ΠΣΠΑ Α Γυμνασίου Σχολ.Έτος 2016-2017 ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜΑ: ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΑΘΗΤΗΣ: Ιωάννης Πουλιάνος
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Α. Πρόλογος Β. Εισαγωγή Γενικά στοιχεία Β1.Ετυμολογία Επεξήγηση τίτλου θέματος εργασίας Β2.Τεχνολογική ενότητα Β3.Ιστορική αναδρομή Γ. Θεωρητικό μέρος ( Πληροφορίες περιγραφή του αντικειμένου ) Γ1.Τα μέρη του Γ2. Πώς λειτουργεί Γ3. Μορφή ενέργειας Γ4. Αρχές λειτουργίας Γ5. Κοινωνική προσφορά Γ6. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Δ. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΜΟΥ Δ1. Τεχνικά σχέδια Δ2. Κατάλογος υλικών & εργαλείων Δ3.Στάδια κατασκευής Δ4. Μέθοδος. Διαδικασία που ακολούθησα Δ5. Κόστος κατασκευής μου. ΣΤ. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΟΛΗ ΤΗΝ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Ζ. ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ Η.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ι. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ
Α. Πρόλογος Το θέμα της εργασίας μου είναι τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Διάλεξα αυτό το θέμα γιατί είναι πολύ ενδιαφέρον και συναρπαστικό αφού αν υπήρχαν οι κατάλληλες μονάδες φωτοβολταϊκών τότε η κύρια πηγή ενέργειας θα ήταν η ηλιακή! Χωρίς τον επιβλέποντα καθηγητή τον κ. Μανωλά τίποτε από αυτά δεν θα υπήρχε. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω όσους με βοήθησαν, αφού χωρίς αυτούς δεν θα κατάφερνα τίποτα. Β. Εισαγωγή- Γενικά στοιχεία Β.1 Ετυμολογία Επεξήγηση τίτλου θέματος εργασίας Φωτοβολταϊκό φαινόμενο: η άμεση μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική τάση. Φωτοβολταϊκό πλαίσιο: Το σύνολο φωτοβολταϊκών στοιχείων που είναι ηλεκτρονικά συνδεδεμένα. Αποτελεί τη βασική δομική μονάδα της φωτοβολταϊκής γεννήτριας. Φωτοβολταϊκό πάνελ: Ένα ή περισσότερα φωτοβολταϊκά πλαίσια, που έχουν προκατασκευαστεί και συναρμολογηθεί σε ενιαία κατασκευή, έτοιμη για να τοποθετηθεί σε φωτοβολταϊκή εγκατάσταση. Β.2 Τεχνολογική ενότητα Το φωτοβολταϊκό ανήκει στην τεχνολογική ενότητα ενέργεια, ισχύς.
Β.3 Ιστορική αναδρομή Η αρχική γνωριμία του ανθρώπου με το φωτοβολταϊκό άρχισε το 1839 όταν ο Γάλλος φυσικός Edmond Becquerel ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο κατά την διάρκεια πειραμάτων του. Edmond Becquerel Η επόμενη σημαντική εξέλιξη έγινε το 1876 όταν ο Adams και ο φοιτητής του, Day, παρατήρησαν ότι μια ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος παραγόταν από το σελήνιο όταν αυτό ήταν εκτεθειμένο στο φως. Adams Το 1918, ο Πολωνός Czochralski πρόσθεσε την μέθοδο παραγωγής ημιαγωγού μονοκρυσταλλικού πυριτίου με την σχετική έρευνα του και η οποία μάλιστα χρησιμοποιείται βελτιστοποιημένη ακόμα και σήμερα. Czochralski
Μια σημαντική ανακάλυψη έγινε επίσης το 1949 όταν οι Mott και Schottky ανέπτυξαν την θεωρία της διόδου σταθερής κατάστασης. Στο μεταξύ η κβαντική θεωρία είχε ξεδιπλωθεί. Ο δρόμος πλέον για τις πρώτες πρακτικές εφαρμογές είχε ανοίξει. Το πρώτο ηλιακό κελί ήταν γεγονός στα εργαστήρια της Bell το 1954 από τους Chapin, Fuller και Pearson. Η απόδοση του ήταν 6% εκμετάλλευση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Τέσσερα χρόνια μετά, το 1958 η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών συστημάτων προσαρτάται στον χώρο των διαστημικών εφαρμογών όταν τοποθετήθηκε ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα στον δορυφόρο Vanguard I. Vanguard I Από τότε η επιστήμη των φωτοβολταϊκών έχει εξελιχθεί και έχει γίνει εξίσου σημαντική όσο και οι άλλες μορφές ενέργειας. Αν συνεχιστεί αυτή η εξέλιξη, τα επόμενα χρόνια τα φωτοβολταϊκά θα μπορούσαν να παράγουν όλη την ενέργεια που καταναλώνεται από τους ανθρώπους κάθε χρόνο και θα ήταν η πιο σημαντική μορφή ενέργειας αφού οι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν θα υπάρχουν. Γ.ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Γ.1 Τα μέρη του Τα κύρια μέρη ενός φωτοβολταϊκού συστήματος είναι τέσσερα: α) Το φωτοβολταϊκό πάνελ β) Ο μετατροπέας
γ) Η μπαταρία δ) Τα ηλεκτρικά αντικείμενα που τροφοδοτούνται από την ενέργεια Γ.2 Πώς λειτουργεί Ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, ας το πούμε, είναι ένα "σάντουιτς" από δύο διαφορετικές στρώσεις πυριτίου. Το πυρίτιο, δεν είναι ούτε θετικός, ούτε αρνητικός αγωγός ρεύματος, αλλά ουδέτερος (δηλαδή το ρεύμα δεν περνάει ούτε με ευκολία, ούτε με δυσκολία). Επίσης είναι επεξεργασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να αφήνει ρεύμα να περνάει μόνο κάτω υπό ορισμένες συνθήκες. Στην πρώτη στρώση, μετά από περαιτέρω επεξεργασία, υπάρχουν πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Ενώ στη δεύτερη στρώση, υπάρχουν πολύ λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Όταν λοιπόν βάλουμε, την πρώτη στρώση πάνω στη δεύτερη(και τις φέρουμε σε επαφή), δημιουργείται ένα "ηλεκτρικό φράγμα" αναμεταξύ τους. Τι σημαίνει αυτό; Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν από την πρώτη στρώση στη δεύτερη, και αντιστρόφως. Αν όμως φως του ηλίου προσπέσει πάνω στο "σάντουίτς" μας, συμβαίνει κάτι αξιοσημείωτο! Τα φωτόνια του ηλιακού φωτός, εισβάλλουν στην πρώτη στρώση. Αυτά, μεταφέρουν την ενέργειά τους στα πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια της στρώσης αυτής! Αφού λοιπόν πήραν την ενέργεια τα ηλεκτρόνια αυτά, τότε ξεπετάγονται στη δεύτερη στρώση. Εκεί αντιδρούν με τα λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και κατά την αντίδραση αυτή, παράγεται ρεύμα! Παράλληλα με αυτή την αντίδραση, τα θετικά ηλεκτρόνια απωθούνται ξανά στην πρώτη στρώση.
Η λειτουργία ενός φωτοβολταϊκού. Η μεταφορά του ηλεκτρικού ρεύματος από το φωτοβολταϊκό σε όλο το σπίτι.
Γ.3 Μορφή ενέργειας Το φωτοβολταϊκό πάνελ παίρνει τις ακτίνες του ήλιου (ηλιακή ενέργεια) και τις μετατρέπει σε θερμική ζεσταίνοντας το νερό Η λειτουργία του φωτοβολταϊκού.
Γ.4 Αρχές λειτουργίας Ο μοναδικός νόμος της φύσης που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία ενός φωτοβολταϊκού συστήματος είναι το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Ακόμη και αν χρησιμοποιείται μόνο αυτό το φαινόμενο, χωρίς αυτό δεν θα δούλευαν τα φωτοβολταικά συστήματα. Γ.5 Κοινωνική προσφορά Τα φωτοβολταϊκά: Α) Ενισχύουν το ηλεκτρικό δίκτυο τις ώρες των μεσημβρινών αιχμών, οπότε και παράγουν το μεγαλύτερο μέρος ηλεκτρικής ενέργειας, ιδιαίτερα κατά τη θερινή περίοδο που παρατηρείται έλλειψη ή πολύ υψηλό κόστος ενέργειας. Β) Συμβάλλουν στη μείωση των διακοπών ηλεκτροδότησης λόγω υπερφόρτωσης του δικτύου ΔΕΗ. Γ) Συμβάλλουν στην απεξάρτηση από το πετρέλαιο και κάθε μορφής εισαγόμενη ενέργεια. Δ) Βοηθούν στην προστασία του περιβάλλοντος στα αστικά κέντρα και στην περιφέρεια όπου υπάρχει μεγαλύτερη ποσότητα καυσαερίων κ.α. 6) Είναι φιλικά προς το περιβάλλον αφού χρησιμοποιούν μόνο την ηλιακή ενέργεια, που είναι μια «καθαρή» μορφή ενέργειας. Γ.6 Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Επειδή τα φωτοβολταϊκά παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από την ακτινοβολία του ήλιου δεν βλάπτουν το περιβάλλον. Αυτός είναι άλλος ένας λόγος που κάνει τα φωτοβολταικά την πιο επιλέξιμη μορφή ενέργειας.
Δ.1 Τεχνικά σχέδια Δ. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΜΟΥ Δ.2 Κατάλογος υλικών & εργαλείων - Βάση από φελιζόλ - Βάση Plexiglas - Κομμάτι από χαρτόνι - Σελίδες εφημερίδας - Γυψόγαζα - Μπογιές ακουαρέλας - Πινέλο
- Παλέτα - Αυτοκόλλητος δρόμος - Δύο είδη χορταριών - Αυτοκίνητο - Πέτρες - Φράχτης - Θάμνοι/Δέντρα - Κόλλα άτλακολ - Υγρή κόλλα - Συνδετήρες - Σελοφάν μπλε χρώματος - Ψαλίδι Δ.3 Στάδια κατασκευής - Κόβουμε το χαρτόνι στις διαστάσεις που χρειαζόμαστε - Κολλάμε το χαρτόνι στο φελιζόλ μαζί με το Plexiglas ώστε να εφαρμόζουν σωστά. - Βάζουμε τις βρεγμένες εφημερίδες στην περιοχή που θα μπει το βουνό.
- Τοποθετούμε τη γυψόγαζα στις περιοχές που χρειάζονται. - Σκαλίζουμε τη γυψόγαζα πριν στεγνώσει για να δημιουργηθούν λεπτομέρειες.
- Χρωματίζουμε την μακέτα. - Κολλάμε με ατλακόλ το ένα είδος χορταριού. - Τοποθετούμε το δρόμο, το αμάξι και τα χορτάρια.
- Βάζουμε τις πέτρες, το φράχτη και τους θάμνους/δέντρα. - Κολλάμε τα φωτοβολταϊκά και τις κολόνες της Δ.Ε.Η.
Δ.4 Μέθοδος. Διαδικασία που ακολούθησα Η διαδικασία που έκανα την μακέτα αναφέρεται ακριβώς με την σειρά που έγραψα στα στάδια της κατασκευής. Δ.5 Κόστος κατασκευής μου - Βάση από φελιζόλ= 0 - Βάση Plexiglas= 2,99 - Κομμάτι από χαρτόνι= 0 - Σελίδες εφημερίδας= 0 - Γυψόγαζα= 19,98 - Μπογιές ακουαρέλας= 5 - Πινέλο= 2 - Παλέτα= 0 - Αυτοκόλλητος δρόμος= 7,99 - Δύο είδη χορταριών= (2,79,1,99 ) 4,78 σύνολο τα δύο - Αυτοκίνητο= 0 - Πέτρες = 2,99 - Φράχτης= 9,99 - Θάμνοι/Δέντρα= 3,79 - Κόλλα άτλακολ= 4,99 - Υγρή κόλλα= 0 - Συνδετήρες= 0 - Σελοφάν μπλε χρώματος= 0,29 - Ψαλίδι= 0
- Ξύλο= 1 - Σύρμα= 1 Σύνολο: 66,79 ΣΤ. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΟΛΗ ΤΗΝ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Από αυτή την εργασία έμαθα να κάνω προσχέδια πριν από κάθε κατασκευή, να συγκεντρώνω πληροφορίες και εικόνες και να βάζω στην εργασία μου τα πιο σημαντικά και απαραίτητα πράγματα. Πιστεύω ότι η μακέτα μου είναι αρκετά καλή, όμως αν θα μπορούσε να παράγει ρεύμα θα ήταν πολύ καλύτερη. Η παρουσίασή μου θα έπρεπε να ήταν πιο ωραία από την άποψη του χρόνου που ξόδεψα, αλλά, αυτό δεν σημαίνει κι ότι είναι κακή! Ζ. ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ Φωτοβολταϊκό στοιχείο: είναι ηλεκτρονική διάταξη η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν δεχτεί ακτινοβολία. Λέγεται και φωτοβολταϊκό κύτταρο. Μετατροπέας: βοηθά στο μετασχηματισμό του συνεχούς ρεύματος από τις μπαταρίες σε ημιτονοειδές εναλλασσόμενο για τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών ή για την τροφοδότηση του δικτύου της ΔΕΗ. Μπαταρία: το μέρος για την αποθήκευση του παραγόμενου ρεύματος που πλεονάζει, για μεταγενέστερη χρήση. Η. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ http://coolweb.gr http://www.ptolemeo.gr http://49lyk-athin.att.sch.gr http://greenmindset.cti.gr www.selasenergy.gr/history.php www.solar-systems.gr wikipedia.com Ι. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ
Από αυτό σε αυτό