Φωτοβολταϊκά

Φωτοβολταϊκά συστήματα

Ενώ η χώρα μας παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ηλιοφάνεια στην Ευρώπη με ηλιακή ενέργεια (ακτινοβολία) που φτάνει το χρόνο της 1.500 kwh/m2 η παραγόμενη ισχύ από τα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι ακόμα σε πολύ χαμηλά επίπεδα.
Το φωτοβολταϊκό σύστημα μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρισμό. Ανάλογα με την σύνδεση τους τα φωτοβολταϊκά σύστημα διακρίνονται σε αυτόνομα και διασυνδεδεμένα.
Τα αυτόνομα διαθέτουν συσσωρευτή ο οποίος φορτίζεται από τα φωτοβολταϊκά και με την χρήση του μετατροπέα παράγει 230V κατάλληλα για κάθε ηλεκτρική συσκευή.
Τα διασυνδεδεμένα δεν διαθέτουν συσσωρευτή και όλη η παραγόμενη ενέργεια αυτοκαταναλώνεται ή διοχετεύεται στο δίκτυο της ΔΕΗ προς πώληση. Στους μεγάλους σταθμούς παραγωγής από φωτοβολταϊκά όλη η παραγόμενη ενέργεια πωλείται από τον παραγωγό, στη ΔΕΗ και στη συνέχεια μεταπωλείται στους κοντινούς καταναλωτές (κατοικίες, αρδευτικά, βιομηχανίες κ.α.).

•    Φωτοβολταϊκούς συλλέκτες
•    Συσσωρευτές
•    Ρυθμιστές φόρτισης
•    Μετατροπέας (inverter)

Τα διασυνδεμένα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούνται από:
•    Φωτοβολταϊκούς συλλέκτες
•    Μετατροπέας (inverter)

Τύποι φωτοβολταϊκών στοιχείων

Μονοκρυσταλλικού Πυριτίου πλαίσια (στοιχεία)
Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί από ένα κυλινδρικό κρύσταλλο πυριτίου. Αποτελούν τα πιο αποδοτικά φωτοβολταϊκά με αποδόσεις της τάξεως του 15%. Η κατασκευή τους όμως είναι πιο πολύπλοκη γιατί απαιτεί την κατασκευής του μονοκρυσταλλικού πυριτίου με αποτέλεσμα το υψηλότερο κόστος κατασκευής.

Πολυκρυσταλλικού Πυριτίου πλαίσια (στοιχεία)
Τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά κατασκευάζονται από ράβδους λιωμένου και επανακρυσταλλομένου πυριτίου. Για την παραγωγή τους οι ράβδοι του πυριτίου κόβονται σε λεπτά τμήματα από τα οποία κατασκευάζεται η κυψέλη του φωτοβολταϊκού. Η διαδικασία κατασκευής τους είναι απλούστερη από εκείνη των μονοκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών με αποτέλεσμα το φθηνότερο κόστος παραγωγής. Παρουσιάζουν όμως σε γενικές γραμμές μικρότερη απόδοση της τάξεως του 12%.

Άμορφου Πυριτίου πλαίσια (στοιχεία)
Τα φωτοβολταϊκά αυτής της κατηγορίας αποτελούνται από ένα λεπτό στρώμα πυριτίου που έχει εναποτεθεί ομοιόμορφα σε κατάλληλο υπόβαθρο. Σαν υπόβαθρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μεγάλη γκάμα υλικών από δύσκαμπτα μέχρι ελαστικά με αποτέλεσμα να βρίσκει μεγαλύτερο εύρος εφαρμογών, ιδιαίτερα σε καμπύλες ή εύκαμπτες επιφάνειες. Ενώ το άμορφο πυρίτιο παρουσιάζει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στην απορρόφηση του φωτός, εντούτοις η φωτοβολταϊκή απόδοση του είναι του μικρότερη των κρυσταλλικών, περίπου 6%. Το φθηνό όμως κόστος κατασκευής τους τα κάνει ιδανικά σε εφαρμογές όπου δεν απαιτείται υψηλή απόδοση.

Φωτοβολταϊκά Συστήματα με Μπαταρίες
Οι συσσωρευτές επιτρέπουν την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας. Υπάρχουν ενσωματωμένοι σε όλες τις εφαρμογές που βρίσκονται σε απομονωμένες τοποθεσίες ή σε εφαρμογές οι οποίες απαιτούν την ύπαρξη ενέργειας, σε περίπτωση που κάποια βλάβη του δικτύου, η κακοκαιρία ή η νυχτερινή χρήση το απαιτεί.
Η δυναμικότητα των μπαταριών μετριέται σε αμπερ-ώρες (amp-hours): 1 Amp χρησιμοποιούμενο σε 1h. Συνήθως οι κατασκευαστές αποτιμούν τις μπαταρίες τους σε διάστημα 20h αυτό σημαίνει οτι μια μπαταρία 220Amph θα δώσει 11Amp για 20h. Για κάθε 1Amph που καταναλώνουμε θα χρειαστούμε περίπου 1.25Amph για να τις ξαναγεμίσουμε. Αυτού του είδους η αποτίμηση είναι σχεδιασμένη ώστε να μπορέσουμε να συγκρίνουμε διαφορετικές μπαταριές με τα ίδια standards. Ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό τους είναι οι κύκλοι λειτουργίας τους.  Μπορούν να έχουν ρηχούς κύκλους λειτουργίας μεταξύ 10-15% της συνολικής δυναμικότητας της μπαταρίας ή βαθύς κύκλους με 50-80%.  Για τους ρηχούς κύκλους λειτουργίας όπως αυτός ενός αυτοκινήτου όταν ξεκινά, οι μπαταρίες είναι σχεδιασμένες να δίνουν πολλά Amp σε μικρό χρονικό διάστημα, στην συνέχεια το δυναμό επαναφορτίζει την μπαταρία άμεσα. Αυτές με βαθύς κύκλους λειτουργίας παρέχουν λίγα Amp για μεγάλα χρονικά διαστήματα, στην περίπτωση χρήσης τους με ηλιακά συστήματα πρέπει να επιλέγουμε τέτοιου είδους μπαταρίες.

Ρυθμιστής φόρτισης
Ο ρυθμιστής φόρτισης είναι μια απλή ηλεκτρονική συσκευή που φροντίζει για τη σωστή φόρτιση των συσσωρευτών (μπαταριών) του φωτοβολταικου συστήματος. Ελέγχει τη διαδικασία φόρτισης και σταματά τη φόρτιση όταν διαπιστώσει ότι η μπαταρία έχει φορτιστεί πλήρως. Αλλιώς θα υπήρχε ο σοβαρός κίνδυνος να καταστραφεί η μπαταρία.
Επειδή οι μπαταρίες έχουν την τάση να αποφορτίζονται σταδιακά ακόμα κι αν δεν τροφοδοτούν με ρεύμα κάποια συσκευή, ο ρυθμιστής φόρτισης φροντίζει αυτόματα να ξαναρχίσει η διαδικασία φόρτισης της μπαταρίας όταν διαπιστώσει ότι η τάση της έπεσε κάτω από το επίπεδο της πλήρους φόρτισης.

Μετατροπέας δικτύου (Grid Inverter)
Ο μετατροπέας inverter (για φωτοβολταικά, αυτόνομα, υβριδικά συστήματα) είναι η ηλεκτρονική συσκευή που μετατρέπει τη συνεχή τάση της μπαταρίας σε εναλλασσόμενη τάση 220-230 Volt 50Hz. Έτσι μπορούμε να τροφοδοτήσουμε από τη μπαταρία του φωτοβολταϊκού συστήματος όλες τις οικιακές συσκευές που απαιτούν 220 Volt. Ο μετατροπέας μετατρέπει το συνεχές ρεύμα των φωτοβολταϊκών σε εναλλασσόμενο 400V και συνδέεται με τη ΔΕΗ μέσω του ηλεκτρολογικού πίνακα. Η παραγόμενη ενέργεια πωλείται στη ΔΕΗ με πολύ υψηλές τιμές πώλησης.