1o ΕΠΑΛ ΚΟΡΩΠΙΟΥ Σχολικό έτος 2012-2013 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ Ο ήλιος πηγή ενέργειας για την Ελλάδα Επιβλέποντες Καθηγητές Ζώρζου Δήμητρα Βελώνης Νικόλαος
Ερευνητική ομάδα: 1. Βετσάνι Έντμοντ 2. Δρίτσας Εμμανουήλ 3. Κουνέλη Δάφνη 4. Κουρέτα Πέτρο 5. Κουσκουβάτας Ευάγγγελος 6. Πεκμέζι Μπεσιάνα 7. Λένα Αρμάντο 8. Μουσταφέρης Αλέξιος 9. Σκεντάι Άντζελα 10.Ντεμιράϊ Μάριο 11.Σοφιάς Σωτήριος 12.Τούσα Οργκέστ 13.Τσαούσι Μιγκέλ 14.Τσικάρας Ιωάννης 15.Χασανάι Έντζο
- Ο ΗΛΙΟΣ ΜΑΣ- Ο Ήλιος είναι απλανής αστέρας μέσου μεγέθους Εξ αιτίας των μεγάλων θερμοκρασιών τα μόρια αλλά και τα άτομά των στοιχείων που τον συνθέτουν όπως το υδρογόνο βρίσκονται σε μια κατάσταση " νέφους " θετικών και αρνητικών φορτίων ή κατάσταση πλάσματος. Σ' αυτές τις θερμοκρασίες, μερικών εκατομμυρίων C, οι ταχύτατα κινούμενοι πυρήνες υδρογόνου (H) συσσωματώνονται, υπερνικώντας τις μεταξύ τους απωστικές ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις και δημιουργούν πυρήνες του στοιχείου ηλίου (Ηe). Η πυρηνική αυτή αντίδραση -σύντηξη πυρήνωνείναι εξώθερμη και χαρακτηρίζεται από τη γνωστή μας έκλυση τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας ή θερμότητας ή όπως συνηθίζεται να λέγεται, ηλιακής ενέργειας, που ακτινοβολείται
- ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ - Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγεται στον ήλιο. Στην επιφάνεια της γης φτάνει μόνο ένα μέρος της ακτινοβολίας που προέρχεται άμεσα από τον ήλιο (άμεση ηλιακή ακτινοβολία), ενώ το υπόλοιπο είτε απορροφάται από τα συστατικά της ατμόσφαιρας είτε ανακλάται πάλι προς το διάστημα ή προς την επιφάνεια της γης. Η ακτινοβολία που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης μετά από διαδοχικές ανακλάσεις δεν έχει συγκεκριμένη διεύθυνση και καλείται διάχυτη ακτινοβολία
Η ΗΛΙΟΦΑΝΕΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Στο μεγαλύτερο τμήμα της χώρα μας η ηλιοφάνεια διαρκεί περισσότερες από 2700 ώρες το χρόνο. Στη Δυτική Μακεδονία και την Ήπειρο εμφανίζει τις μικρότερες τιμές κυμαινόμενη από 2200 ως 2300 ώρες. Στο Νότιο και Δυτικό Αιγαίο και τα νησιά του, στις ακτές της Δυτικής Κρήτης, στα Κύθηρα, στις νότιες ακτές της Πελοποννήσου, στις ακτές της Αργολίδας και στο Νότιο Ιόνιο, στα νησιά που βρίσκονται κοντά στις ακτές της Μικράς Ασίας και στο Βόρειο Αιγαίο. ξεπερνά τις 3000 ώρες ετησίως.
ΧΑΡΤΗΣ ΗΛΙΟΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ
ΧΑΡΤΗΣ ΗΛΙΟΦΑΝΕΙΑΣ ΕΥΡΩΠΗΣ
Η παγκόσμια ενεργειακή ζήτηση είναι περίπου 5 * 10 13 κιλοβατώρες το έτος. Η γη δέχεται από τον ήλιο ενέργεια ίση με 7,5 * 10 18 κιλοβατώρες το έτος. Συμπέρασμα υπάρχει πληθώρα ενέργειας από τον ήλιο που προσπίπτει στη γη για αξιοποίηση
ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΔΥΣΚΟΛΟ ΝΑ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΟΥΜΕ ΤΗΝ ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η πυκνότητα ενέργειας της ακτινοβολίας ανά μονάδα επιφανείας είναι μικρή. 5 κιλοβατώρες 1 τμ 1-2 κιλοβατώρες Συγκριτικό παράδειγμα : Υπολογίζεται ότι για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών μας η συνολική επιφάνεια της γης που χρειάζεται θα ήταν ίση με την επιφάνεια της Σαχάρας + την επιφάνεια της ερήμου της Σαουδικής Αραβίας δηλαδή γύρω στα 450 εκ. τετραγωνικά χιλιόμετρα.
Ένα δεύτερο πρόβλημα είναι η μεταβολή της έντασής της ηλιακής ενέργειας. από την ημέρα στη νύχτα έχουμε ήλιο - δεν έχουμε την μια μέρα έχει σύννεφα- την άλλη δεν έχει Αυτά βέβαια λαμβάνονται υπόψη στις τεχνολογίες που ξεπερνούν σε κάποιο βαθμό αυτά τα προβλήματα.
ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Όσον αφορά την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, θα μπορούσαμε να πούμε ότι χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες εφαρμογών:
Τα ενεργητικά Θερμικά Ηλιακά Συστήματα Η πιο απλή και διαδεδομένη μορφή των θερμικών ηλιακών συστημάτων είναι οι γνωστοί σε όλους μας ηλιακοί θερμοσίφωνες
Τα ηλιακά θερμικά συστήματα αποτελούνται από : Συλλέκτες : Για την μετατροπή ηλιακής ακτινοβολίας σε θερμότητα. Σύστημα κυκλοφορίας - αποθήκευσης : Για τη μεταφορά και αποθήκευση της παραγόμενης θερμότητας. Συστήματα ελέγχου : Αισθητήρες θερμοκρασίας, μηχανισμοί ασφάλειας του συστήματος.
Πώς λειτουργούν τα ενεργητικά Θερμικά Ηλιακά Συστήματα 1) Ο ηλιακός συλλέκτης τοποθετείται σε νότιο προσανατολισμό. 2) Η ακτινοβολία του ήλιου διαπερνά το γυάλινο παράθυρο του συλλέκτη και χτυπά την εσωτερική επιφάνεια του απορροφητή. 3) Ο απορροφητής μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία σε θερμότητα. 4) Σε επαφή με την απορροφητική επιφάνεια του συλλέκτη, βρίσκονται οι σωληνώσεις στις οποίες κυκλοφορεί νερό και αποσπούν την συγκεντρωμένη ενέργεια. 5) Αυτή την ενέργεια τη μεταφέρουμε, με τη μορφή ζεστού νερού, σε μονωμένη δεξαμενή αποθήκευσης, απ' όπου θα την χρησιμοποιήσουμε όταν την χρειαστούμε.
Θερμικά Ηλιακά Συστήματα
Ποια τα Οφέλη από τη χρήση Ηλιακών Θερμικών Συστημάτων 1. Εξοικονόμηση οικονομικών πόρων εκ. Ευρώ ετησίως από την αποφυγή εισαγωγών ορυκτών καυσίμων. 2. Μείωση των εκπομπών C0 2 στο περιβάλλον. 3. Οι εταιρείες κατασκευής Ηλιακών Συστημάτων Θέρμανσης Νερού απασχολούν 5 φορές περισσότερο προσωπικό απ' ότι οι εταιρείες συμβατικής ενέργειας. H Ελλάδα εξάγει Θερμικά συστήματα σε 70 χώρες 4. Μείωση στους λογαριασμούς.
Τα Φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα Πρόκειται για συστήματα που μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια. Εδώ και πολλά χρόνια, χρησιμοποιούνται για την ηλεκτροδότηση μη διασυνδεδεμένων στο ηλεκτρικό δίκτυο καταναλώσεων όπως Δορυφόροι, φάροι και απομονωμένα σπίτια
Φ/Σ σε δορυφόρους και σε φάρους
Που τοποθετούνται τα Φ/Σ Τα Φ/Σ τοποθετούνται σε ταράτσες, σε βεράντες, μπαλκόνια και σε διαφόρους ανοιχτούς χώρους(π.χ. χωράφια) πάντα μετά από μελέτη για το καλύτερο σημείο,να τα βλέπει ο ήλιος όσο το δυνατών περισσότερες ώρες την μέρα.
Από τι αποτελείται ένα Φ/Σ Ένα τυπικό Φ/Β σύστημα αποτελείται από τα εξής : Φωτοβολταϊκά πλαίσια (γεννήτρια ή πάνελ) Κατασκευή στήριξης Συστήματα μετατροπής ισχύος Ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου, προστασίας& λοιπά στοιχεία
Τα Πλεονεκτήματα των Φ/Σ Αποτελούν αξιόπιστη τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρισμού και έχουν σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής (μεγαλύτερη από 25 χρόνια). Η λειτουργία τους είναι αθόρυβη. Απαιτούν ελάχιστη συντήρηση, Εύκολη εγκατάσταση. Μπορούν εύκολα να ανακυκλωθούν (σιλικόνη, γυαλί, αλουμίνιο κ.τ.λ.) Προκαλεί μηδενική ρύπανση και είναι εκατό τοις εκατό μια καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας.
Τα Φ/Σ στον αγώνα για την προστασία του κλίματος της Γης Κάθε κιλοβατώρα που παράγεται από φωτοβολταϊκά, και άρα όχι από συμβατικά καύσιμα, συνεπάγεται την αποφυγή έκλυσης 1,1 κιλών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Ένα τυπικό φωτοβολταϊκό σύστημα του ενός κιλοβάτ, αποτρέπει κάθε χρόνο την έκλυση 1,4 τόνων διοξειδίου του άνθρακα, όσο δηλαδή θα απορροφούσαν δύο στρέμματα δάσους όπως και τις εκπομπές άλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα αιωρούμενα μικροσωματίδια, τα οξείδια του αζώτου, οι ενώσεις του θείου, κ.λπ). Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα πυροδοτούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου και αλλάζουν το κλίμα της Γης, ενώ η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον
Μειονεκτήματα των Φ/Σ Το κύριο μειονέκτημα της ηλιακής ενέργειας είναι το αρχικό κόστος. Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι συγκριτικά αρκετά ακριβά, κυρίως λόγω του κόστους υλικών και την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού που εμπλέκονται. Η Συννεφιά, οι συνθήκες βροχής, κλπ., επηρεάζει την ποσότητα της ενέργειας που παράγεται Η έλλειψη φωτός τη νύχτα με μόνη λύση στο πρόβλημα αυτό την αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια της.ωστόσο αυτό είναι πιο εύκολο στα λόγια παρά στην πράξη.
Τα Παθητικά Ηλιακά Συστήματα και ο βιοκλιματισμός Βιοκλιματικές κατασκευές
Στο πλαίσιο της ανάγκης για εξοικονόμηση ενέργειας εντάσσεται και ο κτηριακός τομέας οποίος είναι υπεύθυνος για το 40% της κατανάλωσης ενέργειας. Εκτιμάται ότι τα καύσιμα για κάλυψη των αναγκών των απαιτήσεων σε θέρμανση, ψύξη, φωτισμό και ζεστό νερό χρήσης ευθύνονται για το 50% των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και κυρίως του CO 2.
Τα παθητικά ηλιακά συστήματα αποτελούνται από δομικά στοιχεία, κατάλληλα σχεδιασμένα και συνδυασμένα μεταξύ τους, ώστε να υποβοηθούν την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για τον φυσικό φωτισμό των κτιρίων ή για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας μέσα σε αυτά.
Βασικές Αρχές Βιοκλιματισμού Εξασφάλιση ηλιασμού και μείωσης των θερμικών απωλειών κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ώστε να αξιοποιείται η ηλιακή ενέργεια για την θέρμανση των χώρων. Εξασφάλιση ηλιοπροστασίας το καλοκαίρι προκειμένου να επιτυγχάνεται μείωση των θερμικών κερδών, άρα και μείωση της ανάγκης για ψυκτικό φορτίο. Εκμετάλλευση τω δροσερών ανέμων για φυσικό αερισμό και δροσισμό. Βελτίωση του μικροκλίματος γύρω από το κτήριο Αξιοποίηση του ήλιου για φυσικό φωτισμό
Βασικές Αρχές Βιοκλιματισμού