Εισαγωγή στα φωτοβολταϊκά

[Samdreamth]

Λοιπόν, έψαξα λίγο στο αρχείο μου και είπα να δημοσιεύσω πέντε πράγματα για τα φωτοβολταϊκα. Δεν είναι τίποτα σπουδαίο αλλά τα γράφω μόνο και μόνο για να κάνουμε μια αρχή σε αυτό το θέμα.

Βασικές γνώσεις για τα φωτοβολταϊκά

Tα φωτοβολταϊκά στοιχεία μετατρέπουν ένα μέρος της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται είναι συνεχές (DC) και χρησιμοποιείται για την φόρτιση συσσωρευτών, οι οποίοι με τη σειρά τους τροφοδοτούν ηλεκτρικές συσκευές συνεχούς τάσης (ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, φωτιστικά, υπολογιστές κ.ά.).

Με τη χρήση ενός αντιστροφέα (inverter) μπορούμε να το μετατρέψουμε σε εναλλασσόμενο (AC) και να τροφοδοτήσουμε τις συσκευές που λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα. Επειδή το ρεύμα "φιλτράρεται" με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να πούμε ότι κατά κάποιο τρόπο είναι "καθαρότερο" ακόμη και από το ρεύμα του δικτύου, εφόσον χρησιμοποιείται inverter καλής ποιότητας.

Προσοχή στα καλώδια: κάθε συνδυασμός τάσης και έντασης ρεύματος θέλει το σωστό πάχος καλωδίων. Αλλιώς θα λιώσουν ή θα πάρουν φωτιά. Ακόμη και το ρεύμα μιας μικρής μπαταρίας μπορεί να γίνει, υπό προϋποθέσεις, η αιτία να καεί ένα ολόκληρο σπίτι. Όσο περισσότερο ρεύμα περνά από τα καλώδια, και όσο πιο μεγάλο το μήκος τους, τόσο μεγαλύτερο πάχος πρέπει να έχουν.

Σύνδεση φωτοβολταϊκών σε σειρά και παράλληλα

Συνδέοντας τα φωτοβολταϊκά στοιχεία σε σειρά (τα + με τα - εναλλάξ), αθροίζουμε τα βολτ και συνδέοντάς τα παράλληλα (τα + μεταξύ τους και τα - μεταξύ τους), αθροίζουμε τα αμπέρ των κυψελών που διασυνδέουμε, ώστε να πετύχουμε το συνδυασμό βολτ και αμπέρ που θέλουμε.

Εικόνα 1: Παράλληλη και εν σειρά σύνδεση φωτοβολταϊκών στοιχείων.

Φόρτιση μπαταριών

Για να φορτίζει μια μπαταρία από τον ήλιο, πρέπει να τροφοδοτείται με περίπου 20 % παραπάνω τάση (βολτ) από την ονομαστική της. Έτσι, μια μπαταρία 12 V θα αρχίσει να φορτίζει με τάση πάνω από 14,4 V. Μια μπαταρία 3 V με τάση πάνω από 3,6 Vκλπ.

Με τα φωτοβολταϊκά, μπορούν να τροφοδοτηθούν απ' ευθείας συσκευές, όσο υπάρχει ηλιοφάνεια, κάτι όμως που δεν συνηθίζεται. Αυτό που γίνεται συνήθως είναι το φωτοβολταϊκό να φορτίζει μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία και οι συσκευές, να λειτουργούν με ρεύμα που παίρνουν από τη μπαταρία. Το φωτοβολταϊκό φροντίζει να αναπληρώνει κάθε μέρα την κατανάλωση σε Watt που έκαναν οι συσκευές.

Εικόνα 2: Βασικά στοιχεία μιας φωτοβολταϊκής εγκατάστασης.

Στο παραπάνω σχεδιάγραμμα απεικονίζεται η συνδεσμολογία ενός απλού φωτοβολταϊκού συστήματος. Ο ρυθμιστής φόρτισης φροντίζει για την σωστή φόρτιση της μπαταρίας. Ο inverter μετατρέπει τα 12 V της μπαταρίας, σε 220 V, ούτως ώστε να μπορούν να συνδεθούν πάνω του συσκευές που απαιτούν τάση 220V.

Παραγωγή ρεύματος από ένα φωτοβολταϊκό

Ένα φωτοβολταϊκό θα παράγει κάθε μέρα την ονοματική ισχύ του επί 6 το καλοκαίρι και επί 3,5 το χειμώνα. Έτσι, ένα φωτοβολταϊκό ισχύος 100 Wp, αναμένεται να παράγει κατά μέσο όρο 550 – 600 Wh (0,6 KWh – κιλοβατώρες) το καλοκαίρι και περίπου 350 Wh (0,35 KWh) το χειμώνα, ανά ημέρα.

Δηλαδή, το χειμώνα, δεν θα παράγει 350 Wh κάθε μέρα, αλλά αν διαιρέσουμε την συνολική μηνιαία του παραγωγή σε KWh (πχ. τον Δεκέμβριο) δια 31, θα μας δώσει τον αριθμό 0,35 KWh.
Ανά 1 KWp φωτοβολταϊκών, η συνολική ετήσια παραγωγή σε κιλοβατώρες (KWh) θα είναι από 1100 KWh (Βόρεια Ελλάδα) έως 1450 KWh (Νότια Ελλάδα). Έτσι, ένα πάνελ 100 Wp θα παράγει από 110 KWh έως 140 KWh το χρόνο.

Πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών

Τα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών, είναι συνοπτικά τα εξής:
·Λειτουργούν αθόρυβα.
· Θέλουν ελάχιστη συντήρηση.
· Προκαλούν μηδενική ρύπανση.
·Η διάρκεια ζωής τους μπορεί να ξεπεράσει τα 30 έτη.
·Προσφέρουν απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα.

Τα φωτοβολταϊκά από οικονομική άποψη

Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών, συμφέρει στις παρακάτω περιπτώσεις:

ØΣτην περίπτωση που πρέπει να τροφοδοτηθεί ένα σημείο που είναι μακριά από το δίκτυο (π.χ. ορεινό, εξοχικό κ.ά.), όπου το κόστος μεταφοράς γραμμής μπορεί να είναι μεγαλύτερο. Μεσοπρόθεσμα, συμφέρει περισσότερο από γεννήτρια καυσίμου, λόγω μηδενικής κατανάλωσης σε καύσιμα και αθόρυβης λειτουργίας.
ØΌταν είναι απαραίτητο ένα μικρό αθόρυβο εφεδρικό σύστημα για τις περιπτώσεις διακοπής ρεύματος.
ØΌταν υπάρχει ανάγκη για ένα μικρό φορητό σύστημα ενέργειας που να το μετακινούμε όπου χρειάζεται.
ØΣε περιπτώσεις όπου είναι αδύνατο να υπάρχει πρόσβαση στο δίκτυο, π.χ. σε τροχόσπιτο, σε κάμπινγκ, σε σκάφος και αλλού.

Δεν συμφέρει εκεί όπου υπάρχει εύκολη πρόσβαση στο φθηνότερο ρεύμα του δικτύου, εκτός από την περίπτωση που ο σκοπός είναι η μεταπώληση.

Η εγκατάσταση ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας είναι μια συμφέρουσα επένδυση που πλέον επιδοτείται σε ποσοστό μέχρι 55% από το κράτος (μέσω του αναπτυξιακού νόμου), με τη ΔΕΗ να αγοράζει την κάθε κιλοβατώρα που παράγεται σε ιδιαίτερα ελκυστική τιμή (νόμος 3468/2006).

Πέρα από την οικονομική διάσταση όμως υπάρχει και η περιβαλλοντική: Τα φωτοβολταϊκά παράγουν "καθαρότερη" ενέργεια, συμβάλλοντας στη μείωση των εκπομπών ρύπων που δημιουργούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου, είναι αθόρυβα και συμβάλλουν στην απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα που δεν είναι ανεξάντλητα.