαληη ηνπ θαηλνκέλνπ ηεο λεζηδνπνίεζεο θάηη πνπ ζεκαίλεη φηη ζα δηαθφπηνπλ απηφκαηα ηε ιεηηνπξγία ηνπο ζε πεξίπησζε δηαθνπήο ηνπ δηθηχνπ ΑΖΚ. Δπίζεο ζα πξέπεη λα δηαζέηνπλ ηηο παξαθάησ πηζηνπνηήζεηο: DIN VDE V θαη CE Δπηπιένλ νη αληηζηξνθείο ζα έρνπλ ηηο εμήο παξακέηξνπο δηθηχνπ: Δχξνο ηάζεσο ελαιιαζζφκελνπ ξεχκαηνο: +15% έσο 20% επί ηεο νλνκαζηηθήο (230V) Πεξηνρή ζπρλνηήησλ ελαιιαζζφκελνπ ξεχκαηνο: ±0,5% Ζz ηεο νλνκαζηηθήο (50Ζz) πληειεζηήο παξακφξθσζεο ξεχκαηνο: < 4% DC-Current Injection: < 0,5 % ηνπ νλνκαζηηθνχ ξεχκαηνο Σέινο ζα πξέπεη λα δηαζέηνπλ θαη ειάρηζην 5εηή εγγχεζε πξντφληνο κε δπλαηφηεηα επέθηαζεο κέρξη 20 ρξφληα. Με βάζε ηα παξαπάλσ Σν ζχζηεκα ζα δηαηξεζεί ζε 5 θιάδνπο ησλ 24 πιαηζίσλ( w), ηνλ θάζε θιάδν ζα ηνπνζεηεζεί αλαζηξνθέαο ηζρχνο 6800W ν θαζέλαο. ηνλ παξαπάλσ ππνινγηζκφ ιακβάλεηαη ππφςε φηη ε ζρέζε κεηαμχ ηεο νλνκαζηηθήο ηζρχνο εμφδνπ ηνπ αληηζηξνθέα θαη ηεο ηζρχνο ησλ Φ/Β πάλει θπκαίλεηαη κεηαμχ 90% θαη 115% ΤΣΗΜΑ ΣΗΡΙΞΗ Φ/Β ΠΛΑΙΙΧΝ Ζ εγθαηάζηαζε ησλ Φ/Β πιαηζίσλ κπνξεί λα γίλεη ζε ζηαζεξέο ή θηλεηέο κεηαιιηθέο βάζεηο απφ γαιβαληζκέλν-ελ-ζεξκψ ράιπβα ή απφ πξνθίι θξάκαηνο αινπκηλίνπ. Γηα ηελ κειέηε ησλ ζπζηεκάησλ ζηήξημεο πξέπεη λα ζεσξεζνχλ ηα κφληκα θνξηία, νη ζεξκνθξαζηαθέο κεηαβνιέο, ην θνξηίν ρηνληνχ θαη ην θνξηίν αλέκνπ ζχκθσλα κε ηηο δηαηάμεηο ησλ ΔΤΡΧΚΧΓΗΚΧΝ 1, 3 (βάζεηο απφ ράιπβα) θαη 9 (βάζεηο απφ αινπκίλην). Δπηπιένλ πξέπεη λα ιεθζνχλ ππφςε ηα δπλακηθά θνξηία φπσο πξνθχπηνπλ βάζε ηνπ θάζκαηνο ζρεδηαζκνχ ηνπ ηζρχνληνο ΔιιεληθνχΑληηζεηζκηθνχ Καλνληζκνχ 2000 (ΔΑΚ- 2000) κε ηηο ζπκπιεξψζεηο ηνπ Δπίζεο ζα πξέπεη ζηε θάζε ηνπ ζρεδηαζκνχ θαη ηεο εγθαηάζηαζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζηήξημεο θαη ησλ Φ/Β Πιαηζίσλ λα ιεθζεί κέξηκλα γηα ηε ζπκβαηφηεηα ησλ δηαθφξσλ πιηθψλ ηνπ εμνπιηζκνχ (Φ/Β Πιαίζηα, ζπζηήκαηα

71 ζηήξημεο, κεραληθέο ζπλδέζεηο κεηαμχ ηνπο, θιπ) ψζηε λα κελ εκθαλίδνληαη ειεθηξνρεκηθέο δηαβξψζεηο θαζψο θαη γηα ηε ρξήζε θαηάιιεισλ πιηθψλ, φπνπ απηφ είλαη απαξαίηεην, γηα ηελ απνθπγή ηέηνησλ πξνβιεκάησλ (ρξήζε παξεκβχζκαηνο EPDM, ρξήζε δηκεηαιιηθψλ επαθψλ, θαηάιιειεο βίδεο, θιπ). Ζ ζηήξημε ηνπ παξειθφκελνπ εμνπιηζκνχ (inverter, πηλάθσλ θηι) κπνξεί λα γίλεη ζην θέξνληα νξγαληζκφ ηνπ ζθειεηνχ. Σα ζπζηήκαηα ζηήξημεο πξέπεη λα ζπλνδεχνληαη απφ: Μειέηε ζηαηηθήο επάξθεηαο ζχκθσλα κε ηνπο Δπξσθψδηθεο κεηαιιηθψλ θαηαζθεπψλ θαη αληίζηνηρε εγγχεζε. Δγγχεζε έλαληη δηάβξσζεο θαη ειάρηζην γηα 20 έηε Με βάζε ηα παξαπάλσ επηιέγνληαη ζηαζεξέο βάζεηο νξνθήο, κίαο ζεηξάο αινπκηλίνπ. Με ηα αληίζηνηρα πιηθά ζηεξέσζεο. Δπηιέρζεθε απιφ ζχζηεκα θαη φρη ππεξπςσκέλν. Με ηα αληίζηνηρα θαλάιηα θαισδίσλ θαη πιηθά ζχλδεζεο θαη αγθχξσζεο ζηε ζηέγε. Καηά ηελ ηνπνζέηεζε θαη αγθχξσζε ησλ ζπζηεκάησλ πξέπεη λα ιεθζεί κέξηκλα γηα ηελ πξνζηαζία ηεο ζηεγαλφηεηαο θαη ηπρφλ κφλσζεο ηεο νξνθήο Λνηπόο ειεθηξηθόο εμνπιηζκόο Όιε ε ειεθηξνινγηθή εγθαηάζηαζε ζα πξέπεη λα είλαη ζχκθσλε κε ηνπο θαλνληζκνχο ζρεηηθά κε ηηο αξκνληθέο θαη ηελ ειεθηξνκαγλεηηθή ζπκβαηφηεηα, ηελ Κππξηαθή λνκνζεζία θαη ηνπο ζρεηηθνχο θαλνληζκνχο θαζψο θαη κε ηνπο θαλνληζκνχο ηεο ΑΖΚ ζρεηηθά κε ηελ πνηφηεηα ηνπ παξερφκελνπ ξεχκαηνο. Γεληθόο Πίλαθαο AC Ο Γεληθφο Ζιεθηξηθφο Πίλαθαο πξνηείλεηαη λα ηνπνζεηεζεί εληφο ηνπ Οηθίζθνπ θαη ζα πεξηιακβάλεη: Γεληθφ Γηαθφπηε (Απηφκαην Γηαθφπηε Ηζρχνο) Σεηξαπνιηθνχο Μηθξναπηφκαηνπο ησλ Πηλάθσλ ΑC Δπηηεξεηή Σάζεο Aπαγσγνχο θξνπζηηθψλ ππεξηάζεσλ ηχπνπ Σ1+Σ2 Πίλαθεο AC Γίπια ζηνλ θάζε inverter (απφ ηελ πιεπξά ηνπ AC θαη κέγηζηε θαισδηαθή απφζηαζε απφ ηνλ inverter ηα 10m) ζα ηνπνζεηεζεί κεηαιιηθφο πίλαθαο ν νπνίνο ζα θέξεη : Απαγσγνχο Κξνπζηηθψλ ππεξηάζεσλ: Σ1 + Σ2 Αζθαιεηναπνδεχθηεο (αζθαιεηνζήθεο - fuseholder) Αζθάιεηεο : Σχπνπ am ή gg Γηαθφπηε θνξηίνπ (AC Isolator) γηα αζθαιή απφδεπμε ηνπ ελαιιαζζφκελνπ ξεχκαηνο Πίλαθεο DC Γίπια ζηνλ θάζε inverter (απφ ηελ πιεπξά ησλ Φ/Β πάλει θαη κέγηζηε θαισδηαθή απφζηαζε απφ ηνλ inverter ηα 10m) ζα ηνπνζεηεζεί κεηαιιηθφο πίλαθαο ν νπνίνο ζα θέξεη : Απαγσγνχο Κξνπζηηθψλ ππεξηάζεσλ Σ1 + Σ2 Αζθαιεηναπνδεχθηεο (αζθαιεηνζήθεο fuseholder). Αζθάιεηεο ηχπνπ 1000Vdc.

72 Γηαθφπηε θνξηίνπ (DC Isolator) γηα αζθαιή απφδεπμε ηνπ ζπλερνχο ξεχκαηνο Όινη νη παξαπάλσ πίλαθεο κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ εληφο ή εθηφο ηνπ Οηθίζθνπ, αλάινγα κε ηνλ ηξφπν θαηαζθεπήο ηεο εγθαηάζηαζεο, πνπ ζα επηιεγεί. Γηεπθξηλίδεηαη φηη γηα εμσηεξηθή ηνπνζέηεζε ησλ πηλάθσλ απαηηείηαη βαζκφο πξνζηαζίαο ηνπιάρηζηνλ IP 65 θαη αληνρή ηνπο ζηελ ππεξηψδε αθηηλνβνιία Καισδηώζεηο Γηα ηελ ειεθηξνινγηθή ζχλδεζε ησλ Φ/Β πιαηζίσλ κεηαμχ ηνπο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί εηδηθνχ ηχπνπ θαιψδην, κε ελζσκαησκέλεο ηηο επαθέο ζεηηθνχ θαη αξλεηηθνχ πφινπ. Σν αγψγηκν πιηθφ ηνπ θαισδίνπ είλαη ραιθφο, θαηάιιειεο δηαηνκήο. Ζ δηαηνκή ησλ θαισδίσλ ζα ππνινγηζηεί έηζη ψζηε ε πηψζε ηάζεο λα κελ ππεξβαίλεη ην 2%. Ζ πνιηθφηεηα ησλ θαισδίσλ πξέπεη λα είλαη αλαγλσξίζηκε φπσο θαη ηα ζεκεία ζχλδεζήο ηνπο ζηηο ειεθηξηθέο ζπζθεπέο ηνπ Φ/Β ζπζηήκαηνο. Σνλίδεηαη φηη απαηηείηαη εηδηθή ζήκαλζε ησλ θαισδίσλ γηα θάζε string. Ζ φδεπζε ησλ θαισδίσλ DC κπνξεί λα γίλεη επί ησλ κεηαιιηθψλ ηθξησκάησλ. Λνηπά ραξαθηεξηζηηθά θαισδίσλ DC: Πηζηνπνηεκέλα γηα εθαξκνγέο Φ/Β ζπζηεκάησλ. Αληνρή ζε πνιπεηή έθζεζε ζε εμσηεξηθφ ρψξν. Άξηζηε ζπκπεξηθνξά θαηά ηελ θαχζε, αλαθνξηθά κε ηελ κεηάδνζε ηεο θιφγαο, ηελ εθπνκπή θαπλνχ θαη ηελ ρακειή ηνμηθφηεηα. Διεγκέλα θαη πηζηνπνηεκέλα απφ Γηεζλή αλαγλσξηζκέλα εξγαζηήξηα Δπηηξεπηή ηάζε ιεηηνπξγίαο κέρξη 2kV DC θαη ηάζε δνθηκήο 10kV DC. Δχξνο ζεξκνθξαζηψλ -40ν C έσο 100ν C Πηζηνπνίεζε κεγάιεο δηάξθεηαο δσήο ζχκθσλα κε ην IEC Αλζεθηηθά ζηελ ππεξηψδε αθηηλνβνιία UV. Καισδηώζεηο AC Γηα ην ΑC ηκήκα ελφο Φ/Β ηαζκνχ θαη ζπγθεθξηκέλα γηα ηε ζχλδεζε ησλ αλαζηξνθέσλ DC/AC κε ηνλ θεληξηθφ πίλαθα Υ.Σ. ηνπ Φ/Β ηαζκνχ ρξεζηκνπνηνχληαη θαιψδηα ηχπνπ ΝΤΤ (J1VV-R) θαηαζθεπαζκέλα ζχκθσλα µε ην VDE Ζ δηαηνκή ησλ θαισδίσλ ζα ππνινγηζηεί έηζη ψζηε ε πηψζε ηάζεο ζην AC λα κελ ππεξβαίλεη ην 1%. Με βάζε ηα παξαπάλσ γηα ηε ζχλδεζε Pαnel inverter επηιέγνληαη: DC θαιψδηα πνπ θπκαίλνληαη ζπλήζσο απφ 10mm 2 Γηα ην θνκκάηη ηνπ Δ.Ρ. (AC): ζπκβαηηθνί ηχπνπ θαισδίσλ ΝΤΜ-ΝΤCWY εθαξκφδνληαο ηηο 8 mm 2 δηαηνκήο ηνπο ΛΟΓΙΜΙΚΟ RETScreen Γηα ηελ ηερλννηθνλνκηθή κειέηε ηνπνζέηεζεο ησλ Φ/Β ζα ρξεζηκνπνηεζεί ην ινγηζκηθφ RETScreen ην νπνίν έρεη αλαπηπρζεί απφ ην ππνπξγείν δηαρείξηζεο θπζηθψλ πφξσλ ηνπ Καλαδά γηα ηελ αλάιπζε έξγσλ θαζαξήο ελέξγεηαο, ηνλ έιεγρν ηεο βησζηκφηεηάο ηνπο θαη ηελ ππνζηήξημε ηεο δηαδηθαζίαο ιήςεο απνθάζεσλ ησλ ππεπζχλσλ γηα ηελ κειέηε θαη αλάπηπμε ηέηνησλ έξγσλ Ζ θσηνβνιηατθή εθαξκνγή RETScreen, είλαη έλα ινγηζκηθφ ην

73 νπνίν κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί παληνχ αλά ηνλ θφζκν. Σα απνηειέζκαηα πνπ παξάγεη είλαη εχθνια πξνζηηά ζην ρξήζηε θαη ζρεηίδνληαη κε ηελ απνηίκεζε ηεο παξαγσγήο ελέξγεηαο, ηνπ θφζηνπο ησλ απαηηνχκελσλ εγθαηαζηάζεσλ θαη ηε κείσζε ησλ εθπνκπψλ αεξίσλ πνπ ζπκβάιινπλ ζηελ εκθάληζε ηνπ θαηλνκέλνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Όια απηά κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ γηα ηξεηο βαζηθέο θαηεγνξίεο θ/ β ζπζηεκάησλ: ζπλδεδεκέλσλ ζην θεληξηθφ δίθηπν παξνρήο ειεθηξηζκνχ, κε ζπλδεδεκέλσλ κε ην θεληξηθφ δίθηπν παξνρήο ειεθηξηζκνχ θαη ζπζηήκαηα άληιεζεο λεξνχ. Δηδηθφηεξα, γηα ηα ζπλδεκέλα ζπζηήκαηα, ην ινγηζκηθφ κπνξεί λα εθαξκνζηεί θαη γηα ηα θεληξνπνηεκέλα θαη ηα απνκνλσκέλα ζπζηήκαηα, ελψ γηα ηα κε ζπλδεκέλα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ αμηνιφγεζε ηφζν ησλ απηφλνκσλ ( κε ρξήζε κπαηαξηψλ) ζπζηεκάησλ, φζν θαη γηα ηα πβξηδηθά ζπζηήκαηα ( δηαζέηνπλ θαη άιιε γελλήηξηα εθηφο απφ ηελ ειηαθή ). Ζ αξρηθή ζειίδα ηνπ ινγηζκηθνχ, απνηειεί κηα εηζαγσγή ζην πεξηβάιινλ ηνπ, φπνπ πεξηγξάθνληαη ζχληνκα νη δπλαηφηεηεο θαη νη ιεηηνπξγίεο πνπ απηφ παξέρεη. Αθφκα,ππάξρνπλ παξαπνκπέο ζε δηάθνξεο δηαδηθηπαθέο ηνπνζεζίεο γηα ηε ιήςε πεξηζζφηεξσλ πιεξνθνξηψλ. ηελ ίδηα ζειίδα ππάξρνπλ θαη νη δηαζπλδέζεηο κε ηα ππφινηπα κέξε ηνπ ινγηζκηθνχ, ηα νπνία ζηελ νπζία απνηεινχληαη απφ εηδηθά κνξθνπνηεκέλα θχιια ηνπ παθέηνπ Excel ηεο Microsoft. Σν θχξην κέξνο ηνπ ινγηζκηθνχ απνηειείηαη απφ πέληε ινγηζηηθά θχιια. Απηά είλαη ηα αθφινπζα: 1) ην Δλεξγεηαθφ Μνληέιν, 2) ε Ζιηαθή Παξαγσγή θαη ην Φνξηίν ηνπ πζηήκαηνο, 3) ε Αλάιπζε Κφζηνπο, 4) ε Αλάιπζε Κφζηνπο Μείσζεο ησλ Δθπνκπψλ Αεξίσλ Θεξκνθεπίνπ θαη 5) ε Υξεκαηννηθνλνκηθή Αλάιπζε. 4.6 πληεηαγκέλεο πεξηνρήο Κιηκαηηθά δεδνκέλα Καζνξίδνληαη ηα θιηκαηηθά δεδνκέλα φπσο απηά δίλνληαη απφ ηε βάζε δεδνκέλσλ ηνπ ινγηζκηθνχ RETSCREEN: Θέζε Μνλάδα θιηκαηνινγηθώλ δεδνκέλσλ Γεσγξαθηθφ πιάηνο Β 35,2 Γεσγξαθηθφ κήθνο Α 33,4 Τςφκεηξν M 63 Θεξκνθξαζία ζέξκαλζεο βάζεη ζρεδηαζκνχ C 7,7 Θεξκνθξαζία ςχμεο βάζεη ζρεδηαζκνχ C 32,0 Πιάηνο (δηαθχκαλζε) ζεξκνθξαζίαο εδάθνπο C 15,1 Μήλαο Θεξκ/αζία αέξα ρεη. πγξαζία Ηκεξήζηα ειηαθή αθηηλνβνιία Αηκ/θή πίεζε Σαρύηεηα αλέκνπ Θεξκ/ζία εδάθνπο C % kwh/m²/εκ KPa m/sec C Ηαλνπάξηνο 12,2 63,8% 2,49 99,2 5,0 14,8 Φεβξνπάξηνο 11,9 61,7% 3,44 99,1 5,3 14,9 Μάξηηνο 13,9 59,3% 4,83 98,9 4,7 16,9 Απξίιηνο 17,5 57,4% 5,98 98,8 4,1 20,7 Μαίνο 21,6 55,6% 7,24 98,7 3,7 25,4 Ηνχληνο 25,9 50,6% 8,12 98,4 3,9 29,8 Ηνχιηνο 29,3 45,3% 7,93 98,2 4,2 33,3

74 Αχγνπζηνο 29,4 46,8% 7,08 98,3 4,2 33,4 επηέκβξηνο 26,8 48,6% 5,88 98,6 4,0 30,6 Οθηψβξηνο 22,7 53,7% 4,26 99,0 3,7 25,8 Ννέκβξηνο 17,7 59,4% 2,87 99,2 4,3 20,3 Γεθέκβξηνο 13,7 63,8% 2,20 99,3 4,7 16,3 Δηήζην 20,3 55,5% 5,20 98,8 4,3 23,6 4.7 Υσξνζέηεζε Φ/Β ζπζηεκάησλ ζην δώκα ηνπ θηηξίνπ Σα επηιεγκέλα Φ/Β έρνπλ δηαζηάζεηο 1660x990 mm θαη βάξνο 21 kgr έθαζην. Θα επηιεγεί ε θιίζε ησλ πάλει λα είλαη 30 0 θαη πξνζαλαηνιηζκφ ηνπο πξνο ην Νφην έηζη ψζηε λα πεηχρνπκε ηε βέιηηζηε απφδνζε Απφ ηε γεσκεηξία ηνπ Φ/Β πξνθχπηεη φηη: Γηαζηάζεηο Φ/Β: Ύςνο: 1660 mm Πιάηνο: 990 mm Άξα κε γσλία ηνπνζέηεζεο 30 0 έρσ: h l x sin30 0 = h/l h=0,5*1660 h=830 mm Ζ απφζηαζε ηνπνζέηεζεο ησλ Φ/Β κεηαμχ ηνπο γηα ηελ απνθπγή ηεο ζθίαζεο βξίζθεηαη αθνχ βξνχκε ην r ζε ζπλάξηεζε κε ην γεσγξαθηθφ πιάηνο ηνπ ζεκείνπ. Σν γεσγξαθηθφ πιάηνο είλαη απφ δεδνκέλα ηεο πεξηνρήο 35,2 0 νπφηε απφ ην δηάγξακκα:

75 r=d/h d=r*h d=830*2=1660mm Δπνκέλσο ηα Φ/Β ζα ηνπνζεηνχληαη ζε απφζηαζε κεηαμχ ηνπο 1660 mm γηα ηελ απνθπγή ηνπ θαηλνκέλνπ ηεο ζθίαζεο. H=0,83 1,66 Απηά ζα ηνπνζεηεζνχλ κε ΝΟΣΙΟ πξνζαλαηνιηζκφ ζε δύν ζπζηνηρίεο ησλ 8 θαη 2 ζπζηνηρίεο ησλ 6 θαηά κήθνο ηεο νξνθήο ηνπ θηηξίνπ. ην λνηην ηκήκα ηεο ζηάζκεο ζα ηνπνζεηεζεί ην θπηίν ησλ αλαζηξνθέσλ Όια ζα ηνπνζεηεζνχλ ζηε ζηάζκε 2 ηνπ θηηξίνπ σο εμήο : 3,25 1,66 1,44 1,66 18,20 Γ Β Α 3,20 2 Ν 1 28,20 1,7 15,4 3 15,4 5, ηαηηθόο έιεγρνο

76 Ζ ηνπνζέηεζε ησλ Φ/Β πιαηζίσλ επί ηνπ θηεξίνπ ζα πινπνηεζεί επί ηεο επηθάλεηαο ηνπ δψκαηνο, ή αθφκα θαη κε ηελ ελζσκάησζε ησλ πιαηζίσλ ζην δνκηθφ θέιπθνο ηνπ θηεξίνπ. Ο ρψξνο πνπ ζα θαηαιακβάλνπλ ηα Φ/Β ζα είλαη: [(1,44+1,66)*7+1,44] * 4=92,56η.κ Σν βάξνο πνπ ζα πξνζηεζεί απφ ηα Φ/Β πιαίζηα (βάξνο πιαηζίνπ 21 kg): ζηα παξαπάλσ ηεηξαγσληθά κέηξα είλαη: 28 πιαίζηα x 21kg = 588 kg Σν βάξνο ησλ πιηθψλ ζηήξημεο είλαη θαηά κέζν φξν 11 kg/m 2 πιαηζίνπ (εκβαδφ πιαηζίνπ 1,66x0,99 =1,64m 2 ) 28πιαίζηα*1,64m 2 * 11 kg/m 2 = 505,12 kg Σα ζπλνιηθφ πξφζζεην βάξνο απφ ην ζχζηεκα ησλ είλαη 588 kg + 505,12 kg = 1.093,12 kg Ζ θαηαλνκή ηνπ παξαπάλσ θνξηίνπ ζηελ επηθάλεηα ηνπ δψκαηνο: 1.093,12 kg 92,56 m 2 = 11,81 kg/m πκπιήξσζε πεδίσλ ηνπ Λνγηζκηθνύ RETScreen

77 Σν θφζηνο γηα θάζε εγθαηεζηεκέλν KW θπκαίλεηαη απφ (γηα εγθαηάζηαζε κε thin film- ιεπηνχ πκελαίνπ άκνξθνπ ππξηηίνπ ζε ζθεπή θηηξίνπ) έσο (γηα εγθαηαζηάζεηο κε πάλει πνιπθξπζηαιηθνχ ή κνλνθξπζηαιηθνχ ππξηηίνπ, ζχζηεκα αλίρλεπζεο ηνπ ήιηνπ δχν αμφλσλ θαη πιήξε δηακφξθσζε ρψξνπ θαη πεξίθξαμε αζθαιείαο). ηελ πεξίπησζε καο ζα ππνζέζνπκε φηη ην θφζηνο είλαη Δπνκέλσο : 5.500*6,16= Σν ηξέρνλ ΦΠΑ ζηε Κχπξν είλαη 19% άξα ην ζπλνιηθφ θφζηνο ηεο επέλδπζεο είλαη : *19%=40.317,2 Σν επηπιένλ θφζηνο πνπ πξνθχπηεη απφ άιια πιηθά θαη δηακφξθσζεο ηνπ ρψξνπ πνπ ζα ηνπνζεηεζνχλ ηα Φ/Β έζησ φηη αλέξρεηαη ζηηο Άξα: , = ,2 Παξαδνρέο: Τπνζέηνπκε φηη δηαζέηνπκε ην Κεθάιαην θαη δελ δαλεηδφκαζηε γηα λα πξαγκαηνπνηήζνπκε ηελ επέλδπζε. Ο κέζνο ζπληειεζηήο εθκεηάιιεπζεο είλαη ζην 0,20 (ν ιφγνο ηνπ κέζνπ θνξηίνπ ρξνληθήο πεξηφδνπ πξνο ηελ εγθαηεζηεκέλε ηζρχ) Ζ ηηκή αγνξάο απφ ηελ ΑΖΚ ηεο MWH απφ ΑΠΔ, είλαη ζηα 280 / MWH Ο πιεζσξηζκφο ζηε Κχπξν είλαη 0,03. Άξα : ηνηρεία ηζρύνο ζπζηήκαηνο αλάιπζε εμνηθνλόκεζεο εθπνκπώλ CO 2

78 Οηθνλνκηθή αλάιπζε

79 Αλάιπζε δεδνκέλσλ: Ο ρξφλνο απιήο απνπιεξσκήο (απνπιεξσκήο ηεο αξρηθήο επέλδπζεο) είλαη 12,1 έηε εάλ ππνηεζεί φηη δελ ζα ππάξμνπλ ζνβαξέο βιάβεο ζην δίθηπν θαη ε ηηκή ηεο πσινχκελεο ζην δίθηπν KWH παξακείλεη ζηαζεξή. Μεηά ηελ παξέιεπζε ησλ 12,1 εηψλ ζα αξρίζνπκε λα έρνπκε θέξδνο ην νπνίν κέρξη ηε ιήμε ηνπ νξίνπ δσήο ησλ Φ/Β ζα έρεη αλέιζεη πεξίπνπ ζηα Σν κέζν εηήζην έζνδα πνπ ζα έρνπκε απφ ηε πψιεζε ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζα είλαη ηελ πεξίπησζε πνπ δελ πξνρσξνχζακε ζηε ηνπνζέηεζε Φ/Β ζπζηήκαηνο θαη παξακέλακε ζπλδεδεκέλνη ζην δίθηπν (κε ηελ ππφζεζε φηη ε ηηκή ηεο πσινχκελεο KWH παξακέλεη ζηαζεξή) ην θφζηνο ζε ηεο θαηαλάισζεο ξεχκαηνο γηα 25 ρξφληα ζα ήηαλ: ,75 (=1393,95 * 25). Σν πεξηβαιινληνινγηθφ φθεινο είλαη πςειφ θαζψο έρνπκε κείσζε ησλ εθπνκπψλ αεξίνπ ηνπ Θεξκνθεπίνπ (ΑηΘ) θαηά 33,6 ηφλνπο εηεζίσο πνπ ηζνδπλακεί κε ηελ κε θαηαλάισζε 7,8 βαξειηψλ αξγνχ πεηξειαίνπ ή ηε κε θπθινθνξία γηα 1 ρξφλν 1,4 απηνθηλήησλ θαη κηθξψλ θνξηεγψλ.

80 Ζ επέλδπζε θξίλεηαη αθφκα ζπκθέξνπζα παξφιν πνπ ε ηηκή ηεο πσινχκελεο ζην δίθηπν KWH έρεη κεησζεί αξθεηά.(πξηλ 1 ρξφλν ζηε Κχπξν ήηαλ 8 ιεπηά αθξηβφηεξε) 4.10 Άιιεο πεξηπηώζεηο ην ζεκείν απηφ ζα θάλνπκε 2 ππνζέζεηο ηηο νπνίεο ζα πεξάζνπκε ζην ινγηζκηθφ γηα λα δνχκε ην νηθνλνκηθφ φθεινο ηεο θάζε κηαο πεξίπησζεο: α. Πεξίπησζε πνπ ηνπνζεηνχληαη κνλνθξπζηαιηθά πιαίζηα (HELIOS -240 Watt), κε δάλεην απφ ηελ θξαηηθή ηξάπεδα φινπ ηνπ αξρηθνχ θεθαιαίνπ. (ππνζέηνπκε φηη ην αξρηθφ θφζηνο επέλδπζεο παξακέλεη ην ίδην ( ) β. Πεξίπησζε ζηελ νπνία ηνπνζεηνχληαη a-si κε επηρνξήγεζε 50% απφ ην θξάηνο ηνπ αξρηθνχ θεθαιαίνπ θαη δαλείνπ απφ ηε θξαηηθή ηξάπεδα ηνπ άιινπ 50% ηνπ αξρηθνχ θεθαιαίνπ επέλδπζεο θαη παξαδνρή φηη κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ 450 πιαίζηα ζην δψκα ηνπ θηηξηνπ. Πεξίπησζε α: ηνηρεία ηζρύνο ζπζηήκαηνο αλάιπζε εμνηθνλόκεζεο εθπνκπώλ CO 2

81 Οηθνλνκηθή αλάιπζε Αλάιπζε δεδνκέλσλ: Ο ρξφλνο απιήο απνπιεξσκήο (απνπιεξσκήο ηεο αξρηθήο επέλδπζεο) είλαη 12,8 έηε εάλ ππνηεζεί φηη δελ ζα ππάξμνπλ ζνβαξέο βιάβεο ζην δίθηπν θαη ε ηηκή ηεο πσινχκελεο ζην δίθηπν KWH παξακείλεη ζηαζεξή. Μεηά ηελ παξέιεπζε ησλ 12,8 εηψλ ζα αξρίζνπκε λα έρνπκε θέξδνο ην νπνίν κέρξη ηε ιήμε ηνπ νξίνπ δσήο ησλ Φ/Β ζα έρεη αλέιζεη πεξίπνπ ζηα Σν κέζν εηήζην έζνδα πνπ ζα έρνπκε απφ ηε πψιεζε ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζα είλαη γηα ηα πξψηα 8 ρξφληα ελψ γηα ηα ππφινηπα 17 ρξφληα Σν πεξηβαιινληνινγηθφ φθεινο είλαη πςειφ θαζψο έρνπκε κείσζε ησλ εθπνκπψλ αεξίνπ ηνπ Θεξκνθεπίνπ (ΑηΘ) θαηά 7,6 ηφλνπο εηεζίσο πνπ ηζνδπλακεί κε ηελ κε θαηαλάισζε 17,6 βαξειηψλ αξγνχ πεηξειαίνπ ή ηε κε θπθινθνξία γηα 1 ρξφλν 1,4 απηνθηλήησλ θαη κηθξψλ θνξηεγψλ.

82 Πεξίπησζε β: ηνηρεία ηζρύνο ζπζηήκαηνο αλάιπζε εμνηθνλόκεζεο εθπνκπώλ CO 2 Οηθνλνκηθή αλάιπζε

83 Αλάιπζε δεδνκέλσλ: Ο ρξφλνο απιήο απνπιεξσκήο (απνπιεξσκήο ηεο αξρηθήο επέλδπζεο) είλαη 7 έηε εάλ ππνηεζεί φηη δελ ζα ππάξμνπλ ζνβαξέο βιάβεο ζην δίθηπν θαη ε ηηκή ηεο πσινχκελεο ζην δίθηπν KWH παξακείλεη ζηαζεξή. Μεηά ηελ παξέιεπζε ησλ 7 εηψλ ζα αξρίζνπκε λα έρνπκε θέξδνο ην νπνίν κέρξη ηε ιήμε ηνπ νξίνπ δσήο ησλ Φ/Β ζα έρεη αλέιζεη πεξίπνπ ζηα Σν κέζν εηήζην έζνδα πνπ ζα έρνπκε απφ ηε πψιεζε ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζα είλαη γηα ηα πξψηα 8 ρξφληα ελψ γηα ηα ππφινηπα 17 ρξφληα Σν πεξηβαιινληνινγηθφ φθεινο είλαη πςειφ θαζψο έρνπκε κείσζε ησλ εθπνκπψλ αεξίνπ ηνπ Θεξκνθεπίνπ (ΑηΘ) θαηά 36,6 ηφλνπο εηεζίσο πνπ ηζνδπλακεί κε ηελ κε θαηαλάισζε 17,6 βαξειηψλ αξγνχ πεηξειαίνπ ή ηε κε θπθινθνξία γηα 1 ρξφλν 1,4 απηνθηλήησλ θαη κηθξψλ θνξηεγψλ πκπέξαζκα: Ζ επέλδπζε θξίλεηαη ζπκθέξνπζα ζε φιεο ηηο πεξηπηψζεηο, θαζφζνλ ν ρξφλνο απνπιεξσκήο είλαη ζρεηηθά κηθξφο ζε ζρέζε κε ην ζπλνιηθφ ρξφλν δσήο ηνπ έξγνπ. Σα έζνδα, ηα έμνδα θαη νη ρξφλνη απνπιεξσκήο δελ δηαθνξνπνηνχληαη πνιχ είηε κε νπνηαδήπνηε επηινγή πιαηζίνπ θάλνπκε φηαλ πξφθεηηαη λα έρνπκε ηελ ίδηα ηζρχ ζε KW. Σν πεξηβαιινληηθφ φθεινο είλαη πςειφ θαη δελ επεξεάδεηαη ζεκαληηθά απφ ην ηχπν ησλ πιαηζίσλ.