1. ΓΕΝΙΚΑ
Η ιστορία με την εναλλακτική λύση ενέργειας , χρησιμοποιώντας διάφορες πηγές είναι παλιά . Τα τελευταία χρόνια μετά από συστηματικές μελέτες , επιστήμονες κατάφεραν να εκμεταλλευτούν τον ήλιο . Μπόρεσαν να μετατρέψουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική , δημιουργώντας το φωτοβολταϊκό ( ΦΒ ) .
2. ΟΡΙΣΜΟΣ
Φωτοβολταϊκό ( ΦΒ ) είναι ένα ειδικό πλαίσιο από κρυσταλλικό πυρίτιο . Αποτελείται από δύο στρώματα τα οποία έρχονται σ' επαφή . Το ένα είναι ημιαγωγός τύπου n και το άλλο τύπου p . Όταν φωτίζεται ( θερμαίνεται ) αυτή η πλάκα , αποκτάει συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα σε ειδικά ηλεκτρόδια , τα οποία έχουν τοποθετηθεί στο στοιχείο , για αυτό το σκοπό .
Εικόνα 1 , Ηλιακός συλλέκτης
3. ΤΑ ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΥΤΟΝΟΜΟΥ ΦΒ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
|
• Ηλιακοί συλλέκτες
• Συσσωρευτές αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας • Συστήματα ελέγχου της φόρτισης των μπαταριών • Ο μετατροπέας ρεύματος ( από συνεχές σε εναλλασσόμενο ) |
4. ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ
Εικόνα 2 , Προσανατολισμός συλλέκτη
Στην εικόνα 2 μπορώ να δω , για τις θέσεις του συλλέκτη 1 ( προς Ανατολή ) , 2 ( προς Νότο ) και 3 ( προς Δύση ) , τη λαμβανόμενη ένταση της ηλιακής ακτίνας ( α1 , α2 , ν1 , ν2 κ.ο.κ. ) και ποιά είναι η καλύτερη θέση για την απορρόφηση περισσότερων ακτίνων .
Η πιο δυνατή ηλιακή ακτίνα πέφτει στη θέση 2 ( ν2 ) . Επίσης στη θέση 2 , έχω την απορρόφηση περισσότερων ακτίνων ( α2 , ν2 , δ2 ) .
Συνεπώς , οι συλλέκτες εξασφαλίζουν καλύτερη απόδοση , όταν προσανατολίζονται προς το Νότο . Το ίδιο συμβαίνει και με τα πλαίσια των ηλιακών θερμοσιφώνων .
5. Η ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ
Εικόνα 3 , Διάφορες θέσεις του συλλέκτη
Τοποθετώ τρεις συλλέκτες σε διάφορες θέσεις ( εικόνα 3 ). Στη θέση 1 , είναι οριζόντιος , στη θέση 2 σχηματίζει γωνία ( με το οριζόντιο επίπεδο ) γ1 = 65 ° και στη θέση 3 σχηματίζει γωνία γ2 = 45 ° .
Σε συγκεκριμένη χρονική στιγμή , πέφτει ίδια δέσμη ακτίνων ( κίτρινο χρώμα ) και στις τρεις επιφάνειες . Η έντασή της είναι Εδ = 1000 watt / m ² . Η γωνία π1 ( η σχηματιζόμενη γωνία μεταξύ της ακτίνας και της κατακορύφου του οριζοντίου επιπέδου ) και στις τρεις επιφάνειες είναι η ίδια ( π1 = 50 ° ) .
Στη θέση 1 , η γωνία πρόσπτωσης γ ( η σχηματιζόμενη γωνία μεταξύ της ακτίνας και της καθέτου στην επιφάνεια ) ταυτίζεται με την π1 και είναι ίση με 50 ° . Στη θέση 3 ( όπως και στη θέση 2 ) , η γωνία γ βρίσκεται εύκολα από τον τύπο :
| γ = π1 - γ2 |
Η κλίση , την οποία δίνουμε στο συλλέκτη ( πλαίσιο , στοιχείο ) , εξαρτάται από την πυκνότητα ισχύος Ε , η οποία αναπτύσσεται στην επιφάνειά του . Θα την υπολογίσω και για τις τρεις θέσεις του στοιχείου ( εικόνα 3 ) . Ως καταλληλότερη θέση , θα επιλεγεί εκείνη , η οποία έχει τη μεγαλύτερη ( πυκνότητα ισχύος Ε ) :
|
Θέση 1 , οριζόντιο επίπεδο : Ε1 = Εδ * συν γ = 1000 * συν 50 ° = 766 watt / m ² Θέση 2 , γ1 = 65 ° : γ = π1 - γ1 = 50 - 65 = - 15 ή 345 ° Ε2 = Εδ * συν γ = 1000 * συν ( - 15 ) ° ≈ 966 watt / m ² Θέση 3 , γ2 = 45 ° : γ = π1 - γ2 = 50 - 45 = 5 ° Ε3 = Εδ * συν γ = 1000 * συν 5 ° ≈ 996 watt / m ² |
Επιλέγω τη θέση 3 , δίνοντας στο πλαίσιο γωνία 45 ° .
Η κλίση του συλλέκτη , παίζει σημαντικό ρόλο στη μέγιστη απόδοση του ΦΒ συστήματος .
6. Η ΧΡΗΣΗ ΟΙΚΙΑΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ
Γενικά , οι περισσότερες οικιακές συσκευές και τα φώτα θα δουλεύουν κανονικά . Παρόλα ταύτα , η ηλεκτρική κουζίνα είναι μια συσκευή , η οποία εξαντλεί το ΦΒ σύστημα . Καλό είναι να λειτουργεί π.χ. με υγραέριο . Ο ηλιακός θερμοσίφωνας πρέπει να είναι ανεξάρτητος , δηλαδή να λειτουργεί με δικό του συλλέκτη . Το ψυγείο είναι μια συσκευή , η οποία θα τροφοδοτείται με άμεσο ρεύμα από το σύστημα . Το υπόλοιπο θα αποθηκεύεται στους συσσωρευτές , για άλλες καταναλώσεις .
7. ΜΕΛΕΤΗ - ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΦΒ
Τη μελέτη και εγκατάσταση ενός ΦΒ συστήματος αναλαμβάνει τεχνικό γραφείο . Ανάλογα την περιοχή , τα τετραγωνικά μέτρα κ.ά. ετοιμάζει μια αναλυτική προσφορά . Καλό είναι , να πάρετε από τουλάχιστον 3 τεχνικά γραφεία προσφορά . Να βλέπετε τις δουλειές που έχουν κάνει στο παρελθόν ( όχι από φωτογραφίες , αλλά με επιτόπου επίσκεψη στον τόπο του ΦΒ έργου ) . Να συγκρίνετε όλα τα στοιχεία και μετά να αποφασίσετε , ποιό τεχνικό γραφείο θα επιλέξετε .
8. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ
1. Φωτοβολταϊκό φαινόμενο ονομάζουμε , τη διαδικασία μετατροπής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια :
| επαφή δύο υλικών ( συλλέκτης ) + φως = φωτοβολταϊκό φαινόμενο |
2. Σ' ένα αυτόνομο ΦΒ σύστημα , οι μπαταρίες ( συσσωρευτές ) τραβάνε όλο το ζόρι . Η ζωή τους είναι εώς 7 - 8 χρόνια . Πρέπει να γίνονται κατάλληλες φορτίσεις και εκφορτίσεις . Δηλαδή υπάρχουν κάποια όρια , τα οποία δεν πρέπει να ξεπερνάμε . Οι μπαταρίες κοστίζουν ακριβά ( 3000 ευρώ περίπου ) . Υπολογίστε τα χρήματα που θα δώσετε , σε μια πρόωρη και αναπάντεχη αντικατάστασή τους .
3. Είναι σημαντικό οι συλλέκτες , να βλέπουν πάντα τον ήλιο ( όταν υπάρχει ) . Αν καλυφθούν π.χ. από δένδρα , ψηλά μελλοντικά κτίσματα κ.ά. , θα υπάρξει πρόβλημα .
4. Ίσως υπάρξουν αρκετές μέρες , κατά τις οποίες ο ήλιος είναι κρυμμένος πίσω από σύννεφα . Και πάλι , θα υπάρξει πρόβλημα . Καλό είναι , μαζί με το ΦΒ σύστημα να τοποθετηθεί και μια ανεμογεννήτρια . Μεγαλύτερη η δαπάνη , αλλά σε κάθε περίπτωση ενισχύουμε την ύπαρξη ρεύματος .
5. Η πυκνότητα ισχύος ( ένταση ) Ε , μετριέται με ειδικό όργανο το οποίο λέγεται πυρανόμετρο . Για παράδειγμα , βλέπε " Η ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ " , στη θέση 2 ( γ1 = 65 ° ) το όργανο θα δείξει στην οθόνη του την τιμή 966 , η οποία αντιστοιχεί σε watt / m ² .
6. Η Γερμανία είναι παγκοσμίως πρώτη , στη δημιουργία τόσο φωτοβολταϊκών , όσο και αιολικών συστημάτων . Η Ελλάδα δυστυχώς , παρόλο που βοηθάνε όσο πουθενά αλλού , ο ήλιος και ο αέρας , έχει κάνει πάρα πολύ λίγα πράμματα μέχρι στιγμής .
7. Οι επιφάνειες των συλλεκτών , πρέπει να είναι καθαρές π.χ. η βροχή των τελευταίων χρόνων είναι αναμιγμένη με άμμο . Αντί να καθαρίσει τα κρύσταλλα , τα γεμίζει με χώμα !!
8. Η ΔΕΗ για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος , χρησιμοποιεί το πέτρωμα λιγνίτη .
9. Με τα ΦΒ , το οίκημα τροφοδοτείται με ρεύμα 230 V , το οποίο σημαίνει , ότι θα έχει πίνακα με ρελέ ασφαλείας .
10. Στη Βραζιλία , η οποία είναι μια τεράστια χώρα και με περισσότερες απαιτήσεις , το ρεύμα είναι 110 V και δε σε σκοτώνει . Στην Ελλάδα είναι 230 V . Γιατί ;