Page 1

ΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ερευνητική εργασία του τμήματος Α1 του 1ου ΕΠΑΛ Καρδίτσας


Συνεργάσθηκαν (στα πλαίσια του μαθήματος project) οι μαθητές: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Αβραμίδης Χρήστος Αγγέλης Αναστάσιος Αποστολίκας Θωμάς Βαλμάς Γρηγόριος Βλάχος Κων/νος Βούζας Θωμάς Βρέκος Λεωνίδας Γεωργίου Φαίδων

9. Γιαννακός Στυλιανός 10. Γιαννάκος Σωτήριος 11. Γιάτσιος Νικόλαος 12. Γκουντούμας Γεώργιος 13. Γυφτάκης Αλέξανδρος 14. Διαμάντης Βάιος


• Τα φωτοβολταϊκά συστήματα εκμεταλλεύονται το φωτοβολταϊκό φαινόμενο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από την ηλιακή. Το Φ/Β φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Ανρί Μπεκερέλ (Becquerel) και αφορά στην απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων του Φ/Β στοιχείου και την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος.


Φωτοβολταϊκή Διάταξη Τα Φ/Β πλαίσια έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός μικρού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Τα Φ/Β στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή γεννήτριες (module), τυπικής ισχύος από 20W έως 300W. Οι Φ/Β γεννήτριες συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες (arrays).


Μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση μπορεί να αποτελεί ένα αυτόνομο σύστημα που καλύπτει το σύνολο των ενεργειακών αναγκών ενός σπιτιού. Συνήθως όμως, χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το δίκτυο της ΔΕΗ (grid-connected system).

•1 – Φωτοβολταϊκά πλαίσια, 2 – Πίνακας ελέγχου, 3 – Αντιστροφέας (inverter), 4 – Μετρητής ΔΕΗ


ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Φ/Β ΣΕ ΚΤΙΡΙΑ Τα Φ/Β μπορούν να τοποθετηθούν σε οικόπεδα, στέγες (επίπεδες ή κεκλιμένες) ή και σε προσόψεις κτιρίων. Παρέχονται σε διάφορα μεγέθη και μπορούν π.χ. να υποκαταστήσουν τμήμα μιας κεραμοσκεπής ή τα υαλοστάσια σε μια πρόσοψη ή να χρησιμοποιηθούν σαν φωταγωγοί (skylights). Ήδη παράγονται και Φ/Β κεραμίδια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θέση των κανονικών κεραμιδιών. Τα Φ/Β μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως σκίαστρα πάνω από παράθυρα. Επίσης σε πέργκολες και στέγαστρα χώρων στάθμευσης.


Τεχνολογία φωτοβολταϊκών Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή «κυψελών», ή «κυττάρων»), μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο, με πλευρά 120-160mm. Δυο τύποι πυριτίου χρησιμοποιούνται για την δημιουργία φωτοβολταϊκών στοιχείων: το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ το κρυσταλλικό πυρίτιο διακρίνεται σε μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό. Στο εμπόριο διατίθενται φωτοβολταϊκά πάνελ – τα οποία δεν είναι παρά πολλά φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδεδεμένα μεταξύ τους, επικαλυμμένα με ειδικές μεμβράνες και εγκιβωτισμένα σε γυαλί με πλαίσιο από αλουμίνιο – σε διάφορες τιμές ονομαστικής ισχύος, ανάλογα με την τεχνολογία και τον αριθμό των φωτοβολταϊκών κυψελών που τα αποτελούν.

Φωτοβολταϊκά από πολυκρυσταλλικό πυρίτιο

Φωτοβολταϊκά από μονοκρυσταλλικό πυρίτιο


Ο βαθμός απόδοσης Ο βαθμός απόδοσης εκφράζει το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια στο φωτοβολταϊκό στοιχείο. Στη σημερινή εποχή ο τυπικός βαθμός απόδοσης ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου βρίσκεται στο 13 – 19% και θεωρείται ότι παραμένει ακόμη αρκετά χαμηλός, που σημαίνει ότι το φωτοβολταϊκό σύστημα καταλαμβάνει μεγάλη επιφάνεια προκειμένου να αποδώσει την επιθυμητή ηλεκτρική ισχύ. Στην Ελλάδα, ωστόσο, οι προϋποθέσεις αξιοποίησης των Φ/Β συστημάτων είναι από τις καλύτερες στην Ευρώπη.


Εννοείται ότι στις νότιες και πιο ηλιόλουστες περιοχές της χώρας μας, ένα Φ/Β παράγει περισσότερο ηλιακό ηλεκτρισμό απ’ ότι στις βόρειες. Για παράδειγμα, ένα Φ/Β σύστημα στην Αθήνα αποδίδει 13001400 KWH/έτος/KW,στη Θεσσαλονίκη 11501250 KWH/έτος/KW στην Κρήτη ή Ρόδο 1350-1500 KWH/έτος/KW και στην Καρδίτσα 1200-1350 KWH/έτος/KW.


Ηλιοστάτης Για να αυξήσουμε τον βαθμό απόδοσης ενός φωτοβολταϊκού συστήματος χρησιμοποιούμε ηλιοστάτες. Ο ηλιοστάτης, ή εντοπιστής ηλιακής ακτινοβολίας (στα αγγλικά, tracker) είναι μια μηχανολογική διάταξη, πάνω στην οποία τοποθετείται η φωτοβολταϊκή γεννήτρια, ώστε το σύστημα να μπορεί να περιστρέφεται μέσω των ειδικών εξαρτημάτων και του λογισμικού που διαθέτει.


ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Στα πλαίσια της εργασίας μας συντάξαμε ένα ερωτηματολόγιο για να ελέγξουμε τις γνώσεις του κόσμου (συμμαθητές, συγγενείς, φίλοι) για τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Από τις απαντήσεις προκύπτει…

…Ότι οι περισσότεροι είναι λίγο μόνο ενημερωμένοι για τα φωτοβολταϊκά συστήματα.


Επίσης, ότι οι περισσότεροι πιστεύουν πως τα φωτοβολταϊκά δεν βλάπτουν το περιβάλλον.

Πάντως, ο ένας στους τρεις πιστεύει το αντίθετο ή δεν είναι σίγουρος…


Οι περισσότεροι γνωρίζουν ότι για να αποκτήσει κανείς φωτοβολταϊκά συστήματα θα πρέπει να διαθέσει κάποιο σημαντικό χρηματικό κεφάλαιο.


Λίγοι μόνο πιστεύουν πως η καλλιέργεια των χωραφιών συμφέρει στους αγρότες περισσότερο από τα φωτοβολταϊκά!...


Η συντριπτική πλειοψηφία πιστεύει ότι η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών στα σπίτια συμφέρει.


Η συντριπτική πλειοψηφία γνωρίζει ότι η απόδοση των φωτοβολταϊκών σχετίζεται με την ηλιοφάνεια.


Ότι τουλάχιστον ένας στους δέκα δεν γνωρίζουν αν χορηγούνται δάνεια για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών και τρεις στους δέκα πιστεύουν πως τέτοια δάνεια δεν χορηγούνται.


Οι περισσότεροι γνωρίζουν γιατί εγκαθιστά συνήθως κανείς φωτοβολταϊκά.


Η ερώτηση αν η ΔΕΗ προτείνει την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών δείχνει να διχάζει την κοινή γνώμη…


Οι περισσότεροι γνωρίζουν ότι απαιτείται η έκδοση ειδικής άδειας για εγκατάσταση φωτοβολταϊκών.


Όλοι σχεδόν γνωρίζουν ότι η μελέτη ενός φωτοβολταϊκού συστήματος απαιτεί την υπογραφή ηλεκτρολόγου μηχανικού


Μάλλον δεν γνωρίζουμε ότι δεν μπορεί κανείς να πουλήσει οπουδήποτε την παραγόμενη από φωτοβολταϊκά ηλεκτρική ενέργεια, παρά μόνον στην ΔΕΗ.


Μάλλον (και ίσως δικαίως για το μέλλον) δεν ξέρουμε αν φορολογούνται τα έσοδα από την πώληση της παραγόμενης από φωτοβολταϊκά ηλεκτρικής ενέργειας.


Η πλειοψηφία πιστεύει ότι τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν μελλοντικά να αποτελέσουν σημαντική πηγή εσόδων.


Οι περισσότεροι γνωρίζουν ότι η πώληση της παραγόμενης από φωτοβολταϊκά ενέργειας στη ΔΕΗ είναι εγγυημένη για 25 χρόνια.


Οι περισσότεροι γνωρίζουν ότι ο προσανατολισμός σχετίζεται άμεσα με τον συντελεστή απόδοσης του φωτοβολταϊκού συστήματος και συνεπώς με την ποσότητα της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.


Πλεονεκτήματα Τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν τα εξής πλεονεκτήματα: •

Η τεχνολογία τους είναι φιλική στο περιβάλλον (δεν προκαλούνται ρύποι)

Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή και δεν στοιχίζει τίποτε

Με την κατάλληλη κατανομή (κοντά στους αντίστοιχους καταναλωτές ενέργειας) τα Φ/Β συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν χωρίς ενίσχυση του δικτύου διανομής

Η λειτουργία του συστήματος είναι ολοσχερώς αθόρυβη

Έχουν σχεδόν μηδενικές απαιτήσεις συντήρησης

Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής (τα «κρύσταλλα» έχουν εγγύηση για 20-30 χρόνια)

Υπάρχει πάντα η δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης

Μπορούν να εγκατασταθούν πάνω σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές, όπως είναι π.χ. η στέγη ενός σπιτιού ή η πρόσοψη ενός κτιρίου,

Διαθέτουν ευελιξία : τα Φ/Β συστήματα λειτουργούν τόσο ως αυτόνομα συστήματα, όσο και συνδυαζόμενα με άλλες πηγές ενέργειας (συμβατικές ή ανανεώσιμες) και συσσωρευτές για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας. Επιπλέον, ένα Φ/Β σύστημα μπορεί να διασυνδεθεί με το δίκτυο ηλεκτροδότησης, δίνοντας τη δυνατότητα πώλησης της πλεονάζουσας ενέργειας στον διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου.


Μειονεκτήματα;…

Μειονέκτημα των φωτοβολταϊκών συστημάτων μπορεί να θεωρηθεί το μάλλον υψηλό κόστος εγκατάστασής τους. Μια γενική ενδεικτική τιμή είναι 4000 ευρώ ανά εγκατεστημένο κιλοβάτ (kW) ηλεκτρικής ισχύος, ενώ μια τυπική οικιακή κατανάλωση απαιτεί από 1,5 έως 3,5 κιλοβάτ. Ωστόσο, το κόστος αυτό μπορεί να αποσβεστεί σε περίπου 5-6 χρόνια και το Φ/Β σύστημα θα συνεχίσει να παράγει δωρεάν ενέργεια για τουλάχιστον άλλα 25χρόνια.


ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Φωτοβολταϊκά πάρκα διασυνδεδεμένα με το δίκτυο της ΔΕΗ

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούν μια ανανεώσιμη και φιλική για το περιβάλλον πηγή ενέργειας που δείχνει και αρκετά αποδοτική ώστε η επένδυση σε αυτή να συμφέρει οικονομικά.


Την εργασία επέβλεψαν οι εκπαιδευτικοί: • Γονιτσιώτης Απόστολος, ΠΕ17-01 • Τσίτος Χρήστος, ΠΕ19

Παρουσίαση Φωτοβολταϊκών  

Παρουσίαση εργασίας στα πλαίσια του μαθήματος "Project" με θέμα τα "Φωτοβολταϊκά Συστήματα"