Φωτοβολταϊκό Σύστημα

Τά φωτοβολταϊκά (ή Φ/Β) συστήματα αποτελούν μία από τίς εφαρμογές τών Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, μέ τεράστιο ενδιαφέρον γιά τήν Ελλάδα. Εκμεταλλευόμενο τό φωτοβολταϊκό φαινόμενο, τό φωτοβολταϊκό σύστημα παράγει ηλεκτρική ενέργεια από τήν ηλιακή ενέργεια.

Τεχνολογία

Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ (ή πλαίσια, ή όπως λέγονται συχνά στό εμπόριο, «κρύσταλλα») φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή «κυψελών», ή «κυττάρων»), μαζί μέ τίς απαραίτητες συσκευές καί διατάξεις γιά τήν μετατροπή τής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στήν επιθυμητή μορφή.

Τό φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο, μέ πλευρά 120-160mm. Δυο τύποι πυριτίου χρησιμοποιούνται γιά τήν δημιουργία φωτοβολταϊκών στοιχείων: τό άμορφο καί τό κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ τό κρυσταλλικό πυρίτιο διακρίνεται σέ μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό. Τό άμορφο καί τό κρυσταλλικό πυρίτιο παρουσιάζουν τόσο πλεονεκτήματα, όσο καί μειονεκτήματα, καί κατά τήν μελέτη τού φωτοβολταϊκού συστήματος γίνεται η αξιολόγηση τών ειδικών συνθηκών τής εφαρμογής (κατεύθυνση καί διάρκεια τής ηλιοφάνειας, τυχόν σκιάσεις κλπ.) ώστε νά επιλεγεί η κατάλληλη τεχνολογία.

Στό εμπόριο διατίθενται φωτοβολταϊκά πάνελ – τά οποία δέν είναι παρά πολλά φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδεδεμένα μεταξύ τους, επικαλυμμένα μέ ειδικές μεμβράνες καί εγκιβωτισμένα σέ γυαλί μέ πλαίσιο από αλουμίνιο – σέ διάφορες τιμές ονομαστικής ισχύος, ανάλογα μέ τήν τεχνολογία καί τόν αριθμό τών φωτοβολταϊκών κυψελών που τά αποτελούν. Έτσι, ένα πάνελ 36 κυψελών μπορεί νά έχει ονομαστική ισχύ 70-85 W, ενώ μεγαλύτερα πάνελ μπορεί νά φτάσουν καί τά 200 W ή καί παραπάνω.

Η κατασκευή μίας γεννήτριας κρυσταλλικού πυριτίου μπορεί νά γίνει καί από ερασιτέχνες, μετά από τήν προμήθεια τών στοιχείων. Τό κόστος είναι απίθανο νά είναι χαμηλότερο από τήν αγορά έτοιμης γεννήτριας, καθώς η προμήθεια ποιοτικών στοιχείων είναι πολύ δύσκολη. Εκτός από τό πυρίτιο χρησιμοποιούνται καί άλλα υλικά γιά τήν κατασκευή τών φωτοβολταϊκών στοιχείων, όπως τό Κάδμιο - Τελλούριο (CdTe) καί ο ινδοδισεληνιούχος χαλκός. Σέ αυτές τίς κατασκευές, η μορφή τού στοιχείου διαφέρει σημαντικά από αυτή τού κρυσταλλικού πυριτίου, καί έχει συνήθως τήν μορφή λωρίδας πλάτους μερικών χιλιοστών καί μήκους αρκετών εκατοστών. Τά πάνελ συνδέονται μεταξύ τους καί δημιουργούν τήν φωτοβολταϊκή συστοιχία, η οποία μπορεί νά περιλαμβάνει από 2 έως καί αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκές γεννήτριες.

Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μία Φ/Β συστοιχία είναι συνεχούς ρεύματος (DC), καί γιά τό λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις τών φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρμογές DC τάσης: κλασικά παραδείγματα είναι ο υπολογιστής τσέπης («κομπιουτεράκι») καί οι δορυφόροι. Μέ τήν προοδευτική αύξηση όμως τού βαθμού απόδοσης, δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές – οι αναστροφείς (inverters) - που σκοπό έχουν νά μετατρέψουν τήν έξοδο συνεχούς τάσης τής Φ/Β συστοιχίας σέ εναλλασσόμενη τάση. Μέ τόν τρόπο αυτό, τό Φ/Β σύστημα είναι σέ θέση νά τροφοδοτήσει μία σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερμοκήπιο, μονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιμοποιεί κατά κανόνα συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος (AC).

Βαθμός απόδοσης

Ο βαθμός απόδοσης εκφράζει τό ποσοστό τής ηλιακής ακτινοβολίας που μετατρέπεται σέ ηλεκτρική ενέργεια στό φωτοβολταϊκό στοιχείο. Τά πρώτα φωτοβολταϊκά στοιχεία, που σχεδιάστηκαν τόν 19ο αιώνα, δέν είχαν παρά 1-2% απόδοση, ενώ τό 1954 τά εργαστήρια Bell Laboratories δημιούργησαν τά πρώτα Φ/Β στοιχεία πυριτίου μέ απόδοση 6%. Στήν πορεία τού χρόνου όλο καί αυξάνεται ο βαθμός απόδοσης: η αύξηση τής απόδοσης, έστω καί κατά μία ποσοστιαία μονάδα, θεωρείται επίτευγμα στήν τεχνολογία τών φωτοβολταϊκών. Στήν σημερινή εποχή ο τυπικός βαθμός απόδοσης ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου βρίσκεται στό 13 – 19%, ο οποίος, συγκρινόμενος μέ τήν απόδοση άλλου συστήματος (συμβατικού, αιολικού, υδροηλεκτρικού κλπ.), παραμένει ακόμη αρκετά χαμηλός. Αυτό σημαίνει ότι τό φωτοβολταϊκό σύστημα καταλαμβάνει μεγάλη επιφάνεια προκειμένου νά αποδώσει τήν επιθυμητή ηλεκτρική ισχύ. Ωστόσο, η απόδοση ενός δεδομένου συστήματος μπορεί νά βελτιωθεί σημαντικά μέ τήν τοποθέτηση τών φωτοβολταϊκών σέ ηλιοστάτη. Οι προϋποθέσεις αξιοποίησης τών Φ/Β συστημάτων στήν Ελλάδα είναι από τίς καλύτερες στήν Ευρώπη, αφού η συνολική ενέργεια που δέχεται κάθε τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας στήν διάρκεια ενός έτους κυμαίνεται από 1400-1800 kWh.

Πλεονεκτήματα / Μειονεκτήματα

Τά φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν τά εξής πλεονεκτήματα:

Τεχνολογία φιλική στό περιβάλλον: δέν προκαλούνται ρύποι από τήν παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, διατίθεται παντού καί δέν στοιχίζει απολύτως τίποτα

Μέ τήν κατάλληλη γεωγραφική κατανομή, κοντά στούς αντίστοιχους καταναλωτές ενέργειας, τά Φ/Β συστήματα μπορούν νά εγκατασταθούν χωρίς νά απαιτείται ενίσχυση τού δικτύου διανομής

Η λειτουργία τού συστήματος είναι ολοσχερώς αθόρυβη

Έχουν σχεδόν μηδενικές απαιτήσεις συντήρησης

Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής: οι κατασκευαστές εγγυώνται τά «κρύσταλλα» γιά 20-30 χρόνια λειτουργίας

Υπάρχει πάντα η δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης, ώστε νά ανταποκρίνονται στίς αυξανόμενες ανάγκες τών χρηστών

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

Διαθέτουν ευελιξία στίς εφαρμογές: τά Φ/Β συστήματα λειτουργούν άριστα τόσο ως αυτόνομα συστήματα, όσο καί ως αυτόνομα υβριδικά συστήματα όταν συνδυάζονται μέ άλλες πηγές ενέργειας (συμβατικές ή ανανεώσιμες) καί συσσωρευτές γιά τήν αποθήκευση τής παραγόμενης ενέργειας. Επιπλέον, ένα μεγάλο πλεονέκτημα τού Φ/Β συστήματος είναι ότι μπορεί νά διασυνδεθεί μέ τό δίκτυο ηλεκτροδότησης (διασυνδεδεμένο σύστημα), καταργώντας μέ τόν τρόπο αυτό τήν ανάγκη γιά εφεδρεία καί δίνοντας επιπλέον τήν δυνατότητα στόν χρήστη νά πωλήσει τυχόν πλεονάζουσα ενέργεια στόν διαχειριστή τού ηλεκτρικού δικτύου, όπως ήδη γίνεται στό Φράιμπουργκ τής Γερμανίας.

Ως μειονέκτημα θα μπορούσε νά καταλογίσει κανείς στά φωτοβολταϊκά συστήματα τό κόστος τους, τό οποίο, παρά τίς τεχνολογικές εξελίξεις παραμένει ακόμη αρκετά υψηλό. Μία γενική ενδεικτική τιμή είναι 4000 ευρώ ανά εγκατεστημένο κιλοβάτ (kW) ηλεκτρικής ισχύος. Λαμβάνοντας υπόψη ότι μία τυπική οικιακή κατανάλωση απαιτεί από 1,5 έως 3,5 κιλοβάτ, τό κόστος τής εγκατάστασης δέν είναι αμελητέο. Τό ποσό αυτό, ωστόσο, μπορεί νά αποσβεστεί σέ περίπου 5-6 χρόνια καί τό Φ/Β σύστημα θα συνεχίσει νά παράγει δωρεάν ενέργεια γιά τουλάχιστον άλλα 25χρόνια. Ωστόσο, τά πλεονεκτήματα είναι πολλά, καί τό ευρύ κοινό έχει αρχίσει νά στρέφεται όλο καί πιό πολύ στίς ανανεώσιμες πηγές ενέργειας καί στά φωτοβολταϊκά ειδικότερα, γιά τήν κάλυψη ή τήν συμπλήρωση τών ενεργειακών του αναγκών.

Κίνητρα

Στήν Ελλάδα

Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει θέσει ως στόχο της γιά τό 2020 τό 20% τής κατανάλωσης ενέργειας νά προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Ως πρός τήν ηλιοθερμική ενέργεια η Ελλάδα ήταν πρωτοπόρος χώρα στήν Ευρώπη τίς τελευταίες δεκαετίες μέ περίπου ένα εκατομμύριο εγκατεστημένους ηλιακούς θερμοσίφωνες, που συμβάλουν σημαντικά στήν εξοικονόμηση ενέργειας καί στήν προστασία τού περιβάλλοντος, αξιοποιώντας τό ανεξάντλητο ηλιακό δυναμικό. Τώρα μένει νά γίνει τό ίδιο καί ως πρός τήν παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι προϋποθέσεις μάλιστα γιά τά Φωτοβολταϊκά Συστήματα είναι ακόμα καλύτερες, αφού τά Φ/Β συστήματα παρουσιάζουν τήν μέγιστη παραγωγή ακριβώς εκείνες τίς ώρες τής ημέρας που καί η κατανάλωση (ζήτηση) φτάνει στό μέγιστο καί η ΔΕΗ ζητά από όλους τούς καταναλωτές νά περιορίσουν τήν ζήτηση ή αναγκάζεται νά κάνει περικοπές (ελεγχόμενη συσκότιση). Τά φωτοβολταϊκά συστήματα επιδοτούνται από τό Ελληνικό κράτος μέσω τού νέου επενδυτικού νόμου Ν. 3522/06 καί τού αναπτυξιακού νόμου Ν. 3299/04 γιά επενδυτές μεσαίας καί μεγάλης κλίμακας (επιδότηση αγοράς εξοπλισμού έως καί 40% ανάλογα μέ τήν περιοχή τής εγκατάστασης καί τά επιχειρηματικά κριτήρια που ικανοποιούνται). Στήν συνέχεια, μέ βάση τό νόμο Ν. 3468/06 γιά τίς Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ο επενδυτής συνάπτει δεκαετές συμβόλαιο – μέ μονομερή δυνατότητα ανανέωσης τής σύμβασης από τήν πλευρά τού επενδυτή γιά ακόμη δέκα χρόνια – γιά τήν πώληση τής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγει στόν ΔΕΣΜΗΕ (Διαχειριστής Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας) γιά τίς διασυνδεδεμένες περιοχές, ή απευθείας στήν ΔΕΗ γιά τίς μή-διασυνδεδεμένες περιοχές. Η τιμή πώλησης κυμαίνεται από 0,40 έως 0,50 Ευρώ ανά κιλοβατώρα (kWh) ανάλογα μέ τό μέγεθος καί τήν περιοχή τής εγκατάστασης. Όμως, καί ο ιδιώτης μπορεί νά επωφεληθεί τού νόμου 3468, πουλώντας τήν πλεονάζουσα ενέργεια τής εγκατάστασης ιδιόχρησης που διαθέτει στίς ίδιες ανταγωνιστικές τιμές, μέ επιπλέον όφελος φοροελάφρυνση έως καί 700 Ευρώ.

Τά κίνητρα αυτά έχουν ήδη δείξει τά πρώτα αποτελέσματα, καί πλέον βλέπουμε τήν δημιουργία φωτοβολταϊκών πάρκων σέ πολλές περιοχές τής χώρας, καί τήν εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων σέ καινούργια ή καί παλιότερα σπίτια. Μέ τήν τρέχουσα νομοθεσία η Ελληνική πολιτεία στοχεύει στήν δημιουργία μεγάλων ως πολύ μεγάλων φωτοβολταϊκών πάρκων, σέ αντίθεση μέ άλλες χώρες, που όπως η Γερμανία στοχεύουν στήν ανάπτυξη πολλών μικρών συστημάτων. Μία σχετική σύγκριση φαίνεται στό διάγραμμα που ακολουθεί. Τά στοιχεία τού διαγράμματος προέρχονται από τόν σύνδεσμο εταιρειών ηλιακής ενέργειας τής Γερμανίας (BSW) καί από τήν Ελληνική Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (ΡΑΕ).

Στήν Ευρωπαϊκή Ένωση

Η ευρωπαϊκή νομοθεσία είναι αντίστοιχη μέ τήν ελληνική. Πολλές πόλεις χωρών τής Ευρωπαϊκής Ένωσης έχουν παράσχει ανάλογα κίνητρα γιά τήν εγκατάσταση Φ/Β τόσο σέ οικιακές όσο καί σέ εταιρικές εγκαταστάσεις. Πρόσφατα, η πόλη μέ τήν μεγαλύτερη ηλιοφάνεια στήν Γερμανία, τό Φράιμπουργκ [1] (Freiburg im Breisgau) διατηρώντας τόν τίτλο τής "πράσινης πόλης" ανακοίνωσε τήν εγκατάσταση Φ/Β σέ οικίες καί δημόσια κτίρια, ενώ τόν Οκτώβριο τού 2008 φιλοξενήθηκε τό διεθνές συνέδριο γιά τά Φ/Β[2]. Οι οικιακοί καταναλωτές στήν πόλη πωλούν τά ποσά ενέργειας που περισσεύουν στόν παροχέα ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόμοιες προσπάθειες γίνονται, επίσης, στήν Νότια Γαλλία καί στήν Ιταλία, καθώς οι περιοχές αυτές πλεονεκτούν από τήν άποψη ημερήσιας ηλιοφάνειας. Προσδοκάται, ωστόσο, η εγκατάσταση Φ/Β καί σέ βορειότερες περιοχές, ιδιαίτερα όταν βελτιωθεί ο συντελεστής απόδοσής τους.

Πηγές, αναφορές

1. ↑ Δελτίο Ειδήσεων ΕΡΤ, 2/8/2008)
2. ↑ Η Ιστοσελίδα του Συνεδρίου

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Page updated

Google Sites

Report abuse