Αφιέρωμα στα φωτοβολταϊκά οικιακής χρήσης (εισαγωγή)

Στα πλαίσια της αυτάρκειας από την ελεγχόμενη πλέον κοινωνία αναζητούμε  εναλλακτικούς τρόπους διαβίωσης. Όσοι βρίσκονται στην επαρχία έχουν την δυνατότητα να ανεξαρτητοποιηθούν ευκολότερα από τους κατοίκους των μεγάλων αστικών πόλεων. Είναι πολλές οι φορές που έχουμε δημοσιεύσει θέματα σχετικά με την αυτο-οργάνωση (σε τοπικές κοινότητες) και ανταλλαγή προϊόντων / υπηρεσιών ιδιαίτερα διατροφής αλλά και σπόρων για τον κήπο μας, η επιβίωση μας εξαρτάται από πολλούς

παράγοντες διατροφή (φαγητό - νερό), συντήρηση αυτών κλπ. 

Συνεργάτες και φίλοι του μπλογκ μας ζήτησαν να ετοιμάσουμε ανάλυση για τα φωτοβολταϊκά συστήματα οικιακής χρήσης για την αποδέσμευση μας από την ΔΕΗ. Αποφασίσαμε λοιπόν να κάνουμε ένα σχετικό αφιέρωμα και να αναλύσουμε όσο μπορούμε περισσότερο την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων, για προσωπική χρήση στις οικίες μας και όχι για την πώληση ρεύματος στην ΔΕΗ.

Θα επιθυμούσαμε να σας ενημερώσουμε ότι η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών μονάδων για οικιακή χρήση κοστίζει περισσότερο από ότι για τις αντίστοιχες μονάδες που χρησιμοποιούνται για πώληση ρεύματος και αυτό γιατί η 25 ετής σύμβαση της ΔΕΗ με τους ιδιώτες  πετυχαίνει μεγαλύτερα ποσοστά κέρδους και συνήθως σε μία πενταετία γίνεται ολοκληρωτική απόσβεση του αρχικού κεφαλαίου επένδυσης και στην συνέχεια τα υπόλοιπα 20 χρόνια είναι κερδοφόρα. 

Για εμάς αυτάρκεια σημαίνει αποδέσμευση και ανεξαρτησία από το σύστημα, έτσι θα σας βοηθήσουμε με όλες τις απαραίτητες τεχνικές πληροφορίες ώστε να κάνετε την καλύτερη επιλογή αυτών των συστημάτων.

1. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

Η πρώτη γνωριμία του ανθρώπου με το φωτοβολταϊκό φαινόμενο έγινε το 1839 όταν ο Γάλλος φυσικός Edmond Becquerel (1820 - 1891) ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο κατά την διάρκεια πειραμάτων του με μια ηλεκτρολυτική επαφή φτιαγμένη από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια.  Edmond Becquerel Το επόμενο σημαντικό βήμα έγινε το 1876 όταν οι Adams (1836 - 1915) και ο φοιτητής του Day παρατήρησαν ότι μια ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος παραγόταν από το σελήνιο (Se) όταν αυτό ήταν εκτεθειμένο στο φως. Adams Το 1918 ο Πολωνός Czochralski (1885 - 1953) πρόσθεσε την μέθοδο παραγωγήςημιαγωγού μονοκρυσταλλικού πυριτίου (Si) 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 Schottkyανέπτυξαν 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 τουςChapin, Fuller και Pearson. Η απόδοση του ήταν 6% εκμετάλλευση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Περισσότερες πληροφορίες στο: http://www.selasenergy.gr/history.php

2. ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ - ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥΣ

Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο (pv Solar cell) αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Το φωτοβολταικό φαινόμενο αφορά περιληπτικά την απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων των φωτοβολταϊκών στοιχείων και την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος. Το ηλεκτρικό πεδίο που προϋπάρχει στα φωτοβολταϊκά pv στοιχεια οδηγεί το ρεύμα στο φορτίο.

Φωτοβολταϊκό Φαινόμενο - Φωτοβολταϊκά Πληροφορίες

Το ηλιακό φως- ηλιακή ενέργεια είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Τα φωτόνια του ηλιακού φωτός - ενέργειας περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος του ηλιακού ενεργειακού φάσματος. Το γαλάζιο χρώμα ή το υπεριώδες π.χ. έχουν περισσότερη ενέργεια από το κόκκινο ή το υπέρυθρο. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο ( φωτοβολταϊκά στοιχεία ) (που είναι ουσιαστικά ένας“ημιαγωγός”), άλλα ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από το φωτοβολταϊκό ή τα φωτοβολταϊκά. Αυτά τα τελευταία φωτόνια είναι που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα ( ενέργεια ). Τα φωτόνια αυτά αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του φωτοβολταϊκού ή τωνφωτοβολταϊκών, στοιχείων να μετακινηθούν σε άλλη θέση. Η βασική θεωρία του ηλεκτρισμού είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων από το θετικό προς το αρνητικό. Σ’ε αυτή την απλή αρχή της φυσικής λοιπόν βασίζεται μια από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού στις μέρες μας Ηλιακή Φωτοβολταϊκή Διάταξη πλαισίων, τόξων, πάνελ.

Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια - φωτοβολταικα pv πάνελ έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) ηλιακά φωτοβολταικα pv στοιχεια που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός λεπτού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή ηλιογεννήτριες ( pv module), τυπικής ισχύος από 10W έως 300W. Οι φωτοβολταϊκές γεννήτριες συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες (pv-arrays).

Περισσότερες πληροφορίες στο: http://www.solar-systems.gr/solar-panel-pv-1.html

Ανάλυση δομής ενός φωτοβολταϊκού συστήματος

Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από τα ακόλουθα τμήματα:

• (α) Τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια (φωτοβολταικο πλαισιο) με τη Βάση στήριξης και ίσως (tracker), σύστημα παρακολούθησης της ηλιακής τροχιάς.
• (β) Μπαταρίες - συσσωρευτές φωτοβολταϊκών
• (γ) Ρυθμιστή φόρτισης για τον έλεγχο και προστασία των μπαταριών.
• (δ) Μετατροπέα τάσεως dc (12v/24v/48v) inverter για μετασχηματισμό στα 220V AC.

Τύποι Φωτοβολταικών συστημάτων

Υπάρχουν τρείς κατηγορίες φωτοβολταϊκών συστημάτων, το διασυνδεδεμένο φωτοβολταικό σύστημα (solar-pv) με το δίκτυο της ΔΕΗ και το αυτόνομο φωτοβολταικό σύστημα (solar-pv). Η απλούστερη μορφή του δεύτερου εκ των δυο αποτελείται απλώς από μια φωτοβολταϊκή γεννήτρια φωτοβολταϊκό πλαίσιο, η οποία μόνη της τροφοδοτεί με συνεχές ρεύμα ένα φορτίο οποτεδήποτε υπάρχει επαρκής φωτεινότητα. Αυτού του τύπου το σύστημα είναι κοινό σε εφαρμογές οικιακές ή γεωργικές, άντληση. Σε άλλες περιπτώσεις το φωτοβολταικό σύστημα (solar-pv) παρέχει δυνατότητα αποθήκευση ενέργειας στις μπαταρίες. Συχνά συμπεριλαμβάνεται μετρατροπέας ισχύος της ηλεκτρικής ενέργειας, όπως στην περίπτωση που απαιτείται εναλλασσόμενο ρεύμα να εξέρχεται από το σύστημα. Σε μερικές περιπτώσεις το σύστημα περιέχει μια εφεδρική ηλεκτρογεννήτρια ή ανεμογεννήτρια ( υβριδικό φωτοβολταϊκό σύστημα).

Περισσότερες πληροφορίες στο: http://www.solar-systems.gr/solar-panel-pv-1.html

3. ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ

Οικιακά φωτοβολταϊκά συστήματα.

Όταν τα φωτοβολταϊκά εκτεθούν στην ηλιακή ακτινοβολία, μετατρέπουν ένα 5-17% της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το πόσο ακριβώς είναι αυτό το ποσοστό εξαρτάται από την τεχνολογία που χρησιμοποιούμε. Υπάρχουν π.χ. τα λεγόμενα μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά, τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά, και τα άμορφα. Τα τελευταία έχουν χαμηλότερη απόδοση είναι όμως σημαντικά φθηνότερα. Η επιλογή του είδους των φωτοβολταϊκών είναι συνάρτηση των αναγκών σας, του διαθέσιμου χώρου ή ακόμα και της οικονομικής σας ευχέρειας. Όλα τα φωτοβολταϊκά πάντως μοιράζονται τα παρακάτω πλεονεκτήματα: ·       μηδενική ρύπανση ·       αθόρυβη λειτουργία ·       αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής (που φθάνει τα 30 χρόνια) ·       απεξάρτηση από την τροφοδοσία καυσίμων για τις απομακρυσμένες περιοχές ·       δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες ·       ελάχιστη συντήρηση Τα φωτοβολταϊκά συνεπάγονται σημαντικά οφέλη για το περιβάλλον και την κοινωνία. Οφέλη για τον καταναλωτή, για τις αγορές ενέργειας και για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Τα φωτοβολταϊκά είναι μία από τις πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες της νέας εποχής που ανατέλλει στο χώρο της ενέργειας. Μιας νέας εποχής που θα χαρακτηρίζεται ολοένα και περισσότερο από τις μικρές αποκεντρωμένες εφαρμογές σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς. Τα μικρά, ευέλικτα συστήματα που μπορούν να εφαρμοστούν σε επίπεδο κατοικίας, εμπορικού κτιρίου ή μικρού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής (όπως π.χ. τα φωτοβολταϊκά, τα μικρά συστήματα συμπαραγωγής, οι μικροτουρμπίνες και οι κυψέλες καυσίμου) αναμένεται να κατακτήσουν ένα σημαντικό μερίδιο της ενεργειακής αγοράς στα χρόνια που έρχονται. Ένα επιπλέον κοινό αυτών των νέων τεχνολογιών είναι η φιλικότητά τους προς το περιβάλλον. Η ηλιακή ενέργεια είναι μια καθαρή, ανεξάντλητη, ήπια και ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή. Η ηλιακή ακτινοβολία δεν ελέγχεται από κανέναν και αποτελεί ένα ανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό πόρο, που παρέχει ανεξαρτησία, προβλεψιμότητα και ασφάλεια στην ενεργειακή τροφοδοσία. Τα φωτοβολταϊκά είναι λειτουργικά καθώς προσφέρουν επεκτασιμότητα της ισχύος τους και δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο δίκτυο ή σε συσσωρρευτές) αναιρώντας έτσι το μειονέκτημα της ασυνεχούς παραγωγής ενέργειας. Δίνοντας τον απόλυτο έλεγχο στον καταναλωτή, και άμεση πρόσβαση στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και καταναλισκόμενη ενέργεια, τον καθιστούν πιο προσεκτικό στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια και συμβάλλουν έτσι στην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση της ενέργειας.  Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά παρέχοντας τη δυνατότητα για καινοτόμους αρχιτεκτονικούς σχεδιασμούς, καθώς διατίθενται σε ποικιλία χρωμάτων, μεγεθών, σχημάτων και μπορούν να παρέχουν ευελιξία και πλαστικότητα στη φόρμα, ενώ δίνουν και δυνατότητα διαφορικής διαπερατότητας του φωτός ανάλογα με τις ανάγκες του σχεδιασμού. Αντικαθιστώντας άλλα δομικά υλικά συμβάλλουν στη μείωση του συνολικού κόστους μιας κατασκευής (ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των ηλιακών προσόψεων σε εμπορικά κτίρια).

http://nerokotanet.blogspot.com/2012/01/blog-post_7237.html#more